6.1 DESCRIPCION AMBIENTAL DEL AREA
A. CARACTERISTICAS DEL MEDIO FISICO
a.1 Laguna Arhuaycocha
La laguna Arhuaycocha se halla ubicada al pie de una lengua glaciar procedente de los nevados Pucahirca y Rinrihirca con una orientación SW.
Esta lengua glaciar parte integrante del flujo glaciar procedente del Nevado Pucahirca es la que en su proceso de deglaciación ha dejado tras de sí la laguna Arhuaycocha, que relativamente es de reciente formación, pues de acuerdo a los antecedentes, hace alrededor de 5 años todavía tenía hielo dentro del material morrénico del dique natural.
El glaciar se encuentra ubicado a 8° 52.84' de Latitud Sur y 77° 36.80' de Longitud Oeste, y de acuerdo a sus características es un glaciar de valle, de cuenca simple pues drena hacia un solo cauce, con un perfil longitudinal en cascada especialmente en la parte posterior de la lengua glaciar.
La lengua glaciar que actualmente aparece en contacto con la laguna es ahora la parte terminal de un glaciar de valle que se ha formado por el flujo de las corrientes de hielo procedentes del nevado Pucahirca y Rinrihirca.
El área del glaciar en su integridad desde la línea de cumbres o divisoria de aguas de la Cordillera Blanca y considerando la parte que corresponde a la cuenca de la laguna Arhuaycocha podría estimarse en 5 km2. aproximadamente.
La mayor altura del glaciar es de 6025 msnm. y la menor a 4550 msnm.
El espesor promedio del glaciar comparando con otros similares existentes en la Cordillera Blanca se estima en 40 metros por lo menos, debiendo por lo tanto en algunos sectores tener espesores mayores.
Situación actual del glaciar
Desde un punto de vista dinámico el glaciar en su parte media principalmente, tiene un movimiento muy lento de acuerdo al talud del lecho rocoso el cual se traduce en el agrietamiento muy pronunciado que puede observarse claramente en su estructura. Este movimiento es contrarrestado en la parte inferior por la lengua terminal de muy poca pendiente, que actúa en este momento como muro de sostenimiento o cuña.
Dadas las condiciones climáticas actuales es evidente que también este glaciar se halla en un franco proceso de retroceso o retracción, el cual posiblemente se inició al final de la pequeña edad de hielo que duró entre los años 1450-1500 hasta 1850 aproximadamente, y que se ha incrementado a partir de los años 70, cuando la temperatura del medio ambiente inició un ascenso brusco.
Para adoptar acciones preventivas de seguridad contra posibles fenómenos de aluvionamiento o desborde de la laguna Arhuaycocha tales los que han venido ocurriendo en pequeña magnitud durante los últimos 10 años, será necesario considerar que la evolución de la lengua glaciar, luego de perder su parte frontal se convertirá en un glaciar con mayor pendiente, con masas colgantes, que podrán deslizarse o caer hacia la laguna bajo los efectos de fuerte derretimiento o de sismos.
La pendiente sumamente escarpada que tienen los paramentos del nevado Pucahirca y Rinrihirca nos demuestran que durante el proceso de retroceso o extinción de este glaciar se producirán deslizamientos de masa glaciar o avalanchas hacia la zona inferior donde se encuentra la laguna Arhuaycocha.
En estas circunstancias la posibilidad de ocurrencia de avalanchas de masa glaciar sobre la laguna serán mayores y por lo tanto es imprescindible ahora, tomar en cuenta tales consideraciones de tal manera que las obras a ejecutarse se proyecten algunas décadas adelante para que sean útiles en las circunstancias que se presenten posteriormente.
Consiguientemente se debe inferir que la longitud de la laguna se incrementará presumiblemente en unos 300 metros y paralelamente también su volumen como es obvio. Ello implica que adicionalmente a la reducción de volumen de agua de la laguna podría considerarse la posibilidad de construir una presa de seguridad contra posibles oleajes producto de avalanchas de hielo sobre la laguna.
Sin embargo en este caso, tanto para fijar la magnitud del descenso del espejo del agua como para una posible construcción de una presa de seguridad debe tomarse en cuenta el nivel del estrato impermeable en el dique natural por encima del cual discurren las filtraciones procedentes de la laguna.
De acuerdo a las mediciones de retroceso glaciar en latitudes bajas o cerca al trópico se sabe que el retroceso glaciar se ha triplicado en algunos casos como en la Cordillera Blanca y en otros se ha sextuplicado en los últimos 30 años, cuando la temperatura del medio ambiente se ha elevado aproximadamente en 0.5 ° C.
Observando las estadísticas actuales y los pronósticos para los siguientes cincuenta años se estima que el incremento de temperatura presumiblemente será de 1.5 a 2° C. lo cual como es evidente propiciará una mayor ablación y mayor actividad glaciar dentro del proceso de retroceso.
Se puede considerar de acuerdo a lo observado en la laguna y en sus alrededores que la masa glaciar en este caso sí ha tenido participación activa en los pequeños desbordes de la laguna, ya que las masas que se hallaban dentro del dique morrénico han caído sobre la laguna y además ha habido actividad del glaciar en el fondo de la laguna.
Cuando la parte terminal de la lengua glaciar desaparezca y se presenten las condiciones de un glaciar colgante o de un glaciar que pueda deslizarse hacia la laguna el volumen presunto que podría caer es difícil de estimar pues ello depende de varios factores no cuantificables algunos de ellos, pero al igual que en Pacliashcocha se estima que podría estar alrededor de un millón y medio de metros cúbicos de masa glaciar.
Dadas las condiciones existentes en esta laguna es recomendable ejecutar un drenaje de la misma para disminuir el peligro potencial que ella representa. Se ha encontrado de acuerdo a la batimetría que la profundidad de la laguna supera los 120 metros y su volumen es más de 10 Hm3.
Por lo tanto se considera que la magnitud del desagüe de la laguna debe ser no menor de 7.0 metros.
a.2 TOPOGRAFIA Y BATIMETRIA
Los trabajos realizados en lo referente a la TopografΡa y BatimetrΡa son los siguientes: - Levantamiento Topográfico y Batimétrico de la Laguna, a escala 1: 2,000.
- Levantamiento de detalle del sector de la Boquilla y a lo largo del canal de descarga proyectado en una franja de 100 metros, a escala 1: 500.
- Perfil Batimétrico desde la Boquilla de descarga - Trazo de la gradiente del canal de descarga.
Los levantamientos topográficos realizados corresponden a una topografía local que cumple con las normas para poligonales de primer orden, obteniendose errores relativos en el rango de 1/50,000, permitiendo compensaciones muy aceptables y valores confiables para los diseños de ingeniería.
El Levantamiento Topográfico de las Lagunas ha cubierto un nivel mínimo de 10 a 20 metros por encima del nivel del espejo de agua de las Lagunas, en tanto que la BatimetrΡa de las Lagunas ha cubierto toda el <rea y profundidad de las mismas..
Para el caso de los levantamientos topográficos de la boquilla y canal de descarga el <rea cubierta fue desde la Laguna, cuya batimetría en las cercanías de la boquilla fue realizada con mira, hasta la entrega del canal de descarga a la Quebrada.
Las características m<s importantes obtenidas con el levantamiento batimétrico de la Laguna Arhuaycocha son:
Ubicación : Quebrada Santa Cruz - Prov. Huaylas
Elevación del espejo de agua : 4437.50 m.s.n.m.
Fecha levantamiento Batimétrico : 27.02.98.
Base del levantamiento : Estaciones A4 y A6
Puntos con mira : 7
Puntos con Ecosonda : 180
Profundidad Máxima : 124.5 m.
a.3 HIDROLOGIA
En el río Santa existe una red de estaciones hidrográficas y pluviométricas, que es controlada actualmente por la Empresa de Generación Eléctrica del Norte S.A. (EGENOR S.A.), y. cubre el período 1953-1995 en el mejor de los caso., ver Plano PLA-005.
Cabe remarcar que en la sub-cuenca de la laguna Arhuaycocha, no existe información hidrometeorológica.
a.3.1 CLIMATOLOGIA
El clima en la cuenca de la laguna Arhuaycocha, ubicada al Norte de la Cordillera Blanca en la cuenca del río Santa, está influenciado por la altitud, por el efecto térmico de los nevados y por otros fenómenos meteorológicos regionales propios de la zona de sierra.
a.3.1.1 Temperatura
Para determinar la temperatura media anual en la sub-cuenca de la laguna Arhuaycocha, se determino la relación entre la altitud y la temperatura media anual, obteniéndose la siguiente relación, tal como se muestra en el PLA - 006.
T = 33.466 - 0.0067 H
siendo:
T = temperatura media anual, en °C. H = altitud, en mm.
Para una altitud de 4438 m.s.n.m., correspondiente a la laguna Arhuaycocha, se tiene una temperatura media anual de 3.8 °C.
Se puede considerar a la estación climatológica Querococha como la que registra los datos hidrometeorológicos representativos de la zonas en estudio. Esta estación que se encuentra ubicada a una altitud de 3,980 m.s.n.m., la variación mensual de la
temperatura registrada en esta estación se presenta en el Cuadro No. 6.1.
Cuadro No. 6.1 : Variación Mensual de la Temperatura °C
E F M A M J J A S O N D Promedio Promedio mensual 8.2 8.1 8.2 8.8 8.1 7.6 7.4 7.9 8.2 7.9 8.3 8.2 8.1 Máximo Diario 13.9 13.6 13.6 14.1 134.5 14.6 14.4 15.1 15.1 14.2 14.9 14.4 14.4 Mínimo Diario 2.4 2.6 2.6 2.6 1.7 0.9 0.3 0.7 1.3 1.6 1.6 2.0 1.7
En el Cuadro No. 6.2, se muestran los resultados de la radiación solar para los datos de la estación Querococha.
Cuadro No. 6.2 : Radiación Solar
E F M A M J J A S O N D Promedio N (horas) 12.5 12.3 12.1 11.8 11.6 11.4 11.5 11.6 11.9 12.2 12.5 12.6 144.03 Cs (mm/día) 15.7 15.6 15.1 13.8 12.4 11.6 11.8 12.9 14.4 15.2 15.6 15.6 1689.74 RN (mm/día) 7.69 7.66 7.39 6.65 5.83 5.31 5.15 6.41 7.03 7.52 7.62 7.67 81.96 Eo (mm/día) 5.72 5.67 5.48 5.11 4.63 4.45 4.54 5.04 5.34 5.71 5.84 5.81 63.34
a.3.1.3 Presión Atmosférica
En este caso, la presión atmosférica no variará significativamente durante el año (temporal) ya que es un valor que depende mucho de la altitud.
a.3.1.4 Humedad Relativa
Los datos de humedad relativa registrada en la estación Querococha se considera como representativa de la zona de estudio, y se presenta en el Cuadro No. 6.3
Cuadro No. 6.3 : Humedad Relativa Promedio (%)
E F M A M J J A S O N D Promedio
Querococha 73 75 74 70 65 61 60 61 63 66 66 69 67
a.3.1.5 Evaporación
Al igual que la temperatura media anual, se ha encontrado una relación entre la evaporación total anual, de diferentes estaciones climatológicas, con su altitud, tal como se muestra en el plano PLA-006, obteniéndose la siguiente relación:
E = 3282.143 - 0.55351 H
donde:
E = promedio de la evaporación total anual, en mm. H = altitud, en m.s.n.m.
Para la altitud a la que se encuentra la laguna Arhuaycocha, es decir 4438 m.s.n.m. se tiene una evaporación promedio total anual de 826 mm.
Se puede considerar que la variación mensual de la evaporación en la zona de estudio puede ser representada por la variación mensual registrada en la estación Querococha, ver Cuadro No. 6.4
Cuadro No. 6.4 : Evaporación Total Mensual (mm/año) E F M A M J J A S O N D Prom. Prom. 107 98 101.3 101.9 112.6 120.4 136 137.8 127 120.3 106.6 107.3 1376.6 Máx. 13.9 13.6 13.6 14.1 14.6 14.6 14.4 15.1 15.1 14.2 14.9 14.4 14.4 Mín. 2.4 2.6 2.6 2.6 1.7 0.9 0.3 0.7 1.3 1.6 1.6 2.0 1.7 a.3.2 PRECIPITACION
El área de influencia del proyecto pertenece a la vertiente del Pacífico. El régimen de precipitaciones es gobernado principalmente por la orografía propia del la Cordillera de los Andes.
De acuerdo a los registros, el período de lluvias ocurre generalmente entre los meses de Noviembre a Abril, mientras que el resto del año la precipitación es baja.
Para determinar la precipitación en la sub-cuenca de la laguna Arhuaycocha, se efectúo un análisis regional de precipitaciones sobre la cuenca central del río santa, para ello se han efectuado los análisis de consistencia, completación y extensión de los registros de precipitaciones de las estaciones desde la localidades de Pachacoto y Quitaracsa, tal como se muestra en el Cuadro No. 6.5.
Finalmente, las precipitaciones medias anuales obtenidas para estas estaciones se presentan en el Cuadro No. 6.6. En base a estos resultados se elaboró el plano de isoyetas de la cuenca de la Quebrada Santa Cruz mostradas en el Plano PLA-006, donde se obtiene que la precipitación promedio en la cuenca de la laguna Arhuaycocha es de 1250 mm.
a.3.3 ESCORRENTIA
Referente a la determinación de la escorrentía superficial en el área de la sub-cuenca de la laguna Arhuaycocha, la estación hidrométrica Colcas será la estación base, la cual se ubica en la parte baja de la cuenca de la quebrada Santa Cruz. Dicha estación cuenta con información para el período 1954-1995, la cual ha sido corregida, y su registro es presentado en el Cuadro No. 6.7.
a.3.3.1 Rendimiento de la Cuenca
Para la determinación del rendimiento, en volúmenes de agua, de la sub-cuenca de la laguna Arhuaycocha, se aplicaron las siguientes metodologías métodos de: Método del Soil Conservation Service (SCS), Método de Holdrige, Método de Déficit de Escorrentía, Método Regional, Método de Volúmenes, y el resumen de los resultados obtenidos se presentan en el Cuadro No. 6.8.
a.3.3.2 Escurrimiento en la Laguna Arhuaycocha
De lo expuesto en el ítem a.3.3.1, se asume que el rendimiento medio anual en la sub-cuenca de la laguna Arhuaycocha de 10.7 MMC que equivale a 0.339 m3/s, y teniendo en cuenta el registro de caudales medios mensuales corregidos para la estación de Colcas, se puede estimar los caudales y volúmenes en la cuenca de la Laguna Arhuaycocha afectando a los primeros por un factor igual a la relación de volúmenes (VARHUAYCOCHA / VCOLCAS) que en este caso es de 0.0591. Los resultados se presentan en los Cuadro No. 6.9 y 6.10.
Cuadro No. 6.5 : Cuenca del Río Santa - Estaciones Pluviométricas ESTACION LATITUD LONGITUD ALTITUD
(msnm) PERIODO DEREGISTRO Yanacochas 10° 02’ 77° 12’ 4450 1953-1994 Querococha 9° 41’ 77° 21’ 3955 1954-1994 Pachacoto 9° 50’ 77° 24’ 3760 1953-1994 Cahuish 9° 41’ 77° 15’ 4550 1953-1994 Ticapampa 9° 45’ 77° 26’ 3480 1949-1994 Schacaypampa 9° 44’ 77° 23’ 3600 1953-1994 Huaraz 9° 30’ 77° 31’ 3063 1953-1993 Chancos 9° 19’ 77° 34’ 2840 1953-1994 Llanganuco 9° 04’ 77° 38’ 3840 1953-1994 Paron 9° 00’ 77° 41’ 4185 1949-1994 Caraz 9° 02’ 77° 48’ 2286 1953-1994 Huilca 8° 50’ 77° 38’ 4100 1973-1994
Cuadro No. 6.6 -Precipitación Media Corregida Estaciones Pluviométricas - Cuenca Río Santa ESTACION PRECIPITACION MEDIA CORREGIDAS (mm) Shacaypampa 639.5 Pachacoto 578.6 Ticapampa 722.5 Llanganuco 573.3 Yanacochas 858.2 Cahuish 971.4 Chancos 546.0 Paron 759.0 Caraz 175.5 Huaraz 754.0 Querococha 1060.7 Cuadro No. 6.8
Resumen de Resultados del Cálculo del Volumen Anual Aportado por la Sub-Cuenca Laguna Arhuaycocha
METODO VOLUMEN PROMEDIO ANUAL EN MMC SCS 13.01 HOLDRIDGE 11.00 DEFICIT DE ESCORRENTIA 9.00 REGIONAL 9.15 RELACION DE VOLUMENES 11.52 PROMEDIO 10.74
a.3.3.3 Aporte de Nevados
Determinar el aporte de los nevados en la cuenca de la laguna Arhuaycocha es difícil, toda vez que no se tiene ninguna información al respecto; pero se tiene la certeza de su participación en el fenómeno del escurrimiento.
En el presente Estudio se dará una aproximación del aporte que posteriormente se puede afinar con información propia. La experiencia nos demuestra que los nevados aportan sus recursos al escurrimiento superficial en época de estiaje. Del Cuadro No. 6.9 podemos deducir a nivel promedio que entre los meses de Mayo a Setiembre se tiene 2.76 MMC que equivale al 26.54% del volumen total de la sub-cuenca.
a.3.4 MAXIMAS AVENIDAS
Se han calculado las máximas avenidas en la sub-cuenca de la laguna Arhuaycocha tomando como base los caudales máximos promedios diarios de la estación Colcas ubicada en la parte baja de la cuenca de la quebrada Santa Cruz, (1955-1995), repartiendo sus avenidas en razón directa a la raíz cuadrada de sus respectivas áreas de cuencas:
Q Q A A arhuaycoch a colcas arhuaycoch a colcas =
siendo la relación final :
Q
Arhuaycocha= 0.2089 Q
Colcassiendo “Q” el caudal máximo instantáneo, por lo tanto las avenidas máximas para la laguna Arhuaycocha son la mostradas en el Cuadro No. 6.11.
Cuadro No. 6.11
Avenidas en la Laguna Arhuaycocha
PERIODO DE RETORNO (AÑOS) CAUDAL (m3/s) 10 6.40 20 7.10 50 8.00 100 8.80
500 10.50 1000 11.10
a.3.5 CALIDAD DE AGUAS
Para la determinación de la calidad de las aguas de la laguna Arhuaycocha, se ha efectuado la recolección de muestras de agua, con el fin de conocer sus características físicas y químicas y algunos microelementos existentes en el agua. Las muestras fueron analizadas en el Laboratorio de Aguas y Suelos de la Universidad Nacional Agraria - La Molina. El punto de muestreo esta ubicado a la salida de la laguna y ha sido tomado teniendo en cuenta que dichas aguas serán desaguada y entregada al río santa,
El Cuadro No. 6.12, se muestra los resultados del análisis de calidad de agua de la laguna Arhuaycocha, que nos permite clasificar a estas aguas como de buena calidad para todo uso (C1S1), según la clasificación del Laboratorio de Riverside de los EE.UU de Norteamérica.
a.4 GEOLOGIA - GEOTECNIA
En lo que respecta a la Geología - Geotécnia de la laguna y de la zona de influencia del proyecto de desagüe, esta ha sido obtenida en base al trabajo de campo y apoyada en una cartografía regional y planos de detalle.
El trabajo de campo a consistido en la toma de la siguiente información: estratigrafía, geomorfología, geodinámica, características físico mecánicas de la litología del vaso y estribos de la laguna, litología y naturaleza físico mecánica de la zona de boquilla con apoyo de apertura de calicatas y muestreo y del probable eje de reprofundización del canal de desagüe, también se ha tomado información geológica y geomorfológica del canal de desagüe del valle de la quebrada Honda.
Los principales resultados de estudio de geología y geotécnia, son los siguientes:
- La cuenca de la quebrada de Santa Cruz está enmarcada en litología, compuesta principalmente por rocas intrusivas de composición diorítica que constituyen la roca de basamento en la zona de la laguna Arhuaycocha.
En el extremo Este de la cuenca, afloran rocas sedimentarias del cretáceo, compuestas por areniscas y en la zona de la desembocadura del río Santa están presentes remanentes de rocas volcánicas.
La laguna Arhuaycocha se ha formado en los últimos 30 años como consecuencia del retroceso del glaciar del nevado Pucahirca Central.
- Los depósitos morrénicos en la zona de desagüe de la laguna son estables frente a los efectos erosivos si se tiene en cuenta el caudal promedio de época de avenidas de 1,11 m3/s. en cambio con 11.1 m3/s de caudal máximo de avenidas (avenida extraordinaria) los materiales serían erosionados produciéndose erosión lineal y lateral con el consiguiente desembalse brusco de la laguna, se observa un perfil de desagüe no estable frente a eventos extraordinarios.
Estructuralmente las zonas de embalse se ubican en una zona tectónicamente activa, por la naturaleza de la gran falla normal de la Cordillera Blanca y la falla precuaternaria Santa Cruz de la quebrada Santa Cruz. El riesgo por la posible actividad de estas fallas, y teniendo en cuenta el periodo de vida de la obra, no es significante; este aspecto debe ser analizado y controlado.
- Los parámetros geomorfológicos que caracterizan a la cuenca son: área = 237,7 Km2; perímetro = 86 Km.; coeficiente de compacidad = 1,56; factor de forma = 0.22; densidad de drenaje = 0,63; extensión media de escurrimiento = 0,80; frecuencia de ríos = 0,029/Km2; pendiente media IC = 7,2%; pendiente equivalente = 7%; Indice de pendiente Ip = 10%; coeficiente de torrencialidad Ct = 0,03 y coeficiente de masividad Cm = 17.9 m/Km2.
- Los agentes geomorfológicos han dado lugar a unidades geomorfológicas como: remanentes de la intensa acción erosiva del pleistoceno compuesto por rocas volcánicas de la formación Calipuy, depósitos de Remoción de masa por solifluxión, depósitos de nieve como en Taulliraju, Artizán y Pucarashta; escarpas de gran magnitud como la escarpas de la Cordillera Blanca, y escarpas de erosión glaciar en la quebrada Santa Cruz, derrubios de pie de talud y conos aluviales.
En Geodinámica se tiene evidencias de deslizamientos importantes como los depósitos de flujos de barro en Huancarhuas y conos aluviales entre la laguna Ichiccocha y Jatuncocha que son producto de avalanchas de morrenas por acción de agua de lluvia. - Los factores que determinan la ocurrencia de fenómenos geodinámicos son de tipo
geomorfológico, litología (depósitos cuaternarios de poca cohesión), tectónico estructurales (falla normal de la Cordillera Blanca y la posible falla de la quebrada Santa Cruz) y dinámicos (climatológicos, hidrogeológicos).
- Los movimientos sísmicos más importantes que han ocurrido y que tienen una estrecha relación con la geodinámica de la cuenca son los sismos del 10 de Mayo de 1946 (X y XI MM - INGEMMET, 1978), del 31 de Mayo de 1970 (VII y VIII MM en el Callejón de Huaylas y del 05 de Mayo de 1971 (intensidad VI y IX MM. - INGEMMET, 1989). En la laguna Arhuaycocha es necesario conocer con mayor precisión la naturaleza físico mecánica de las morrenas en profundidad mediante la investigación con sondajes eléctrico verticales en la zona de cierre los cuales permitirán conocer la variación estatigráfica, espesor y conocer la permeabilidad de las morrenas.