UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA OPTIMIZACIÓN DE LA GESTIÓN DEL AGUA MEDIANTE EL ANÁLISIS INTEGRADO DE LA BATIMETRÍA Y EL VOLUMEN MUERTO EN LA PRESA CUCHOQUESERA PROVINCIA DE CANGALLO, DEPARTAMENTO DE AYACUCHO, 2023 TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE: INGENIERO CIVIL 2023 FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS, GEOLOGÍA Y CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL PRESENTADO POR: ASESOR: Msc. Bendezú Prado Jaime Leonardo Bach. Litman Alfaro Pillihuaman AYACUCHO - PERÚ 2 DEDICATORIA Dedico a mi madre Julia por guiarme e iluminarme desde el cielo; a mi hija Aldana y mi hijo Matteo por ser fuente de inspiración para seguir adelante; a mis hermanos Wilfredo, Yeny y Elvi por sus alientos constantes. 3 AGRADECIMIENTOS A Dios por bendecir y guiar mi camino. A la Universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga y a los docentes de la Escuela Profesional de Ingeniería Civil, por haberme acogido y dado la oportunidad de potenciar mis conocimientos. Al Ing. Jaime Leonardo Bendezú Prado, por su guía, orientación y su invalorable apoyo, por sus adecuadas sugerencias que encaminaron al éxito de esta investigación. A mi esposa por el apoyo solidario e incondicional. Finalmente, a mis amigos y familiares que creen en mí, quienes me apoyaron con su aliento para culminar este trabajo de investigación. 4 RESUMEN La presente tesis se enfoca en la optimización de la gestión del agua en la presa Cuchoquesera, ubicada en la provincia de Cangallo, departamento de Ayacucho, para ello, se llevó a cabo un análisis integral de la batimetría y el volumen muerto en la presa, con el fin de controlar eficazmente los sedimentos y garantizar un adecuado almacenamiento del recurso hídrico. El análisis de la batimetría permitió identificar áreas propensas a la acumulación de sedimentos, lo que podría afectar la calidad del agua y reducir la capacidad de almacenamiento, además, proporcionó datos precisos sobre la capacidad de almacenamiento del embalse a diferentes niveles de cota, lo que posibilitó planificar un uso sostenible del agua y optimizar la generación de energía hidroeléctrica, así como prevenir inundaciones. A su vez estos datos tienen un alto impacto social, ya que contribuyen al bienestar de las comunidades circundantes y al cuidado del medio ambiente, mediante la batimetría se pudo realizar el análisis de colmatación del fondo desde 1987 hasta 2023 mostrando que la presa Cuchoquesera ha retenido una cantidad considerable de sedimentos, aproximadamente 137,851.74 m³, sin embargo, en comparación con el gran volumen de almacenamiento de la presa, que es de 80,000,000.00 m³, el porcentaje de sólidos retenidos es mínimo, apenas alrededor del 0.17%. Esto sugiere que la presa aún tiene una capacidad significativa para acumular sedimentos antes de afectar su funcionalidad, los resultados de la investigación indican que la presa Cuchoquesera posee una infraestructura de gran capacidad y durabilidad, y se prevé que supere con creces su vida útil en más de 20,000 años antes de alcanzar una colmatación crítica. Palabras clave: Gestión del agua, Batimetría, Volumen muerto, Sedimentos, Colmatación del fondo, Análisis integral. 5 ABSTRACT This thesis focuses on the optimization of water management in the Cuchoquesera dam, located in the province of Cangallo, department of Ayacucho, for this purpose, a comprehensive analysis of the bathymetry and dead volume in the dam was carried out, in order to effectively control sediments and ensure adequate storage of water resources. The bathymetry analysis made it possible to identify areas prone to sediment accumulation, which could affect water quality and reduce storage capacity. It also provided accurate data on the reservoir's storage capacity at different levels of elevation, making it possible to plan sustainable water use and optimize hydroelectric power generation, as well as prevent flooding. In turn, these data have a high social impact, since they contribute to the wellbeing of the surrounding communities and to the care of the environment. By means of bathymetry, the analysis of bottom clogging from 1987 to 2023 showed that the Cuchoquesera dam has retained a considerable amount of sediments, approximately 137,851.74 m³, however, in comparison with the large storage volume of the dam, which is 80,000,000.00 m³, the percentage of retained solids is minimal, barely around 0.17%. This suggests that the dam still has significant capacity to accumulate sediment before affecting its functionality, the research results indicate that the Cuchoquesera dam has a high capacity and durable infrastructure, and is expected to far exceed its useful life by more than 20,000 years before reaching critical clogging. Key words: Water management, Bathymetry, Dead volume, Sediments, Bottom clogging, Integral analysis. 6 INTRODUCCIÓN La gestión del agua es un desafío crucial a nivel mundial para garantizar un suministro sostenible y equitativo de este recurso vital, en este contexto se realizó un estudio en la provincia de Cangallo, departamento de Ayacucho, sobre la presa Cuchoquesera el cual juega un papel fundamental como sistema de almacenamiento de agua. Sin embargo, diversos estudios y expertos han destacado la urgente necesidad de intervenir y tomar precauciones para optimizar su gestión. La eficiencia en el uso de los recursos hídricos disponibles en la presa es una de las principales preocupaciones, ya que afecta directamente su capacidad de almacenamiento y distribución. En respuesta a este desafío, la presente tesis se centra en la "Optimización de la gestión del agua mediante el análisis integrado de la batimetría y el volumen muerto en la presa Cuchoquesera", mediante la batimetría, un método que mide la profundidad de un cuerpo de agua, será utilizado para comprender la distribución de las capas de agua y su relación con la capacidad de almacenamiento de la presa, este análisis permitirá identificar zonas con acumulación de sedimentos o de baja profundidad, aspectos clave para planificar estrategias de mantenimiento y mejora. Además, se considerará el volumen muerto, que corresponde a la cantidad de agua no utilizable debido a la ubicación de las tomas de agua para comprender las limitaciones de la presa y buscar maneras de minimizar su impacto en la gestión del agua. Mediante el análisis integrado de la batimetría y el volumen muerto, se espera tomar decisiones informadas y precisas sobre la distribución, almacenamiento y uso de los recursos hídricos disponibles para optimizar su aprovechamiento y garantizar un suministro adecuado en la presa Cuchoquesera. Los objetivos de esta investigación son claros y enfocados en optimizar la gestión del agua en la presa Cuchoquesera, se busca investigar y analizar la relación entre la batimetría y la gestión del agua, evaluar el impacto del volumen muerto en la disponibilidad de agua utilizable, identificar desafíos y limitaciones, y proponer recomendaciones prácticas basadas en el análisis de ambos factores. La relevancia de esta investigación radica en su enfoque novedoso y en el uso de metodologías avanzadas para abordar la gestión del agua, al comprender cómo la batimetría y el volumen muerto afectan el almacenamiento y uso del agua en la presa Cuchoquesera, se podrán generar estrategias más eficientes y sustentables para su administración. Esto, a su vez, contribuirá al acceso equitativo al agua potable, la preservación del medio ambiente y el desarrollo sostenible de la región de Ayacucho. 7 En el primer capítulo se explicará el planteamiento del problema, el cual detalla la situación de la presa, la justificación, limitaciones y cuáles son los objetivos a cumplir para la realización de la tesis. En el siguiente capítulo, se presentará el marco teórico que respalda esta investigación, revisando la literatura existente y los estudios relevantes, a continuación, se describirá la metodología utilizada, destacando el enfoque cuantitativo y el diseño experimental para la recolección de datos. Los resultados obtenidos y su discusión se expondrán en el cuarto capítulo, y finalmente, se presentarán las conclusiones y recomendaciones derivadas de esta investigación en el último capítulo. La presente tesis aspira a aportar valiosos conocimientos y soluciones prácticas para la gestión del agua en la presa Cuchoquesera y, en última instancia, a contribuir al manejo sostenible de los recursos hídricos en la región. 8 ÍNDICE GENERAL DEDICATORIA ................................................................................................................. 2 AGRADECIMIENTOS ....................................................................................................... 3 RESUMEN ........................................................................................................................ 4 ABSTRACT ....................................................................................................................... 5 INTRODUCCIÓN .............................................................................................................. 6 ÍNDICE GENERAL ........................................................................................................... 8 ÍNDICE DE FIGURAS ..................................................................................................... 12 ÍNDICE DE TABLAS ....................................................................................................... 15 I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ....................................................................... 16 1.1. Descripción del problema ............................................................................... 16 1.2. Delimitación del problema .............................................................................. 17 1.2.1. Espacial (geográfica) .............................................................................. 17 1.2.2. Temporal ................................................................................................. 17 1.2.3. Temática y unidad de análisis ................................................................ 17 1.3. Formulación del problema .............................................................................. 17 1.3.1. Problema general.................................................................................... 17 1.3.2. Problemas específicos ............................................................................ 17 1.4. Justificación e importancia ............................................................................. 17 1.4.1. Justificación ............................................................................................ 17 1.4.2. Importancia ............................................................................................. 18 1.5. Limitaciones de la investigación ..................................................................... 18 1.6. Objetivos ......................................................................................................... 18 9 1.6.1. Objetivo general ...................................................................................... 18 1.6.2. Objetivos específicos .............................................................................. 18 II. MARCO TEÓRICO ................................................................................................... 19 2.1. Antecedentes .................................................................................................. 19 2.1.1. Investigaciones internacionales.............................................................. 19 2.1.2. Investigaciones nacionales ..................................................................... 20 2.2. Bases teóricas ................................................................................................ 22 2.2.1. Sistemas de gestión de agua ................................................................. 22 2.2.2. Planificación y desarrollo del sistema de gestión del agua ................... 23 2.2.3. Distribución y uso óptimo........................................................................ 25 2.2.4. Sedimentación en las presas ................................................................. 26 2.2.5. Gestión en la Sedimentación .................................................................. 26 2.2.6. Batimetría ................................................................................................ 27 2.2.7. Medición de la batimetría........................................................................ 29 2.2.8. Para qué se utilizan los datos batimétricos ............................................ 32 2.2.9. Volumen muerto...................................................................................... 35 2.3. Marco conceptual............................................................................................ 36 2.3.1. Optimización de la Gestión ..................................................................... 36 2.3.2. Capacidad de almacenamiento de agua ................................................ 36 2.3.3. Optimización del uso del agua ............................................................... 37 III. MÉTODO DE LA INVESTIGACIÓN ........................................................................ 38 3.1. Enfoque ........................................................................................................... 38 3.2. Alcance ........................................................................................................... 38 10 3.3. Diseño de investigación .................................................................................. 38 3.4. Población y muestra. ...................................................................................... 38 3.5. Hipótesis ......................................................................................................... 39 3.5.1. Hipótesis general .................................................................................... 39 3.5.2. Hipótesis específicas. ............................................................................. 39 3.6. Operacionalización de variables, definición conceptual y operacional ......... 40 3.6.1. Variable Independiente ........................................................................... 40 3.6.2. Variable Dependiente ............................................................................. 40 3.7. Técnicas e instrumentos ................................................................................. 42 3.7.1. Técnicas .................................................................................................. 42 3.7.2. Instrumentos ........................................................................................... 42 3.8. Técnicas estadísticas para el procesamiento de la información ................... 42 3.9. Desarrollo del trabajo de tesis ........................................................................ 43 3.9.1. Antecedente del área de estudio ............................................................ 43 3.9.2. Ubicación del área en estudio ................................................................ 44 3.9.3. Metodología Propuesta........................................................................... 47 3.9.4. Análisis de la relación entre la batimetría de la presa Cuchoquesera y la gestión del agua...................................................................................................... 47 3.9.5. Evaluación del Impacto del volumen muerto ......................................... 66 3.9.6. Identificación de las principales limitaciones y desafíos en la colmatación de la presa Cuchoquesera ..................................................................................... 76 3.9.7. Técnicas para abordar los desafíos identificados en la gestión del agua en la presa Cuchoquesera ..................................................................................... 79 iv. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ................................................................................ 85 11 4.1. RESULTADOS CONFORME AL OBJETIVO ESPECÍFICO 1 ........................... 85 4.1.1. Discusión ...................................................................................................... 86 4.2. RESULTADOS CONFORME AL OBJETIVO ESPECÍFICO 2 ........................... 87 4.2.1. Discusión ...................................................................................................... 89 4.3. RESULTADOS CONFORME AL OBJETIVO ESPECÍFICO 3 ........................... 90 4.3.1 Discusión ..................................................................................................... 92 4.4. RESULTADOS CONFORME AL OBJETIVO ESPECÍFICO 4 ........................... 92 4.4.1. Discusión ...................................................................................................... 94 CONCLUSIONES ........................................................................................................... 95 RECOMENDACIONES ................................................................................................... 96 Referencias bibliográficas. ............................................................................................. 97 ANEXOS ....................................................................................................................... 102 ANEXO 1. PANEL FOTOGRÁFICO ......................................................................... 102 12 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1 Batimetría Multihaz y Monohaz ....................................................................... 28 Figura 2 Batimetría ........................................................................................................ 29 Figura 3 Sonar para estudios Batimétricos ................................................................... 30 Figura 4 Satélite para estudios Batimétricos ................................................................. 31 Figura 5 Lidar aerotransportado .................................................................................... 32 Figura 6 Mapa Batimétrico ............................................................................................. 33 Figura 7 Estudios de impacto ambiental (EIA) .............................................................. 34 Figura 8 Volumen muerto .............................................................................................. 35 Figura 9 Dique de la presa Cuchoquesera.................................................................... 44 Figura 10 Mapa de ubicación nacional y regional ......................................................... 45 Figura 11 Mapa de ubicación provincial ........................................................................ 46 Figura 12 Metodología de la Solución ........................................................................... 47 Figura 13 Foto de referencia del equipo de trabajo, Presa Cuchoquesera .................. 49 Figura 14 Levantamiento batimétrico ............................................................................ 50 Figura 15 Cálculo de tirante y fondo de Río .................................................................. 51 Figura 16 Batimetría 2023 ............................................................................................. 53 Figura 17 Curva de operatividad 2023 Cota - Volumen ................................................ 54 Figura 18 Curva de operatividad 2023 Cota - Área ...................................................... 55 Figura 19 Batimetría 1987 ............................................................................................. 57 Figura 20 Batimetría 2016 ............................................................................................. 59 Figura 21 Curva de operatividad 1987 - 2016 Cota - Volumen .................................... 60 Figura 22 Curva de operatividad 1987 - 2016 cota 3715 - 3720 y 3745 - 3750 ........... 61 Figura 23 Curva de embalsamiento de la presa Cuchoquesera Cota - Volumen ........ 63 Figura 24 Proyección de colmatación ........................................................................... 65 Figura 25 Medición batimétrica por sonda en la presa Cuchoquesera ........................ 66 Figura 26 Gráfica del volumen muerto 1987 ................................................................. 68 file:///D:/Adicional%20Grupo%20Laurent/Trabajos/Alfaro/Borrador%20Tesis%20-%20Alfaro.docx%23_Toc142852338 13 Figura 27 Gráfica del volumen muerto 2016 ................................................................. 70 Figura 28 Gráfica del volumen muerto 2023 ................................................................. 72 Figura 29 Comparación del volumen muerto de los años 1987, 2016 y 2023 ............. 74 Figura 30 Comparación del Volumen Muerto (0 a 494851.53) y 4140552.55 a 4494438.48) .................................................................................................................... 75 Figura 31 Variación del volumen muerto ....................................................................... 76 Figura 32 Distribución de Profundidades en la Presa Cuchoquesera .......................... 77 Figura 33 Distribución del volumen muerto ................................................................... 78 Figura 34 Análisis de Tendencias y Patrones en la Presa Cuchoquesera .................. 80 Figura 35 Análisis de correlación de volumen muerto en la presa Cuchoquesera ...... 81 Figura 36 Análisis de correlación de volumen muerto en el año 1987 ......................... 82 Figura 37 Análisis de correlación de volumen muerto en el año 2016 ......................... 83 Figura 38 Análisis de correlación de volumen muerto en el año 2023 ......................... 84 Figura 39 Gráfica del volumen de sedimentos y colmatación ...................................... 85 Figura 40 Variación del volumen muerto ....................................................................... 87 Figura 41 Cantidad de sedimentos retenidos ............................................................... 88 Figura 42 Margen de la Presa Cuchoquesera ............................................................ 102 Figura 43 Embarcación en la presa Cuchoquesera .................................................... 102 Figura 44 Esquema del Sistema Hidráulico ................................................................ 103 Figura 45 Colmatación fuera de la Presa .................................................................... 103 Figura 46 Estación Meteorológica ............................................................................... 104 Figura 47 Nivel de agua ............................................................................................... 104 Figura 48 Personal Técnico para el estudio de la Batimetría ..................................... 105 Figura 49 Equipos de seguridad e instrumentos de medición .................................... 106 Figura 50 Panorama del margen de la presa .............................................................. 106 Figura 51 Situación de un de margen de la presa ...................................................... 107 Figura 52 Insignia de propiedad del estado ................................................................ 107 Figura 53 Calibración de los equipos .......................................................................... 108 14 Figura 54 Calibración de los equipos para batimetría ................................................ 109 Figura 55 Equipo de trabajo para la obtención de datos batimétricos ....................... 110 Figura 56 Inicio del viaje hacia el punto central donde se realizará la batimetría ...... 111 Figura 57 Sedimentación en el margen de la presa ................................................... 112 Figura 58 Sedimentación en otro punto del margen de la presa ................................ 112 Figura 59 Instrumento de Sonda para el cálculo batimétrico ..................................... 113 Figura 60 Travesía hacia el punto de medición .......................................................... 114 Figura 61 Retorno del punto de medición ................................................................... 115 Figura 62 Retorno del punto de medición con el equipo de trabajo ........................... 116 Figura 63 Verificación del estado de los equipos ........................................................ 117 Figura 64 Retorno hacia el campamento .................................................................... 118 Figura 65 Parte de los sedimentos encontrados en el margen de la presa ............... 119 15 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1 Operacionalización de Variables ...................................................................... 41 Tabla 2 Ubicación política .............................................................................................. 44 Tabla 3 Ubicación Hidrográfica ...................................................................................... 45 Tabla 4 Vías de acceso Ayacucho-Presa Cuchoquesera ............................................. 46 Tabla 5 Personal técnico ................................................................................................ 48 Tabla 6 Equipos de trabajo ............................................................................................ 48 Tabla 7 Metodología del método orbital ........................................................................ 50 Tabla 8 Volumetría de 2023 ........................................................................................... 52 Tabla 9 Volumetría de 1987 ........................................................................................... 56 Tabla 10 Volumetría de 2016 ......................................................................................... 57 Tabla 11 Cuadro comparativo de las prospecciones batimétricas de los años 1987, 2016 y 2023 ............................................................................................................................. 62 Tabla 12 Volumen muerto calculado 1987 .................................................................... 67 Tabla 13 Volumen muerto calculado 2016 .................................................................... 69 Tabla 14 Volumen muerto calculado 2023 .................................................................... 71 Tabla 15 Cuadro comparativo del volumen muerto de los años 1987, 2016 y 2023 ... 73 Tabla 16 Estrategias para optimizar la disponibilidad de agua utilizable...................... 89 Tabla 17 Limitaciones y soluciones en la gestión del agua de la presa ....................... 91 Tabla 18 Recomendaciones y Acciones para la Gestión del Agua .............................. 93 16 I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1. Descripción del problema La gestión del agua dentro del ámbito internacional es el conjunto de acciones y estrategias que se llevan a cabo para administrar y controlar el uso, distribución y conservación del agua en una determinada región o territorio. Esto incluye la planificación, monitoreo y regulación de los recursos hídricos, así como la implementación de medidas para garantizar su disponibilidad y calidad a largo plazo, es por ello que la gestión del agua es fundamental para asegurar el acceso al agua potable, la protección del medio ambiente y el desarrollo sostenible (Vásquez, 2013). La presa Cuchoquesera, ubicada en la provincia de Cangallo al ser un sistema de almacenamiento de agua, ha enfrentado varios desafíos en términos de gestión del agua como lo menciona (Carhuallanqui, 2023) donde un equipo del consejo regional de Ayacucho evaluado por técnicos destaca la urgente necesidad de intervenir y tomar precauciones para garantizar un servicio óptimo. Estos desafíos o problemas se originan en la falta de eficiencia en el uso de los recursos hídricos disponibles en la presa, lo cual tiene diversas implicaciones asociadas con la gestión de sistemas de almacenamiento de agua, es por ello que se empleara el uso de la batimetría el cual es el utilizado principalmente en el estudio y medición de la profundidad de un cuerpo de agua (Morales et al., 2018) , en este caso, la Presa Cuchoquesera lo que permitirá analizar y comprender la distribución de las capas de agua y cómo se relacionan con la capacidad de almacenamiento. Esto permitirá identificar zonas donde se acumula sedimento o donde la profundidad es insuficiente para un óptimo almacenamiento de agua, ya que, mediante el análisis de la batimetría, se podrán identificar áreas que requieren una mayor atención y planificar estrategias de mantenimiento y mejora Además, es esencial considerar el volumen muerto en la gestión del agua de la presa Cuchoquesera, ya que nos permitirá determinar la cantidad de agua que no se puede utilizar de manera efectiva debido a la posición de las tomas de agua, esto es importante para entender las limitaciones de la presa y buscar formas de minimizar el impacto del volumen muerto en la gestión del agua. Mediante el análisis integrado de la batimetría y el volumen muerto, se podrá tomar decisiones informadas y precisas en cuanto a la distribución, almacenamiento y uso de los recursos hídricos disponibles para optimizar el uso del agua y garantizar un suministro adecuado en la presa Cuchoquesera. 17 1.2. Delimitación del problema 1.2.1. Espacial (geográfica) La presente investigación se realizará en la provincia de cangallo, departamento de Ayacucho, 2023 1.2.2. Temporal La investigación se desarrollará en el año 2023. 1.2.3. Temática y unidad de análisis La temática en la presente investigación se centra en la gestión eficiente del agua en esta presa específica ubicada en la provincia de Cangallo, departamento de Ayacucho en el año 2023. La unidad de análisis en la presente investigación es la presa Cuchoquesera. 1.3. Formulación del problema 1.3.1. Problema general ¿Cómo se puede mejorar la gestión del agua en la presa Cuchoquesera a través del análisis integrado de la batimetría y el volumen muerto? 1.3.2. Problemas específicos ▪ ¿Cuál es la relación entre la batimetría de la presa Cuchoquesera y la gestión del agua en términos de control de sedimentos y capacidad de almacenamiento? ▪ ¿Cómo afecta el volumen muerto de la presa Cuchoquesera a la disponibilidad de agua utilizable y cómo se puede optimizar su uso? ▪ ¿Cuáles son las principales limitaciones y desafíos en la gestión del agua en la presa Cuchoquesera y cómo se pueden abordar mediante el análisis de la batimetría y el volumen muerto? 1.4. Justificación e importancia 1.4.1. Justificación La justificación de la presente investigación se basa en la necesidad de optimizar la gestión del agua en la presa Cuchoquesera mediante el análisis detallado de la batimetría y el volumen muerto, el cual permitirá obtener información valiosa sobre la capacidad de almacenamiento de la presa y su aprovechamiento óptimo. Esto permitirá identificar áreas de mejora y establecer estrategias más eficientes para la gestión y 18 distribución del uso del agua, además no solo permitirá generar beneficios significativos tanto a nivel local como regional como un suministro más confiable y equitativo para la comunidad de la provincia de Cangallo, sino que también contribuirá a la protección del medio ambiente y la preservación de los recursos hídricos. 1.4.2. Importancia La importancia de la presente investigación radica en su capacidad para abordar los desafíos existentes en la gestión del agua en la presa Cuchoquesera, mediante un enfoque integrado de la batimetría y el volumen muerto, mostrando relevancia en el potencial para mejorar el suministro de agua, proteger el medio ambiente y contribuir al bienestar de la comunidad local y regional. 1.5. Limitaciones de la investigación La presente investigación presenta como limitación tener información detallada sobre la disponibilidad y acceso a datos precisos de la batimetría y el volumen muerto de la presa Cuchoquesera, así como la cooperación de las autoridades competentes. 1.6. Objetivos 1.6.1. Objetivo general Optimizar la gestión del agua a través del análisis integrado de la batimetría y el volumen muerto en la presa Cuchoquesera provincia de cangallo, departamento de Ayacucho, 2023. 1.6.2. Objetivos específicos ▪ Investigar y analizar la relación entre la batimetría de la presa Cuchoquesera y la gestión del agua en términos de control de sedimentos y capacidad de almacenamiento. ▪ Evaluar el impacto del volumen muerto de la presa Cuchoquesera en la disponibilidad de agua utilizable y proponer estrategias para optimizar su uso. ▪ Identificar las principales limitaciones y desafíos en la gestión del agua en la presa Cuchoquesera y desarrollar soluciones basadas en el análisis de la batimetría y el volumen muerto. ▪ Proponer recomendaciones prácticas y acciones específicas para abordar los desafíos identificados en la gestión del agua en la presa Cuchoquesera, considerando el análisis de la batimetría y el volumen muerto. 19 II. MARCO TEÓRICO 2.1. Antecedentes 2.1.1. Investigaciones internacionales Astudillo et al. (2019), en su artículo titulado “Desarrollo de una interfaz para el cálculo de los niveles de profundidad en cuerpos de agua a través de batimetría (TOLTECA)” busca desarrollar una interfaz para el cálculo preciso de los niveles de profundidad en cuerpos de agua mediante el uso de batimetría. Los autores son investigadores de la Universidad Politécnica de Juventino Rosas y del CINVESTAV del IPN y proponen una interfaz desarrollada que permite la visualización y análisis detallado de los datos obtenidos a través del procesamiento y análisis de imágenes multiespectrales. Además, se espera que esta tecnología pueda ser utilizada en la industria o en la investigación científica para monitorear la topografía submarina, el movimiento de sedimentos depositados y la producción de mapas marítimos para la navegación. Prieto y Lizama (2021), en su tesis titulada “Estudio hidrodinámico y de calidad de agua en la profundidad de la laguna Carén”, buscan obtener información sobre las concentraciones de nutrientes y elementos químicos de la laguna Carén para evaluar su nivel de eutrofización, para ello utilizan una metodología cuantitativa haciendo uso del software GLM Model Lake que les permitirá obtener los parámetros hidrodinámicos, de calidad del agua y del medio ambiente, donde utilizan dada referencial de estudios anteriores que incluyen la radiación solar, velocidad del viento, humedad relativa, temperatura del aire y precipitación. Además hacen uso de la batimetría para determinar su área en función de la altura y calcular el volumen del cuerpo de agua, los autores mencionan que la batimetría juega un papel importante en la obtención de los parámetros necesarios respecto al almacenamiento y profundidad de agua que son necesarios para evaluar la calidad del agua, una vez obtenidos los datos lo autores usan el software para simular y obtener una comparación con los estudios realizados a partir de mediciones anteriores usando boyas. López y Tamburrino (2018) en su tesis “Evaluación de alternativas de reducción del volumen para almacenamiento de sedimentos aportantes a embalses de riego mayores”, proponen evaluar las dimensiones de la presa y otras estructuras asociadas donde la tasa de producción de sedimentos es alta, ya que esto puede aumentar los costos del proyecto debido al volumen muerto significativo que se debe considerar durante la vida útil del embalse. Para ello proponer alternativas para reducir el aporte de sedimentos de forma que sean extrayéndolos o desviándolos, pero teniendo las 20 implicaciones tanto en lo económico como en los ambiental, de tal forma que se evalúe correctamente y que mejore el nivel del impacto a uno positivo trayendo como resultado una mejor optimización en el balance hídrico de los embalses de riego. Fernández (2018) en su tesis “Determinación de las variaciones superficiales y volumétricas de la Laguna del Laja en el período septiembre 2007 - septiembre 2018” se enfoca en determinar las variaciones en el área y volumen de la Laguna del Laja en un período de once años, ya que esta laguna es vital para el equilibrio hídrico de la región del Biobío y tiene importancia en la agricultura, el turismo y la generación de energía hidroeléctrica, como problemática el autor menciona que la laguna del Laja ha mostrado una disminución en sus niveles de agua, es por ello que utiliza una metodología basada en un modelo batimétrico y datos de nivel de agua para determinar el área y volumen de la laguna. Los resultados que presenta el autor es que al realizar estas determinaciones hallo que se ha perdido un total de 15.82 km2 en el área y 0.904 km3 en el volumen de la laguna durante el período de estudio de once años, estos datos indican un descenso significativo en la laguna, dando a conocer que es necesario realizar un balance hídrico que permita mejorar la gestión del agua que realiza en la zona. Rojas (2021) en su tesis “Estudio hidrodinámico de las ondas internas en un fiordo utilizando un método numérico” se centra en el estudio de las ondas internas en un fiordo de Chile utilizando simulaciones numéricas mediante el uso de la geomorfología y batimetría del fiordo de Aysén, el autor menciona que al uso de la geomorfología y batimetría le permite evaluar de forma sistemática la influencia de la marea y el caudal del río en los números de onda dominantes en diferentes simulaciones. También menciona que mediante la batimetría le va ha permitir realizar un modelo hidrodinámico que se relacione a un modelo hidrológico que de salida a una mejor gestión en el análisis hidráulico en el análisis de la influencia de la marea y el caudal del río. 2.1.2. Investigaciones nacionales Espinoza y Pizarro (2022) en sus artículo “Medición volumétrica del material sedimentado aplicando la Ecosonda South y GPS diferencial en el embalse 01 Quicapata. Ayacucho - 2022” se enfoca en la medición volumétrica del material sedimentado en el embalse 01 Quicapata, ubicado en Ayacucho, el objetivo de esta tesis es realizar una batimetría para determinar el volumen de sedimentación en el embalse con la finalidad de encontrar data que permita evaluar aspectos hidrológicos 21 para una posterior investigación, que sirva como análisis referencial sobre la gestión hidrológica, para ello utilizan equipos como Cosonda South, un GPS diferencial y el software Civil 3D 2021. Como resultados los autores mencionan que encontraron una diferencia de acumulación de sedimentos debido la velocidad de entrada del agua al embalse lo que provocó una mayor acumulación de sedimentos en la parte final, estos resultados sirvieron a los autores para brindar información sobre cómo entender y controlar la sedimentación y el volumen de agua en el embalse, para contribuir una mejor gestión del recurso hídrico. Hidalgo (2019) en su tesis “Diseño hidrológico - hidráulico para pequeñas presas en cuencas no aforadas, usando el modelo de precipitación - escurrimiento de Témez, mediante geoprocesamiento SIG y modelamiento numérico. Un enfoque hacia la realidad peruana: Caso Vilcanchos, Ayacucho” se centra en el desarrollo de consideraciones hidrológicas e hidráulicas para el diseño de una pequeña presa donde el objetivo general de esta tesis es proyectar la gestión hídrica de la presa, teniendo en cuenta el volumen muerto, la gestión del agua y la elección adecuada del modelo de transformación, para ello el autor abarca los procedimientos para calcular y dimensionar la presa utilizando la metodología BIM, además también realiza el cálculo del volumen muerto y el modelamiento numérico de redes de flujo. Esto con el fin de analizar los caudales ecológicos en la ejecución del balance hídrico y su impacto en la satisfacción de la demanda agrícola. Como resultado el autor menciona que el desarrollo de su tesis proporcionará información relevante para el diseño y la gestión adecuada de pequeñas presas, considerando aspectos hidrológicos, hidráulicos y medioambientales. Alburqueque et al. (2021) en su artículo “Gestión y estudio evolutivo del agua para el desarrollo sostenible de la región Piura, Perú”, aborda la problemática de la gestión del agua en algunas zonas donde se ha convertido en un recurso escaso debido a una mala gestión, los autores mencionan que la gestión de los recursos hídricos es fundamental para medir la oferta y la demanda, mejorar la eficiencia y asignación espacial, pero enfrenta desafíos como restricciones presupuestarias y falta de conocimiento técnico, es por ello que propone una gestión integrada de los recursos hídricos y la creación de consejos de uso de recursos hídricos por cuencas en el Perú un país con una gran disponibilidad de agua dulce. Moreno et al. (2018) en su artículo “Modelado Numérico del Maremoto de Lambayeque 1960 (7.6 Mw)” menciona la importancia de la batimetría como dato de información en la dinámica y simulación numérica de movimiento de aguas marinas como el maremoto, los autores recalcan que no solo la batimetría puede darse en alteraciones dentro del mar sino que es usada también como información de topografía 22 en los ríos y presas dentro del Perú proporcionando información relevante sobre la inversión de las formas de onda que se produce en el movimiento del agua, el autor menciona que la información tiene relevancia en el modelamiento hidrológico del monitoreo que se le puede dar en diversas aplicaciones relacionados antes sucesos marítimos. Quevedo (2019) en su tesis titulada “Evolución de la sedimentación en el embalse tinajones” se enfoca en la evolución de la sedimentación en el embalse Tinajones, y utiliza la batimetría como método para obtener información precisa sobre los sedimentos depositados a lo largo de los años, mediante un procedimiento que utiliza medidas indirectas pero precisas para realizar levantamientos topográficos en cuerpos de agua, como embalses o mares, en su tesis emplea la ecosonda, que emite ondas acústicas desde un transductor en la superficie del agua y registra el eco de estas ondas al reflejarse en el fondo sólido. De esta manera, se obtiene información sobre la profundidad y la topografía del fondo marino, además menciona que para poder completar la data necesaria en su investigación recopiló información topográfica de diferentes años, utilizando datos del archivo técnico del PEOT, esto le ayudo a tener un mejor entendimiento de la evolución de la sedimentación y a tomar medidas adecuadas para preservar la capacidad de almacenamiento del embalse a lo largo de los años. 2.2. Bases teóricas 2.2.1. Sistemas de gestión de agua Los sistemas de gestión de agua se refieren a enfoques y prácticas utilizados para administrar de manera efectiva los recursos hídricos y garantizar la sostenibilidad y el uso eficiente de los recursos hídricos. Esto implica la implementación de sistemas de gestión que incluyen la planificación, el seguimiento, la distribución equitativa, la conservación y la protección de los recursos hídricos. Según (Martínez et al., 2018) los sistemas de gestión de agua presentan los siguientes principios: • Gestión integral del agua para todos los usos, con el objetivo de maximizar los beneficios globales y reducir los conflictos entre usuarios. • Integración en la gestión de los beneficios económicos, sociales y ambientales tanto de los usuarios directos del agua como de la sociedad en su conjunto. • Gestión integrada de todos los aspectos del agua (cantidad, calidad y tiempo de llegada) que afectan el uso y los usuarios del agua. 23 • Gestión integrada de las distintas fases del ciclo hidrológico. • Gestión integrada a nivel de cuenca, acuífero o sistema hidrológico interconectado. Integrar la gestión de la demanda de agua con la gestión del suministro. • Integrar la gestión de los recursos hídricos con la gestión de la tierra, los recursos naturales y otros ecosistemas relacionados. 2.2.2. Planificación y desarrollo del sistema de gestión del agua La planificación y el desarrollo del sistema de gestión del agua se refiere a los procesos y métodos utilizados para diseñar, implementar y mejorar la gestión integrada de los recursos hídricos. Además, la planificación hidrológica es un componente importante de la gestión del agua y su objetivo es lograr el buen estado y la adecuada protección de los espacios públicos hidráulicos e hidráulicos. Esto implica satisfacer las necesidades de agua, equilibrar y armonizar los desarrollos regionales e industriales, proteger la calidad del agua y optimizar el uso y la disponibilidad de este recurso (Biobío et al., n.d.). (Martínez et al., 2018) establece que, para un desarrollo del sistema de gestión del agua, se deben considerar varios elementos clave como se muestran a continuación: ▪ Evaluación de la situación: Es el proceso de desarrollo del sistema de gestión del agua, para ello se lleva a cabo una evaluación exhaustiva de la situación actual de los recursos hídricos. Esto implica examinar diversos aspectos, como la cantidad de agua disponible, las demandas presentes y futuras de agua, los efectos ambientales generados y los riesgos asociados a la gestión del recurso hídrico, además durante este análisis, se recopila información detallada sobre el estado actual de los recursos hídricos, considerando tanto los factores internos como externos que pueden influir en su disponibilidad y calidad. ▪ Objetivos: Son las metas que se establecen para el sistema de gestión del agua, considerando diversas aplicaciones y usos del recurso hídrico, como el suministro de agua potable, la agricultura, la industria y la preservación de los ecosistemas acuáticos. Durante este proceso, se tienen en cuenta las necesidades específicas de cada sector y se definen los resultados deseados en términos de disponibilidad, calidad y uso sostenible del agua, donde la finalidad es garantizar un equilibrio adecuado entre las demandas de agua de distintas 24 actividades, promoviendo tanto el bienestar humano como la conservación de los ecosistemas acuáticos. Además, al establecer metas y objetivos claros, se proporciona una dirección clara para la planificación y el desarrollo del sistema de gestión del agua, permitiendo la implementación de estrategias y medidas efectivas para lograr una gestión integral y sostenible del recurso hídrico. ▪ Planificación: Es el proceso de elaborar planes y estrategias de largo plazo con el propósito de lograr los objetivos establecidos, esta tarea conlleva la identificación de las acciones requeridas, la determinación de prioridades y la asignación eficiente de recursos. Durante este proceso, se analiza detalladamente qué medidas son necesarias para avanzar hacia las metas establecidas y pasos a seguir se definen en base a las prioridades según su importancia y urgencia. Además, se realiza una asignación cuidadosa de los recursos disponibles, asegurando su uso óptimo y efectivo para alcanzar los resultados deseados. El diseño de estos planes y estrategias a largo plazo brinda una hoja de ruta clara y coherente, permitiendo una gestión integral y planificada del sistema de gestión del agua con el fin de maximizar los beneficios y minimizar los riesgos asociados a la gestión del recurso hídrico. ▪ Implementación de estrategias: Es el proceso de ejecutar medidas específicas para poner en marcha las estrategias establecidas, las cuales incluyen la construcción de infraestructuras relacionadas con el agua, la promoción de prácticas que fomenten el uso eficiente del recurso hídrico, la gestión adecuada de las cuencas hidrográficas y la educación de la sociedad sobre la importancia de conservar el agua. Durante este proceso, se realizan acciones concretas y tangibles que tienen como objetivo implementar las estrategias definidas anteriormente, estas acciones pueden incluir la construcción de presas, canales y sistemas de distribución de agua, la implementación de tecnologías que promuevan el ahorro de agua, la adopción de políticas de gestión integral de cuencas y la realización de campañas de concienciación para sensibilizar a la población sobre la importancia de preservar y utilizar el agua de manera responsable. ▪ Seguimiento: Es un proceso que lleva a cabo un monitoreo continuo de las acciones implementadas y se evalúa su eficacia de manera constante, esto 25 permite realizar ajustes y mejoras en el sistema de gestión del agua según los resultados obtenidos. Mediante este seguimiento, se recopilan datos y se analiza el impacto de las acciones en relación con los objetivos establecidos, además la evaluación constante de la efectividad de las medidas permite identificar posibles desafíos o áreas de mejora, lo que a su vez facilita la toma de decisiones informadas para realizar ajustes necesarios, de esta manera, se garantiza una gestión adaptativa del sistema de gestión del agua, con el objetivo de optimizar los resultados y abordar de manera efectiva los desafíos que puedan surgir a lo largo del tiempo. 2.2.3. Distribución y uso óptimo De acuerdo con la investigación realizada por Martínez et al. (2018), se destaca la importancia crucial de la distribución y el uso eficiente de los sistemas de gestión del agua para asegurar la sostenibilidad y la equidad en el acceso a este recurso vital. La distribución del agua tiene como objetivo fundamental proveer de agua potable a las comunidades, así como garantizar el riego agrícola e industrial, por ello resulta imperativo asegurar que los suministros de agua sean equitativos y estén disponibles para todos, sin importar su ubicación geográfica o su nivel socioeconómico, esto implica la construcción de una infraestructura adecuada, como tuberías, redes de distribución y plantas de tratamiento de agua, con el fin de suministrar agua a las áreas que más lo requieren. Asimismo, el uso óptimo del agua implica la implementación de técnicas y prácticas que reduzcan el desperdicio y maximicen la eficiencia en su utilización. Esto se logra a través de la adopción de tecnologías y sistemas que permitan el control y la regulación del consumo de agua, la reutilización y el reciclaje de aguas residuales, la captación y almacenamiento de agua de lluvia, así como el fomento de prácticas de riego eficiente en la agricultura, de esta manera, se busca minimizar las pérdidas y optimizar el aprovechamiento del recurso hídrico, contribuyendo a su conservación y garantizando su disponibilidad a largo plazo. Martínez et al. (2018), menciona que la planificación y desarrollo del sistema de gestión del agua se convierte en una tarea multidimensional y compleja, que involucra tanto aspectos técnicos como sociales y económicos, lo que requiere la coordinación y participación de diversos actores, incluyendo organismos gubernamentales, comunidades locales, sector privado y organizaciones de la sociedad civil, es por ello que es fundamental establecer políticas y regulaciones efectivas, así como promover la 26 educación y concienciación sobre el valor y la importancia del agua, con el objetivo de lograr una gestión integral y sostenible de este recurso vital. 2.2.4. Sedimentación en las presas La sedimentación de las presas es un fenómeno natural que ocurre cuando los sedimentos, como arena, limo y arcilla, se depositan en el fondo del embalse debido a la disminución de la velocidad y capacidad de carga del agua. Según Moreira (2022), estos procesos son parte natural de la formación del paisaje de una presa y suelen pasar desapercibidos para la percepción humana, sin embargo, cuando interactúan con las actividades humanas y la gestión del recurso hídrico en los ecosistemas, pueden tener consecuencias significativas en el equilibrio hidrológico. Es importante tener en cuenta que la sedimentación puede afectar negativamente la capacidad de almacenamiento de agua de la presa, disminuyendo su capacidad para regular el flujo hídrico y abastecer las necesidades de agua de las comunidades y actividades relacionadas. Además, el sedimento acumulado en el embalse puede alterar los ecosistemas acuáticos, afectar la calidad del agua y dificultar el mantenimiento y operación de la infraestructura de la presa. Por lo tanto, la gestión adecuada de la sedimentación es fundamental para asegurar el funcionamiento óptimo de las presas y minimizar sus impactos negativos, esto implica la implementación de medidas como la limpieza periódica del embalse, la aplicación de técnicas de manejo de sedimentos, la conservación de cuencas hidrográficas y la adopción de prácticas sostenibles en la gestión del agua, además el monitoreo continuo de la sedimentación y la evaluación de sus efectos son clave para tomar decisiones informadas y garantizar una gestión integral y sostenible de los recursos hídricos en el contexto de las presas (Martínez et al., 2018). 2.2.5. Gestión en la Sedimentación La gestión de la sedimentación se refiere a las acciones y estrategias implementadas para controlar y reducir los efectos adversos de la acumulación de sedimentos en presas y embalses, ya que la sedimentación puede afectar negativamente la capacidad de almacenamiento, el rendimiento y la vida útil de una presa, así como el uso del agua asociado. La gestión de la sedimentación abarca una variedad de medidas y prácticas que se aplican en diferentes etapas del proceso, esto incluye la prevención de la 27 sedimentación mediante técnicas de manejo de cuencas hidrográficas y la implementación de prácticas de conservación del suelo que reduzcan la erosión, también implica el control de la sedimentación en el embalse a través de la implementación de estructuras y dispositivos de desvío o sedimentación, así como la remoción periódica de sedimentos acumulados (Moreira, 2022). Ademas el monitoreo continuo es esencial en la gestión de la sedimentación, ya que permite evaluar la acumulación de sedimentos a lo largo del tiempo y tomar medidas correctivas según sea necesario, esto garantiza una gestión adecuada de la sedimentación, promoviendo una operación eficiente y sostenible a largo plazo de las presas, minimizando los impactos negativos en la capacidad del embalse, la generación de energía hidroeléctrica, el suministro de agua para uso doméstico entre otros usos. 2.2.6. Batimetría La batimetría se refiere al estudio y mapeo de la topografía subacuática de océanos, mares y lagos, la utilización de la batimetría es de gran importancia en una amplia gama de aplicaciones tanto en la investigación como en la sociedad, algunos ejemplos incluyen la navegación marítima, la modelización de la circulación oceánica, la vigilancia de los ecosistemas marinos y la arqueología submarina. En la actualidad, la batimetría se realiza mediante el uso de tecnología de ecosondas, que permite medir y registrar la profundidad del agua en diferentes ubicaciones, donde los datos de profundidad recopilados se procesan y se utilizan para crear diversos productos, como mapas náuticos, mapas de relieve sombreado y modelos digitales del terreno, dependiendo del propósito y el uso previsto (Morales et al., 2018). Además, la cartografía batimétrica proporciona información esencial para comprender la configuración del lecho marino y los cuerpos de agua, lo que a su vez ayuda en la planificación de actividades marítimas, la gestión de recursos marinos, la evaluación de riesgos geológicos y la conservación de los ecosistemas acuáticos, por lo que los datos batimétricos también pueden ser utilizados para estudios científicos y la investigación de fenómenos naturales como las corrientes oceánicas y los cambios en la morfología del fondo marino. 2.2.6.1. Principios de medición y obtención de datos batimétricos Los principios de medición y obtención de datos batimétricos son fundamentales para realizar un mapeo preciso y detallado de la topografía submarina de océanos, mares y cuerpos de agua. La batimetría, como disciplina científica, se basa en técnicas y 28 tecnologías especializadas que permiten determinar la profundidad del agua y crear modelos tridimensionales del fondo marino (Granda, 2020). En primer lugar, para obtener datos batimétricos se utilizan dispositivos llamados ecosondas, estos instrumentos emiten pulsos acústicos hacia el fondo del agua y miden el tiempo que tarda en recibir el eco de vuelta, con base en el tiempo de retorno y la velocidad del sonido en el agua, se calcula la profundidad en cada punto de medición. Los ecosondas pueden ser de una sola frecuencia (Monohaz) o de varias frecuencias (Multihaz), este último permite obtener mediciones en múltiples puntos simultáneamente, proporcionando una cobertura más amplia y detallada. Figura 1 Batimetría Multihaz y Monohaz Fuente: Granda (2020) Según Granda (2020) es importante mencionar que, durante el proceso de medición, se deben tener en cuenta factores como las mareas, las corrientes y las condiciones atmosféricas, ya que pueden influir en la precisión de los datos batimétricos, además, es necesario realizar correcciones y calibraciones para tener en cuenta la velocidad del sonido en el agua, la inclinación del sensor y otros posibles errores sistemáticos. 29 2.2.7. Medición de la batimetría La batimetría se refiere al proceso de medir y cartografiar la profundidad de cuerpos de agua, como océanos, ríos, lagos, embalses y otros., puede medirse directamente o con métodos de teledetección de varias maneras. Históricamente, los sondeos se realizaban con líneas de plomo, pero desde hace casi un siglo se utilizan ecosondas. En las últimas décadas, la llegada de los ecosondas ha aumentado enormemente la eficacia, la precisión y la resolución espacial de la cartografía costera y oceánica. Sin embargo, hasta la fecha sólo se ha cartografiado con ecosondas alrededor del 10% del océano mundial (Hell, n.d.). Figura 2 Batimetría Fuente: (Rodrigues et al., 2019) En la actualidad, se utilizan métodos más avanzados para realizar la medición de la batimetría. Según (Ferreira et al., 2022) algunas de las técnicas comunes incluyen: 30 A. Sonar: El sonar, también conocido como ecómetro, es una herramienta utilizada para enviar ráfagas de sonido desde una embarcación hacia el lecho de un cuerpo de agua. Estas ondas sonoras rebotan en el fondo y son recogidas por el sonar, lo que permite calcular la profundidad del agua en ese lugar, esta información recopilada es valiosa para la creación de mapas detallados que representan la variación de la profundidad en el cuerpo de agua, ya que los mapas de profundidad generados a partir de los datos del sonar son útiles para diversos fines, como la navegación segura, la investigación oceanográfica y la planificación de actividades acuáticas. Figura 3 Sonar para estudios Batimétricos Fuente: (Al-Top SA, 2018) B. Satélite: Además del uso de tecnologías como el sonar, los satélites desempeñan un papel importante en los estudios de profundidad, ya que utilizan sensores altimétricos para medir la altitud de la superficie del mar con gran precisión. Estas mediciones permiten obtener información valiosa sobre la forma y la profundidad del lecho marino, además al analizar los datos recopilados por los satélites altimétricos, los científicos pueden crear modelos digitales del terreno submarino y cartografiar la topografía del fondo marino en áreas extensas. Esta información es esencial para la investigación oceanográfica, la planificación de actividades marítimas y la comprensión de los procesos geológicos y ambientales que ocurren en los océanos y mares del mundo. 31 Figura 4 Satélite para estudios Batimétricos Fuente: (GEPLH, 2020). 2.2.7.1. Tecnologías utilizadas en la medición batimétrica En la medición batimétrica, se emplean diversas tecnologías para obtener datos precisos y detallados sobre la topografía submarina, estas tecnologías se han desarrollado a lo largo del tiempo, mejorando la eficiencia y la precisión de la medición. Una de las tecnologías más comúnmente utilizadas es el sonar, que se basa en la emisión de pulsos acústicos desde una fuente y la recepción de los ecos que rebotan en el fondo del agua, además también se utilizan los ecosondas de haz único y multihaz son utilizados para medir la profundidad y registrar la forma del fondo marino. Los ecosondas de haz único emiten un solo pulso de sonido y miden el tiempo de retorno para determinar la profundidad, mientras que los ecosondas de haz multihaz emiten múltiples haces de sonido simultáneamente para obtener mediciones más detalladas y una mayor cobertura del área (Maza, 2021). Además del sonar, el lidar aerotransportado es otra tecnología empleada en la medición batimétrica, esta técnica utiliza láseres para medir la distancia entre una aeronave y la superficie del agua, permitiendo obtener información precisa sobre la topografía submarina, el lidar es especialmente útil en áreas costeras y de aguas poco profundas. 32 Figura 5 Lidar aerotransportado Fuente: (GEPLH, 2020). Otra tecnología emergente es el uso de imágenes de satélite altimétrico, que miden las variaciones en la altura de la superficie del mar. Estas mediciones proporcionan datos sobre la forma y la topografía del fondo marino, y se utilizan para crear modelos digitales del terreno submarino en áreas extensas. 2.2.8. Para qué se utilizan los datos batimétricos Principalmente su utilidad se basa en la elaboración de cartas náuticas la navegación marítima, la pesca, la planificación espacial y en cierta medida, las actividades de investigación con la ayuda de las cartas náuticas o de los sondeos representados en ellas. A continuación, se menciona de forma más conceptual algunos usos de los datos batimétricos: A. Confección de mapas batimétricos: Los datos batimétricos se utilizan para crear mapas que muestran la forma y la profundidad del fondo marino y otras masas de agua. Estas cartas son esenciales para la navegación segura, la planificación de proyectos marinos y la gestión ambiental marina. 33 Figura 6 Mapa Batimétrico Fuente: (Rodrigues et al., 2019) B. Estudios de impacto ambiental: Los datos batimétricos son de gran utilidad en los estudios de impacto ambiental, ya que permiten evaluar cómo proyectos como la construcción de infraestructura marina, represas, la explotación de recursos hidráulicos y la instalación de parques eólicos marinos pueden afectar los ecosistemas acuáticos, estos datos son clave para comprender el alcance y la magnitud de los posibles impactos negativos y tomar decisiones informadas para minimizarlos. Al utilizar la información batimétrica en los estudios de impacto ambiental, se puede tener en cuenta la topografía submarina y la interacción de las actividades humanas con los ecosistemas hidráulicos, promoviendo así una gestión más sostenible y responsable de los recursos acuáticos (Ferreira et al., 2022). 34 Figura 7 Estudios de impacto ambiental (EIA) Fuente: (Ampudia, 2014) C. Gestión de recursos marinos: Los datos batimétricos se utilizan en la gestión de los recursos marinos, como la pesca y la acuicultura. Ayudan a identificar áreas de interés para la pesca y la ubicación adecuada de estructuras acuícolas, como jaulas. También ayudan a comprender la distribución de los hábitats marinos y actúan para conservar y gestionar de forma sostenible los recursos marinos (Ferreira et al., 2022). 2.2.8.1. Impacto de la batimetría en la seguridad y operación de la presa Según Maza (2021) la batimetría juega un papel crucial en la seguridad y operación de las presas, ya que, al proporcionar información precisa sobre la topografía submarina, permite evaluar la estabilidad del lecho de la presa y detectar áreas de erosión o acumulación de sedimentos, evitando problemas como el socavamiento o filtraciones. Además, la batimetría facilita la planificación y gestión de las operaciones de la presa al proporcionar datos exactos sobre la profundidad y la forma del embalse. Esto permite determinar con mayor precisión la capacidad de almacenamiento y la disponibilidad de agua utilizable, asegurando un suministro adecuado para el 35 abastecimiento de agua potable, la irrigación agrícola y la generación de energía hidroeléctrica. El impacto de la batimetría también contribuye a optimizar el flujo de agua dentro del embalse, puesto que, al conocer la topografía del fondo, se pueden identificar zonas de mayor o menor resistencia al flujo, lo que permite diseñar sistemas de compuertas y desagües más eficientes, lo que ayuda a regular el nivel del agua y controlar la liberación de caudales de manera segura, evitando inundaciones o daños aguas abajo (Maza, 2021). 2.2.9. Volumen muerto El volumen muerto es la parte del embalse o presa que queda por debajo del nivel de toma de agua, es decir, el nivel desde el cual se extraen las aguas para diversos fines, como riego agrícola, suministro de agua potable, etc. El volumen muerto es el espacio que no puede utilizarse para tales propósitos, ya que el agua no puede ser extraída de esa porción debido a la ubicación de las tomas de agua y las tuberías que permiten su distribución, este volumen no puede ser drenado ni utilizado debido a la ubicación de la entrada y salida de evacuación en un nivel superior. (Yali, 2018). Figura 8 Volumen muerto Fuente: (Gestion Ambiental, 2023) 36 Dentro del contexto de una presa destinada al riego agrícola, el volumen muerto hace referencia al volumen de agua que no puede ser utilizado en el riego, ya que se encuentra por debajo del nivel en el que se captan o distribuyen las aguas hacia las zonas de cultivo, esta porción de agua no contribuye directamente a los propósitos agrícolas y suele mantenerse como una reserva para asegurar la estabilidad operativa de la presa. La cantidad de volumen muerto puede variar dependiendo del diseño específico de la presa, la ubicación de las salidas de agua y las oscilaciones en el nivel del embalse, influenciadas por factores climáticos como precipitaciones y la demanda de agua. Es esencial gestionar de manera adecuada este volumen inutilizable y tenerlo en cuenta al planificar el aprovechamiento del agua almacenada en la presa, ya sea para la agricultura u otros usos (2021). 2.3. Marco conceptual 2.3.1. Optimización de la Gestión La optimización de gestión es un enfoque para mejorar el planeamiento de una organización, con el objetivo de mejorar la eficiencia y alcanzar mejores resultados, esta práctica implica identificar áreas de mejora, eliminar redundancias, reducir costos y maximizar el uso de los recursos disponibles (Mallar, 2010). Al adoptar este enfoque, las organizaciones buscan ser más efectivas, competitivas y capaces de adaptarse a los cambios del entorno empresarial, donde la mejora de procesos se basa en la revisión y el análisis de los procedimientos existentes, con el propósito de identificar oportunidades para optimizarlos y lograr una gestión más eficiente en todos los niveles de la organización. 2.3.2. Capacidad de almacenamiento de agua La capacidad de agua se refiere a la cantidad máxima de agua que puede ser contenida en un recipiente o sistema de almacenamiento, este valor es determinado por el volumen o espacio disponible en depósitos, tanques u otras estructuras diseñadas para retener agua, a su vez la capacidad de almacenamiento de agua es un aspecto crucial en los sistemas de distribución, ya que garantiza un suministro continuo y satisface las necesidades diarias de agua de una población o sistema, además las instalaciones de almacenamiento de agua tienen como objetivo principal proveer una cantidad de agua suficiente y promedio para cubrir las demandas diarias del sistema en 37 cuestión (Martínez et al., 2018). Estas estructuras de almacenamiento son esenciales para garantizar la disponibilidad de agua en situaciones de alta demanda, escasez temporal o interrupciones en el suministro. 2.3.3. Optimización del uso del agua La optimización del uso del agua se refiere a la implementación de estrategias y prácticas para el uso eficiente y sostenible del agua. El objetivo principal de optimizar el uso del agua es maximizar los beneficios y la productividad del agua, al mismo tiempo que se minimiza el desperdicio y se asegura la disponibilidad del agua a largo plazo. La optimización del uso del agua es especialmente importante en áreas como la agricultura, donde el agua es un recurso importante para la producción de alimentos, donde mejorar la productividad del agua en la agricultura implica lograr un mayor valor de producción en relación con la cantidad de agua utilizada de manera beneficiosa. Esto se logra a través de actividades como riego eficiente, uso de técnicas de riego apropiadas, manejo de suelos y cultivos, e implementación de tecnologías y sistemas de manejo de agua. La optimización del uso del agua también es relevante para otras áreas, como el suministro de agua potable, industrial y doméstica. En estos casos, el objetivo es utilizar el agua de manera eficiente, reducir las pérdidas y mejorar los sistemas de distribución y gestión del agua (Mallar, 2010). 38 III. MÉTODO DE LA INVESTIGACIÓN 3.1. Enfoque La presente investigación posee un enfoque cuantitativo el cual implica el uso de datos numéricos, medidas y análisis estadísticos para abordar el problema de investigación. Según Hernández et al. (2014), el enfoque cuantitativo se fundamenta en la recopilación de datos con el propósito de examinar hipótesis mediante medidas numéricas y análisis estadístico, con el fin de establecer patrones de comportamiento y poner a prueba teorías. El uso del enfoque cuantitativo en la presente investigación utilizara datos para medir y analizar la batimetría de la presa, el volumen muerto y otros factores relevantes para la gestión del agua. 3.2. Alcance El alcance de la investigación es explicativo ya que tiene como propósito principal comprender y explicar las relaciones de causa y efecto entre las variables involucradas. Según Hernández et al. (2014), el propósito de la investigación explicativa radica en identificar las causas subyacentes de los eventos o fenómenos que se investigan. Esto implica investigar cómo la batimetría y el volumen muerto influyen en la gestión del agua y cómo se puede mejorar su administración a través de este análisis. 3.3. Diseño de investigación El diseño de investigación de la presente tesis es experimental, ya que busca recolectar datos a través de la experimentación y compararlos con variables constantes para determinar la causa y/o efecto del fenómeno en estudio con el comprender cómo y por qué se produce o puede ocurrir un fenómeno en particular (Palella y Martins, 2010). Los datos recolectados permitirán optimizar la gestión del agua mediante el análisis integrado de la batimetría y el volumen muerto. 3.4. Población y muestra. Según Arias (2006), la población es un grupo de elementos, ya sea finito o infinito, que comparten características comunes, y sobre el cual se pueden generalizar las conclusiones de una investigación. 39 La población en este proyecto de investigación está conformada por la totalidad de la presa Cuchoquesera y su entorno, incluyendo los recursos hídricos y los aspectos relacionados con la gestión del agua. Según Bernal (2006), la muestra es una porción seleccionada de la población en la que se llevará a cabo la medición y observación de las variables. La muestra en este proyecto de investigación son los datos que conforman la información necesaria en el desarrollo de esta investigación como datos de batimetría, información de gestión del agua, datos de volumen muerto y análisis de sedimentos. 3.5. Hipótesis 3.5.1. Hipótesis general La realización de un análisis integrado de la batimetría y el volumen muerto en la presa Cuchoquesera provincia de cangallo departamento de Ayacucho 2023, permitirá optimizar la gestión del agua. 3.5.2. Hipótesis específicas. • Mediante el análisis de la batimetría de la presa Cuchoquesera y su relación con la gestión del agua, se determinará la profundidad óptima para controlar los sedimentos y aumentar la capacidad de almacenamiento. • Mediante la evaluación del impacto del volumen muerto en la disponibilidad de agua utilizable en la presa Cuchoquesera, se propondrá estrategias efectivas para optimizar su uso y aumentar la cantidad de agua disponible para uso humano y agrícola. • Mediante la identificación de las principales limitaciones y desafíos en la gestión del agua en la presa Cuchoquesera, basándose en el análisis de la batimetría y el volumen muerto, se desarrollará soluciones efectivas para mejorar la gestión del agua en la presa. • Mediante la propuesta de recomendaciones prácticas y acciones específicas para abordar los desafíos identificados en la gestión del agua en la presa Cuchoquesera, basadas en el análisis de la batimetría y el volumen muerto, se mejorará significativamente la gestión del agua en la presa y aumentar su capacidad de almacenamiento y disponibilidad de agua utilizable. 40 3.6. Operacionalización de variables, definición conceptual y operacional Una variable se refiere a un elemento, suceso, situación o fenómeno que tiene relevancia en la investigación y del cual es necesario conocer su grado de intensidad o categoría. Se denomina variable debido a que el factor estudiado puede adquirir diferentes valores, es decir, varía de una observación a otra. En el contexto de la investigación, existen principalmente dos tipos de variables: variables independientes y variables dependientes. 3.6.1. Variable Independiente Análisis integrado de la batimetría y el volumen muerto: La combinación del análisis batimétrico y del volumen muerto integra la información recolectada mediante la medición de la topografía submarina y el estudio de la capacidad de almacenamiento no utilizada en una presa o embalse. Esta integración permite una mejor comprensión de las características hidrológicas del cuerpo de agua, la identificación de áreas con acumulación de sedimentos y la evaluación del impacto del volumen muerto en la gestión del recurso hídrico, al combinar estos métodos de recolección de datos, se pueden tomar decisiones más informadas para la planificación y gestión del agua, optimizando el uso de los recursos disponibles y minimizando los impactos negativos en el suministro de agua y los ecosistemas acuáticos (Yali, 2018). 3.6.2. Variable Dependiente Gestión del agua: La gestión del agua implica la planificación, organización y control de los recursos hídricos para asegurar un uso equitativo y sostenible, esto implica implementar políticas y prácticas que fomenten la conservación, distribución eficiente y protección de este recurso esencial. La gestión del agua abarca diversos aspectos, como la infraestructura hídrica, el suministro de agua potable, la irrigación agrícola, la generación de energía hidroeléctrica, la gestión de cuencas y la preservación de los ecosistemas acuáticos, su objetivo principal es garantizar la disponibilidad de agua para satisfacer las necesidades humanas y preservar el medio ambiente, con un enfoque en la sustentabilidad a largo plazo. A continuación, se muestra la tabla 1 el cual define deforma general la variable dependiente y la variable independiente. 41 Tabla 1 Operacionalización de Variables Variables Definición Conceptual Dimensiones Definición Operacional Indicadores Análisis integrado de la batimetría y el volumen muerto El análisis integrado de la batimetría y el volumen muerto permite comprender mejor la relación entre la forma del fondo y la disponibilidad de agua utilizable, lo que a su vez contribuye a la optimización de la gestión del agua en dicha área (Yali, 2018). • Profundidad del agua a partir de la cota de la presa. • Volumen muerto • Relación entre batimetría y gestión del agua • Recopilación de datos batimétricos. • Procesamiento y modelado de datos batimétricos. • Cálculo del volumen muerto. • Integración de datos. • Análisis batimétrico. • Mediciones batimétricas. • Distribución y dinámica de datos batimétricos y de volumen muerto. Gestión del agua La gestión del agua se refiere a todas las acciones encaminadas a garantizar el uso eficiente, sostenible y responsable del agua, teniendo en cuenta las necesidades de las personas y los ecosistemas (Martínez et al., 2018). • Planificación • Distribución • Conservación de los recursos hídricos • Organización • Supervisión de actividades • Uso y conservación del agua • Uso sostenible del agua. • Pérdida de Agua. • Disponibilidad y acceso de agua. Fuente: Elaboración propia V a ri a b le i n d e p e n d ie n te V a ri a b le d e p e n d ie n te 42 3.7. Técnicas e instrumentos 3.7.1. Técnicas Las técnicas e instrumentos a utilizar en la presente investigación son los siguientes: • Recolección de datos a partir de la batimetría y volumen muerto • Análisis de resultados 3.7.2. Instrumentos • Análisis de documentos escritos, como informes, registros, políticas, planes y otros materiales relevantes. • Indicadores y datos estadísticos para monitorear y evaluar el progreso y el impacto. • Uso del equipo sonda 72CV GARMIN para recopilar datos batimétricos por el personal técnico en la presa Cuchoquesera. • Observación directa 3.8. Técnicas estadísticas para el procesamiento de la información Las técnicas estadísticas para optimizar la gestión del agua mediante el análisis integrado de la batimetría y el volumen muerto en la presa Cuchoquesera son el análisis descriptivo el cual es una herramienta clave que nos permite comprender las características básicas de los datos recopilados. Además, mediante este análisis, podemos obtener información sobre la profundidad de la presa y su distribución, así como identificar posibles áreas críticas. Por otro lado, también se hará uso del análisis de correlación que nos permitirá determinar la relación existente entre la batimetría, el volumen muerto y otros factores relevantes, con la finalidad de comprender cómo estos elementos se influyen mutuamente y cómo afectan el flujo y almacenamiento del agua en la presa. Esta información es crucial para tomar decisiones informadas y optimizar la gestión del agua. La combinación de estos dos análisis estadísticos nos proporcionará una visión más completa y precisa de la situación en la presa Cuchoquesera, con lo cual nos permitirá implementar estrategias efectivas para maximizar la disponibilidad y el uso sostenible del recurso hídrico en beneficio de la comunidad y el medio ambiente. 43 3.9. Desarrollo del trabajo de tesis 3.9.1. Antecedente del área de estudio La formación del vaso de la presa de Cuchoquesera se dio por los años de 1987, en el cual un joven agrónomo que conformaba el proyecto de Corporación de Fomento y Desarrollo Regional de Ayacucho (CORFA), dándose cuenta que el gobierno impulsaba la creación del Proyecto Especial Río Cachi (PERC). Este proyecto hidráulico incluiría multipropósitos como agua potable, electricidad, riego a las áreas circundantes. Es por ello que se creó la presa Cuchoquesera como una solución de almacenamiento hídrico de regulación de mayor orden, para lograr con todos los objetivos de dichos proyectos, en el año de creación de la presa se presenta un plano de geomorfología de embalsamiento que presenta un volumen máximo de 80 MMC (millones de metros cúbicos). La presa Cuchoquesera fue ubicada a 3,750 metros sobre el nivel del mar, para que toda la conducción hacia la ciudad de Huamanga sea por líneas de conducción por gravedad. Es por ello que al realizar el embalsamiento de esta presa durante los años de funcionamiento que viene teniendo hasta la fecha, año 2023, esta geomorfología inicial presento cambios en los fondos de embalse de acuerdo a la sedimentación que ingresa por los canales que afianzan esta presa, canales que conectan las cuencas de Apacheta, Chikllarazo, Choccoro; así también como en la operación de la presa se generan movimientos del espejo del agua que generan movimiento de sólidos de las áreas circunscritas o pertenecientes de la presa. Para medir la sedimentación en las presas existen metodologías empíricas y métodos directos, en esta tesis presentaremos el método directo de cálculos de sedimentos por la variación geomorfológica de acuerdo a los resultados batimétricos de la presa Cuchoquesera. 44 Figura 9 Dique de la presa Cuchoquesera Fuente: El Gobierno Regional de Ayacucho-GRA 3.9.2. Ubicación del área en estudio 3.9.2.1. Ubicación política La zona de estudio del Río Cachi se encuentra políticamente ubicada en la región de Ayacucho, específicamente en las provincias de Cangallo y Huamanga. En cuanto a los distritos, abarca Cangallo y Chuschi, el lugar específico dentro de esta zona es San Juan de Cuchoquesera. Estas divisiones políticas son relevantes para la comprensión de la administración y la toma de decisiones en relación con el área de estudio en el contexto político de la región de Ayacucho. Tabla 2 Ubicación política Ubicación política Región Ayacucho Provincia Cangallo Distrito Cangallo y Chuschi Lugar San Juan de Cuchoquesera Fuente: Elaboración Propia 45 Figura 10 Mapa de ubicación nacional y regional Fuente: Elaboración propia 3.9.2.2. Ubicación Hidrográfica La presa Cuchoquesera, se analiza en la ubicación política del centro poblado San Juan de Cuchoquesera los cuales se ubican en las siguientes coordenadas WGS84-18S UTM. Estas coordenadas son importantes para identificar con precisión la ubicación hidrográfica de la presa y comprender su relación con el entorno circundante. Tabla 3 Ubicación Hidrográfica Cuchoquesera (Presa) Este 570963.65 m. Norte 8514207.76 m. Cota 3750.00 m.s.n.m. Fuente: Elaboración propia 46 Figura 11 Mapa de ubicación provincial Fuente: Elaboración propia 3.9.2.3. Acceso y vías de comunicación La zona del proyecto ofrece acceso directo desde la ciudad de Ayacucho, siendo la vía Libertadores la principal ruta de acceso en el área de influencia. Esta vía facilita la conexión entre la ciudad y la zona del proyecto, lo que resulta importante para el transporte de equipos, materiales y personal, además la accesibilidad a través de esta ruta clave contribuye a la eficiencia y viabilidad del proyecto, permitiendo un flujo de tráfico adecuado y un enlace directo con la infraestructura existente en la región. Tabla 4 Vías de acceso Ayacucho-Presa Cuchoquesera Desde A Linealidad Tipo de Vía Km Tiempo Huamanga Presa Cuchoquesera Sinuoso Asfaltado - Afirmado 97.3 km 2 h 29 min Total 97.3 km 2h 29 min Fuente: Elaboración propia 47 3.9.3. Metodología Propuesta Para realizar el desarrollo de estas tesis se planteó la siguiente metodología que redacta todos los puntos claves, necesarios para el desarrollo de los objetivos, además mediante esta metodología se podrá seguir una relación de causalidad de las variables y de esta forma cumplir con el propósito de esta tesis. Figura 12 Metodología de la Solución Fuente: Elaboración propia 3.9.4. Análisis de la relación entre la batimetría de la presa Cuchoquesera y la gestión del agua 3.9.4.1. Obtención de datos a partir de la batimetría en los años 1987, 2016 y 2023 Para la obtención de los datos primero se empleó la mano de obra, como el personal técnico y los equipos necesarios en la obtención de datos batimétricos, a su vez también se realizó la metodología para calcular la profundidad de la presa y obtener el levantamiento batimétrico. 48 Personal técnico y equipos de trabajo Para llevar a cabo los cálculos de prospección batimétrica y realizar el levantamiento de la Presa Cuchoquesera, se contó con un equipo técnico especializado el cual se especifica en la tabla 5. Tabla 5 Personal técnico Personal técnico Cantidad Especialista en batimetría 01 Conductor del bote 01 Ayudantes de carga 03 Guía de la zona 01 Responsable de ubicación y puntos geodésicos 01 Brigada de topografía para el vaso fuero del espejo de agua actual 01 Fuente: Elaboración Propia Los equipos utilizados para el estudio de batimetría fueron: Tabla 6 Equipos de trabajo Equipos Cantidad Motor Gravital JP-T6 01 Monitor 72Cv Garmin, Receptor 01 Sonda 72Cv Garmin, Emisor 01 Batería Record 21 placas 01 Bote Inflable Gravital 01 Fuente: Elaboración Propia 49 Figura 13 Foto de referencia del equipo de trabajo, Presa Cuchoquesera Fuente: Elaboración propia Metodología de levantamiento en campo En la prospección batimétrica de la Presa Cuchoquesera, se empleó la metodología del método orbital. Esta técnica consistió en ubicar el puerto al Noreste del dique y realizar navegaciones en forma de órbitas, cubriendo exhaustivamente el área de interés. Se llevaron a cabo los orbitales necesarios hasta inspeccionar toda el área correspondiente, garantizando así una completa y detallada exploración batimétrica del sitio. 50 Tabla 7 Metodología del método orbital Punto de inicio Punto Fin Este 571964.95 m Este 573038.49 m Norte 8514654.21 m Norte 8514283.95 m. Cota 3739 m.s.n.m. Cota 3739 m.s.n.m. Fuente: Elaboración propia Durante el levantamiento batimétrico, se llevaron a cabo disparos cada 2 segundos para la lectura de los puntos utilizando la sonda de electrosonido, se tuvo especial cuidado en mantener una velocidad de navegación inferior a 7m/s, evitando así generar ruidos que pudieran interferir con la lectura de ultrasonido. Además, se aseguró que la sonda se mantuviera perpendicular al espejo de agua en todo momento durante la navegación, estas medidas permitieron obtener datos precisos y confiables para el levantamiento batimétrico. La figura 14 muestra todos los puntos obtenidos en el proceso, brindando una representación visual completa de la topografía submarina del área estudiada. Figura 14 Levantamiento batimétrico Fuente: Elaboración propia 51 Metodología en gabinete La interpretación de los puntos levantados en campo se realizará siguiendo una metodología específica. En primer lugar, se amarrará al punto del puerto batimétrico para establecer una correcta ubicación planar Este y Norte, una vez que estos puntos estén enlazados, se procederá a calcular las cotas utilizando como referencia el nivel freático. Para obtener la cota exacta, se restará el tirante obtenido por la sonda de electrosonido a la profundidad sumergida de la sonda en cada punto, este cálculo permitirá determinar la profundidad real del cuerpo de agua en relación al nivel freático, la figura mostrada a continuación ilustra este proceso de cálculo y muestra cómo se obtiene la cota final para cada punto levantado. Figura 15 Cálculo de tirante y fondo de Río Elaboración propia La figura 15 ilustra el proceso de cálculo de las profundidades utilizando como referencia el nivel freático, durante el trabajo de campo, se determinó que el nivel freático se encontraba a una altitud de 3739 m.s.n.m. Esta altitud será tomada como la cota de referencia a la cual se restarán los tirantes obtenidos y los 10 cm de inmersión de la sonda de ultrasonido, estos cálculos permitirán obtener las profundidades reales 52 de los puntos levantados, brindando información precisa sobre la topografía submarina del área estudiada. Además, al hacer uso de esta metodología se garantiza una correcta interpretación de los datos batimétricos lo cual es fundamental para la gestión adecuada de los recursos hídricos en la zona analizada. 3.9.4.2. Resultados de la batimetría en el año 2023 Los resultados de la batimetría del 2023 se presentan en la siguiente tabla: Tabla 8 Volumetría de 2023 VOLUMETRIA DE 2023 COTA AREA (m2) VOLUMEN (m3) 3715.3 132419.43 0 3716.0 159578.16 102021.54 3717.0 226961.98 292782.06 3718.0 408461.67 631383.18 3719.0 558002.05 1118758.79 3720.0 1437341.56 2463722.78 3721.0 1588005.70 3977916.85 3722.0 1723169.69 5631955.81 3723.0 1902840.86 7459825.66 3724.0 2017411.07 9418467.37 3725.0 2212311.69 11557274.53 3726.0 2337471.09 13829645.91 3727.0 2457010.62 16224022.92 3728.0 2572752.13 18735553.26 3729.0 2686418.69 21362000.51 3730.0 2810841.59 24106604.76 3731.0 2913668.07 26964527.84 3732.0 3014064.58 29923366.48 3733.0 3103663.74 32976160.90 3734.0 3192175.22 36118106.19 3735.0 3271846.73 39342828.89 3736.0 3350253.30 42645778.71 3737.0 3427093.26 46025348.92 3738.0 3494558.09 49475824.35 3739.0 3562367.69 52993416.80 3740.0 3625940.44 56575149.52 3741.0 3692175.49 60220483.76 3742.0 3751492.46 63927274.80 3743.0 3815668.00 67694626.97 3744.0 3876903.06 71523331.36 3745.0 3939217.28 75412450.22 53 3746.0 4083921.86 79404600.53 3747.0 4227391.61 83545153.08 3748.0 4354700.72 87815706.76 3749.0 4463122.39 92203099.44 3750.0 4569692.47 96697537.92 Fuente: Elaboración propia Los resultados de la batimetría en la presa Cuchoquesera en el año 2023 mostraron una detallada cartografía de la topografía submarina, brindando información crucial para la gestión y operación de la presa, para el cálculo de los volúmenes por altura fue por integración triple, calculados de esta forma por el software ArcGis, así como se muestra en la siguiente fórmula: 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 = ∭ 𝑓(𝑥)𝑓(𝑦)𝑓(𝑧)𝑑𝑥𝑑𝑦𝑑𝑧 𝑧𝑓 𝑧𝑖 Los volúmenes se calcularon cada metro de altitudinalidad y sólo para la cota 3715.30 se calculó a 30 centímetros. A continuación, se muestra el mapeo de la profundidad en la presa Cuchoquesera durante el año 2023 de la batimetría. Figura 16 Batimetría 2023 Fuente: Elaboración Propia 54 La figura 17 mostrada a continuación indica la curva de operatividad de la cota con respecto al volumen lo cual es una representación gráfica que muestra cómo varía la cota de agua en la presa en función del volumen almacenado. Al observar los datos, podemos notar que a medida que el volumen aumenta, la cota de agua también tiende a incrementar, esto indica que, a mayor volumen almacenado, la cota de agua será más elevada. Figura 17 Curva de operatividad 2023 Cota - Volumen Fuente: Elaboración propia La figura 18 muestra la curva de operatividad de la cota con respecto al área el cual es una representación gráfica que muestra cómo varía la cota de agua en la presa en función del área ocupada por el agua almacenada. Al igual que la figura 17, podemos notar que a medida que el área del agua almacenada aumenta, la cota de agua también tiende a incrementar, esto indica que, a mayor área ocupada por el agua, la cota de agua será más elevada. 55 Figura 18 Curva de operatividad 2023 Cota - Área Fuente: Elaboración propia 3.9.4.3. Resultados de la batimetría en los años 1987 y 2016 Para realizar los cálculos completos de esta tesis, es fundamental contar con la información de la batimetría de diferentes momentos clave en la historia de la Presa Cuchoquesera. Además de la batimetría actual, es necesario tener acceso a la batimetría realizada durante la construcción de la presa en 1987, ya que esta información nos permitirá tener una perspectiva completa de la evolución geomorfológica de la presa a lo largo del tiempo. Además, para obtener un análisis más completo, es necesario recopilar datos de prospecciones batimétricas realizadas en diferentes momentos, en este caso, se requiere la prospección batimétrica realizada por la Autoridad Nacional del Agua (ANA) en el año 2016. Al combinar la información de diferentes períodos, podremos calcular la variación geomorfológica y, por consiguiente, la variación volumétrica de la presa. De la curva de embalsamiento de 1987 en la creación de la Presa Cuchoquesera se encontró: 56 Tabla 9 Volumetría de 1987 VOLUMETRIA DE 1987 COTA AREA (m2) VOLUMEN (m3) 3714.00 81531.05 0.00 3715.00 120883.83 100630.54 3715.30 112182.76 136562.59 3716.00 159573.07 240775.93 3717.00 226126.67 431107.30 3718.00 414142.40 775339.50 3719.00 561318.31 1268451.93 3720.00 1440342.26 2618790.32 3721.00 1590248.97 4135302.00 3722.00 1726635.71 5791971.11 3723.00 1907166.91 7623196.50 3724.00 2020588.96 9585413.03 3725.00 2214314.49 11726535.36 3726.00 2339358.21 14000716.61 3727.00 2458893.58 16396916.84 3728.00 2574633.47 18911527.94 3729.00 2687976.64 21539201.07 3730.00 2811120.66 24285156.66 3731.00 2913793.36 27143069.60 3732.00 3014468.29 30102040.47 3733.00 3103616.06 33154882.83 3734.00 3192340.98 36296825.68 3735.00 3272011.46 39521504.95 3736.00 3350429.63 42824452.05 3737.00 3427263.23 46204024.67 3738.00 3495087.19 49654607.65 3739.00 3563027.84 53172568.42 3740.00 3625414.29 56754092.22 3741.00 3690383.56 60397915.28 3742.00 3748392.81 64102131.02 3743.00 3810808.88 67864939.62 3744.00 3870038.85 71687126.60 3745.00 3929317.07 75567057.64 3746.00 4084807.14 79555370.53 3747.00 4228243.27 83695923.08 3748.00 4355552.38 87966476.77 3749.00 4462977.91 92407361.87 3750.00 4570403.44 96848246.98 Fuente: Obtenida por la Autoridad Nacional del Agua (ANA) 57 En el año 1987, se llevó a cabo un mapeo de batimetría en la Presa Cuchoquesera el cual se puede apreciar en la figura 19, este estudio permitió obtener información detallada sobre la profundidad y la topografía del lecho de la presa, además los datos recopilados en esa época han sido fundamentales para comprender la evolución y los cambios morfológicos de la presa a lo largo del tiempo. Figura 19 Batimetría 1987 Fuente: Elaboración propia La tabla 10 muestra la prospección batimétrica 2016 realizado por la Autoridad Nacional del Agua (ANA). Tabla 10 Volumetría de 2016 VOLUMETRIA DE 2016 COTA AREA (m2) VOLUMEN (m3) 3714.00 0 0 3715.00 121612.70 0 3715.30 126528.60 37221.20 3716.00 159561.97 140163.90 3717.00 226417.39 330705.53 58 3718.00 420977.86 677786.67 3719.00 561669.25 1172638.20 3720.00 1440314.76 2522150.89 3721.00 1590193.17 4038764.09 3722.00 1725957.71 5695213.20 3723.00 1905517.57 7525927.95 3724.00 2019031.53 9486650.70 3725.00 2212357.37 11626277.58 3726.00 2337516.78 13898655.93 3727.00 2456807.43 16292979.89 3728.00 2573302.94 18805858.46 3729.00 2687080.81 21432585.29 3730.00 2811056.69 24177979.34 3731.00 2913718.56 27035889.62 3732.00 3014382.32 29994862.38 3733.00 3103692.87 33047795.21 3734.00 3192227.76 36189717.50 3735.00 3271899.28 39414437.32 3736.00 3350305.84 42717392.15 3737.00 3427145.81 46096961.49 3738.00 3494610.63 49547436.94 3739.00 3562420.23 53065029.80 3740.00 3625927.88 56646726.92 3741.00 3691828.08 60291833.32 3742.00 3750768.68 63998302.08 3743.00 3813841.78 67764239.29 3744.00 3873846.70 71590344.38 3745.00 3934407.39 75475320.65 3746.00 4084115.24 79465688.66 3747.00 4227585.00 83606241.21 3748.00 4354894.11 87876794.89 3749.00 4463315.77 92264187.58 3750.00 4569885.86 96758626.05 Fuente: Obtenida por la Autoridad Nacional del Agua (ANA) Durante el año 2016, se realizó un mapeo de batimetría en la presa Cuchoquesera por parte de la Autoridad Nacional del Agua (ANA), mediante este estudio, se obtuvo información minuciosa acerca de la topografía subacuática de la presa, lo cual permitió obtener detalles sobre las profundidades y características del lecho del agua, estos datos revisten una importancia fundamental para comprender la capacidad de almacenamiento y el comportamiento hidrológico de la presa, lo que a su vez contribuye a una gestión más eficaz de los recursos hídricos. 59 Figura 20 Batimetría 2016 Fuente: Elaboración Propia Esta recopilación de datos permitirá entender cómo ha cambiado la configuración de la presa a lo largo del tiempo y analizar las implicaciones en términos de volumen de agua almacenado, a su vez estos resultados serán fundamentales para comprender el comportamiento hidrológico de la presa y tomar decisiones informadas en cuanto a su gestión y uso sostenible de los recursos hídricos. La figura 21 muestra en qué medida ha variado la curva de operatividad con respecto a la volumetría en los años 1987 y 2016. 60 Figura 21 Curva de operatividad 1987 - 2016 Cota - Volumen Fuente: Elaboración propia A continuación, se muestra la Curva de Operatividad de la Presa Cuchoquesera (3715 a 3720), donde se observa cómo varían los volúmenes de agua almacenados en la Presa Cuchoquesera en el rango de cota de 3715 a 3720, luego se muestra Curva de Operatividad de la Presa Cuchoquesera (3745 a 3750) similar a la primera, pero a diferente rango. 61 Figura 22 Curva de operatividad 1987 - 2016 cota 3715 - 3720 y 3745 - 3750