Manual Qochas Reunion Pa 3oct17 (2) 155t

GUIA PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCION DE QOCHAS MEJORADAS

JULIO DEL 2017

CONTENIDO 1. Presentación. 2. Objetivo. 3. Finalidad. 4. Definiciones de una qocha. 4.1 ¿Que es una qocha.? 4.2 ¿Que es una qocha mejorada? 5. Ubicación. 6. Tipología 7. ¿Que información se requiere para el diseño de una qocha? 7.1 Consideraciones mínimas para su instalación 7.2 Levantamiento topográfico. 7.3 Delimitación de la cuenca 7.4 Información climática de precipitación pluvial. 7.5 Identificación de canteras para la arcilla del dique. 7.6 Determinación de la profundidad de la capa impermeable con fines de cimentación.. 8. Diseño del dique de la qocha. 8.1 Dimensionamiento del cuerpo del dique. 8.2 Ubicación del dique 8.3 Tubería de descarga y aliviadero 8.4 Ancho de cresta del dique y bordo libre. 9. Proceso constructivo de una qocha. 9.1 Limpieza y desbroce en la boquilla del dique 9.2 Trazo y Replanteo del dique. 9.3 Excavación de la cimentación del dique. 9.4 Conformación del cuerpo del dique. 9.5 Proceso de compactación del cuerpo del dique. 9.6 Instalación de la tubería de descarga. 9.7 Construcción del aliviadero 9.8 recubrimiento de los espaldones. 10. Aspectos de la operación y mantenimiento de una qocha. 11. Bibliografía.

GUIA PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCION DE QOCHAS MEJORADAS 1.

Presentación.

Las qochas, son reservorios temporales de agua cuya formación fue hecha de manera natural en las cabeceras de cuenca, los cuales almacenan o embalsan el agua proveniente de las precipitaciones pluviales. Estos almacenamientos de agua, en la mayoría de los casos, sirven para recargar los acuíferos del subsuelo, brindando su aporte a la siembra de agua. Las Comunidades Campesinas, mantienen y mejoran los almacenamientos de las qochas con técnicas ancestrales, utilizando materiales disponibles de la zona, como piedras, tierra homogénea, arcillas y “champas”.de agua La Unidad Ejecutora Fondo Sierra Azul, dentro del plan de actividades en siembra y cosecha, ha visto por conveniente elaborar este manual, con la finalidad de introducir elementos de la tecnología moderna con la finalidad de asegurar la durabilidad de los diques y elevar los factores de seguridad, durante la operación de estos pequeños almacenamientos de agua. Con el término de qochas mejoradas, nos referimos a la validación de las técnicas ancestrales y la inclusión dentro de ellas, elementos técnicos de la ingeniería de presas actuales y la reglamentación vigente. Por tanto, este manual es un documento de trabajo, el cual, se irá mejorando con los aportes y sugerencias de especialistas y s involucrados en el tema de las qochas. 2. Objetivo. Brindar al , las pautas técnicas elementales sobre los componentes estructurales de un dique, las obras de arte conexas, la información requerida para un diseño apropiado y, los pasos o etapas secuenciales para su construcción. 3. Finalidad La finalidad del tratamiento de las qochas, es la infiltración del agua de escorrentía proveniente de las lluvias, para recargar el acuífero de las fuentes de agua sub superficiales o manantiales (Cosecha de Agua). 4. Definiciones de una qocha. 4.1 ¿Que es una qocha? El término "qocha”, es una palabra quechua que significa pequeños almacenamientos de agua, formados sobre las depresiones naturales del terreno (hondonadas), producto de las precipitaciones pluviales, que tiene una salida de agua sobre el lecho natural del terreno. Estos almacenamientos se ubican en las cabeceras de cuenca. 4.2 ¿Que es una qocha mejorada? Es la qocha, en cuya salida de agua, boquilla, se instala un dique de represamiento, la que incorpora aspectos técnicos reglamentados que garanticen su estabilidad, de tierra con un núcleo de arcilla bien caracterizada en laboratorio, controles de compactación, con obras de arte como: tubería de descarga y un aliviadero de demasías que responden a un diseño hidráulico, para asegurar un correcto funcionamiento. La figura N0. 01 muestra una qocha de este tipo.

Vista No. 01. Qocha mejorada (tomado de Desco, 2008) 5. Ubicación Las qochas mejoradas, se ubican en las cabeceras de cuencas o cuenca alta. 6. Tipología Las qochas mejoradas, son de uso exclusivo para la siembra de agua, es decir son “Qochas de infiltración”, que permita la infiltración del agua en el suelo con fines de recargar los acuíferos. 7. ¿Qué información se requiere para diseñar un dique? 7.1 Consideraciones mínimas para su instalación -

Debe estar constituido por un vaso natural, que se caracteriza por ser un almacenamiento temporal de agua, es decir, que en la época de estiaje desciende significativamente sus niveles de agua producto de la infiltración (No construir qochas nuevas).

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Para sustentar la inversión la inversión por OPTIMIZACIÖN, debe estar ligada a una Unidad Productora de servicio de agua con fines de riego y/o potable.

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Determinar adecuadamente la población beneficiaria.

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Describir otros beneficios (flora, fauna, acuicultura, algas, turismo vivencial, otros.)

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Disponibilidad de material local (cantera de tierra, arcilla, piedra, champa) por la Autoridad Municipalidad Distrital y/o Comunal, mediante acta.

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Disponibilidad de mano de obra local, acta de compromiso comunal por los beneficiarios.

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Disponibilidad del terreno por la Autoridad Comunal, mediante acta.

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Acta de compromiso de uso y mantenimiento de la qocha, por la Comunidad, así como, la implementación de acciones complementarias como: reforestación, zanjas de infiltración y otros, aguas abajo de la qocha.

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De preferencia estar agrupaos en una misma microcuenca.

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Contar con una buena accesibilidad, para el traslado de los materiales

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Describir la geología regional y local de ubicación de la qocha, geomorfología del eje del dique, así como, la ubicación de posibles fallas geológicas activas, fenómenos de geodinámica externa, que puedan poner en riesgo la falla del dique.

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Georeferenciar, los posibles manantiales a beneficiar con las qochas aguas ebajo de la qocha

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Capacidad de almacenamiento y presupuesto a. Pequeños: b. Medianos: c. Grandes::

10,000 a 20,000 m3 21,000 a 50,000 m3 mayor a 50,000 m3

hasta hasta hasta

S/. 15,000.00 S/. 25,000.00 S/. 35,000.00

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La elaboración de los costos de los insumos, estarán en función del mercado local debidamente sustentados.

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Las herramientas, después de culminada y entregada la obra, serán entregadas mediante acta a la Comunidad para el mantenimiento del dique.

7.2 Levantamiento topográfico a curvas de nivel Del vaso de la qocha, este plano será levantado a curvas de nivel cada 0.5 metro a una escala conveniente el que dependerá del tamaño de la qocha. Del eje del dique, este plano será levantado a curvas de nivel cada 0.50 m. a escala adecuada, dejando BMs monumentados y georeferenciados, ubicación de la(s) calicata(s) de estudio.

Vista No. 02. Levantamiento topográfico (Desco, 2008) 7.3 Delimitación de la cuenca Determinar el área de escurrimiento o microcuenca de la qocha, y parámetros geomorfológicos q ayuden a determinar la lluvia representativa de la cuenca.

7.4 Información climática de precipitación pluvial Esta información, será recabada del SENAMHI para una serie histórica mínima de 30 años; o, de alguna otra fuente secundaria. Con esta información, se calculará la precipitación anual promedio acumulada, que permitirá calcular el volumen de almacenamiento.

7.5 Identificación de canteras para la arcilla del dique Se identificarán canteras de arcilla cercanas al dique y se recogerán muestras para los análisis de laboratorio. Los análisis básicos, serán para determinar el tipo de arcilla y el nivel de compactación. Generalmente los laboratorios requieren de (40) 5 kg. de muestra por cantera. 7.6 Determinación de la profundidad de la capa impermeable con fines de cimentación Para determinar la profundidad de cimentación se aperturará una calicata, con fines de obtener el perfil estratigráfico del suelo donde se asentará el dique, o más si la longitud del dique supera los 10.0 m. de longitud. La cimentación, se colocará sobre la capa impermeable, de estar muy profunda se considerará la capa de suelo cuya capacidad portante supere la carga por el cuerpo del dique. 8. Diseño del dique de la qocha El dique debe tener la geometría y componente que se muestran en la figura No. 03:

Figura No. 03. Geometría y componentes de un dique

8.1 Dimensionamiento del dique Este dimensionamiento está referido a los elementos que se muestran en la figura No. 04:

Figura No. 04. Geometría y elementos de un dique En el cuadro No. 01 se muestran las inclinaciones de los espaldones del núcleo de arcilla compactada en función de las alturas del dique. En el cuadro No. 02 se indican también las inclinaciones de los taludes con el enrocado respectivo.

ALTURA <5

TALUD AGUAS ARRIBA 2H:1V

TALUD AGUAS ABAJO 1.5H:1V

5-10

2.5H:1V

2 H:1V

12-15

2.75H:1V

2.5H:1V

20-30

3.0H:1V

2.5H:1V

Cuadro No. 01. Inclinación de los taludes en función a la altura del dique

ALTURA

TALUD

<15

0.5H:1V

15-30

0.75H:1V

30-45

1 H:1V

>45

1.3 H:1V Cuadro No. 02. Inclinación de los taludes del dique con enrocado

8.2 Ubicación del dique El emplazamiento del dique, será en el tramo mas angosto de la boquilla de la qocha. Sobre el plano topográfico, debe aparecer este emplazamiento, con las secciones transversales a cada 10 m. a lo largo del eje del dique. En el plano, debe indicarse el nivel de aguas máximo ordinario (NAMO) el cual es el nivel máximo de embalse.

Figura No. 05. Sector de la salida o boquilla de la qocha, lugar de emplazamiento del dique (Desco, 2008). 8.3 Tubería de descarga y el aliviadero El diámetro de la tubería de descarga, dependerá de la cantidad de agua a usar. Esta debe constar de una canastilla en el ingreso y, una válvula de control a la salida del dique. El aliviadero, estará ubicado a un costado el dique, sobre terreno natural. Esta estructura, debe ser un canal abierto, de preferencia de mampostería de piedra, para evitar obstrucciones que pueden poner en riesgo la seguridad del dique La sección del aliviadero, debe ser calculado con el Nivel Máximo Extraordinario (NAME). Este nivel se calcula con las precipitaciones máximas horarios para un periodo de retorno hasta de 1000 años. (mínimo 0.5 x 2.00 m.). El tirante de agua, en el aliviadero será equivalente a la diferencia entre el nivel máximo extraordinario y el nivel máximo ordinario: Tirante (y) = NAME-NAMO 8.4 Ancho de cresta del dique y borde libre El ancho mínimo de la cresta de la qocha, variara entre 1 a 2 m, metros, para alturas menores a 5 m. considerar un ancho mínimo de 1.0 m. La altura del borde libre dependerá del oleaje que se produzca en el espejo de agua de la qocha; sin embargo, esta se encuentra entre el 15 al 20% de la altura del dique. 9. Proceso constructivo del dique 9.1 Limpieza y desbroce en la boquilla del dique En el lugar de emplazamiento del dique, se realizara una limpieza general removiendo rocas sueltas, vegetación, malezas y otro tipo de residuos que podrían dificultar la construcción. En este proceso no debe removerse afloramientos rocosos profundos. 9.2 Trazo y replanteo del dique

Se replantarán los BMs y niveles del levantamiento topográfico. En base a estos puntos, se trazarán los ejes del cuerpo del dique, utilizando para ello, balizas, estacas y yeso.

Figura No. 06 Trazo de los ejes del dique (Desco, 2008) 9.3 Excavación de la cimentación del dique La excavación de la cimentación puede ser manual o mecanizado, dependiendo del volumen de excavación, el a la qocha y disponibilidad de maquinaria en la zona de trabajo. Este proceso culmina con el refine respectivo para lograr un buen acabado de la excavación.

Figura No. 07 Excavación de la cimentación del dique (Manual técnico No. 06-IPROGA) 9.4 Conformación del cuerpo del dique. La conformación del cuerpo del dique comienza con la construcción del dentellón o cimentación. Toda esta estructura será de arcilla adecuadamente compactada. Los análisis de laboratorio determinaran las canteras a utilizar para la extracción de la arcilla

(preferiblemente arcilla no expansiva). Las canteras deben estar ubicadas cercano a la obra, fuera del vaso de almacenamiento para no alterar las condiciones de embalse natural.

9.5 Proceso de compactación del cuerpo del dique La compactación del dique puede ser hecha de manera manual o mecanizado. En caso de una compactación manual seguir la recomendación del laboratorio en cuanto a la dosificación del agua para humedecer el material arcilloso y el número de golpes con el apisonador.

Figura No. 08 Proceso de conformación del dique

La compactación se hace en capas de 30 cm, tratando de conformar talud del dique (ver figura No. 09).

Figura No. 09.- Compactación en capas de 30 cm

En una operación mecanizada utilizar las características y rendimientos de compactación del equipo utilizado. Durante este proceso es importante el control de la compactación, tomando en cuenta que se debe llegar al 95% de la compactación recomendada por el laboratorio.

Figura No. 10.- La compactación mecanizada

9.6 Instalación de la tubería de descarga La tubería de descarga, regula el suministro de agua para diversos usos, en las zonas aledañas a la qocha. Esta tubería se instala durante la conformación del dique. En la figura No. 11 se muestra la forma de hacerlo

Figura No. 11.– Forma de instalación de la tubería de descarga

Sobre esta tubería esta acondicionada una canastilla de limpia en el ingreso de agua y de una válvula de control a la salida. Esta válvula debe estar dentro de una cámara de concreto. Las dimensiones serán diseñados en función a los diámetros utilizados. 9.7 Construcción del Aliviadero El aliviadero, debe estar ubicado fuera del cuerpo del dique, con una sección abierta revestida de mampostería de piedra asentada en concreto simple, de acuerdo a los diseños hechos previamente. Es aconsejable que las dimensiones del vertedero, tenga la holgura necesaria de acuerdo a los coeficientes de seguridad que se adopten, para absorber descargas no previstas y proteger al dique. En la figura No. 12 se muestra un aliviadero con emboquillado de piedra.

Figura No. 12.– Vista de un aliviadero con revestimiento con emboquillado de piedras. 9.8 Recubrimiento de los espaldones El dique es un muro de forma trapezoidal, con la base más ancha en la parte inferior. Consta de cuatro partes básicas: El espaldón interno que actuará en o directo con el agua, debe estar recubierta con piedras planas asentadas con arcilla arenosa para evitar la erosión por el oleaje del agua. En la parte inferior se colocan las piedras más grandes y en la parte superior las piedras más pequeñas. Este espaldón podría ser cubierto con geomembrana de 1.0 mm, si se tiene la necesidad de extremar las medidas de seguridad. Estas geomembranas deben estar ancladas convenientemente en los extremos del espaldón, para asegurar su durabilidad El espaldón externo deberá estar recubierto con piedras o vegetación como protección contra la erosión pluvial y los vientos. Este espaldón no requiere ser recubierto con geomembrana.

Figura No. 13.– Forma de recubrir los espaldones de un dique La coronación del dique, debe estar cubierto con el mismo material del espaldón externo debidamente anclado en sus bordes. 10. Aspectos de la operación y mantenimiento a. Se debe evitar por todos los medios el desborde del agua almacenada por sobre la cresta de la qocha. b. La cobertura con piedras de los espaldones debe permanecer inalterable; cualquier alteración debes ser corregida de inmediato. Si la cobertura es con geomembrana, se debe tener cuidado de que, esta, no sufra cortaduras ni agujeros. En estos casos deben ser sellados de inmediato. c. El aliviadero debe permanecer completamente limpio, para asegurar un flujo libre del agua. d. La canastilla de limpia de la tubería de descarga debe permanecer limpia para asegurar la

descarga de agua. e. La válvula de control de la tubería de descarga debe estar protegida dentro de una cámara de concreto con tapa y llave, para evitar el manipuleo de personas no autorizadas. f. El espejo de agua de la qocha no debe contener materiales extraños como troncos, plásticos, vegetación flotante, etc. Porque pueden generar obstrucciones en el aliviadero y la tubería de descarga. 11. Bibliografía consultada  

Cruz Cárdenas, et al. ( 2008), Cosecha del Agua, una Práctica Ancestral, DESCO, Arequipa, Perú. Ministerio de Agricultura y Riego-DGIAR, (2015), Reglamento de seguridad de presas, Lima, Perú.