aprovechamiento cuencas pdf

7/21/2019 Aprovechamiento Cuencas PDF

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APROVECHAMIENTO INTEGRAL DE LAS CUENCAS



AMH XXII C ONGRESO N ACIONAL DE HIDRÁULICA

ACAPULCO , G UERRERO , M ÉXICO , N OVIEMBRE 2012 AMH

Introducción

La determinación o actualización de avenidas de diseño deembalses y presas de gran capacidad de regulación es un

problema que se ha analizado desde hace muchos años(Hiemstra y Francis, 199, !ivera y "scalante, 1999,

#om$nguez y %rganis, &'1& y a)n persiste la discusión sobrecu*l es la avenida de diseño que se puede considerar la m*sadecuada para representar el evento hidrológico que podr$a

ocurrir para un periodo de retorno dado+

"n este trabao se presenta la obtención de la avenida de

diseño de la presa La %ngostura, -on+, correspondiente a un periodo de retorno de 1''' años, utilizando tanto el m.todo basado en vol)menes (#om$nguez, et al, 19/1, #om$nguez etal+, &''' como el m.todo que considera a la 0unción de

distribución bivariada (!am$rez y %ldama, &''', #om$nguezet al+, &''9+ Los registros de los escurrimientos mediosdiarios en la cuenca propia de dicho embalse, muestran laocurrencia de m*s de un pico en la 0orma de los hidrogramas

que se han presentado+

Metodología

.todo del 2nstituto de 2ngenier$a

3on procedimiento (#om$nguez et al+,19/1 se estima la0orma de la avenida de diseño a partir del an*lisis de los gastosmedios diarios históricamente registrados en el sitio analizado+4ara ello se determinan los gastos medios diarios m*5imos

para distintas duraciones+ "n un año dado, el gasto mediom*5imo para una duración de 1 d$a corresponde al gastomedio m*5imo anual+ 4ara obtener los gastos mediosm*5imos anuales para las otras duraciones se procede a

encontrar para cada año de registro el promedio m*5imo paran d$as consecutivos seg)n la duración que se analice6

=∑

−+

n

Q

Q

ni

i

k

in

M

1

ma5 (1

#onde6n M Q es el gasto medio m*5imo para n d$as de

duración, 78 gasto medio diario el d$a k , n duración en d$as, icontador del d$a en que inicia el lapso de duración n+

4ara cada duración se obtiene la 0unción de distribución de probabilidades de meor auste, usando el criterio del menorerror est*ndar de auste (im.nez, 199:6

&

1

1−

∑ −= =

np

) x xi(

EEA

N

ii

(&

#onde6 xi dato medido, i x valor calculado, np n)mero de

par*metros de la 0unción de distribución de probabilidades

;na vez seleccionada la 0unción de distribución de meorauste, se determinan los gastos medios m*5imos paradistintos eventos de diseño o periodos de retorno+ 3on la

duración y el periodo de retorno se construye la avenida dediseño determinando, los gastos diarios, a partir del conceptode gasto medio, es decir6

∑−= −1n

iinn QQnQ (<

3on los gastos correspondientes a cada d$a, se construye la

avenida usando el m.todo de alternar bloques, en el que a lamitad de la duración total se coloca el pico de la avenida (71,

hacia delante se coloca el gasto para dos d$as (7&, hacia atr*sdel gasto de tres d$as (7<, y as$ sucesivamente+

.todo =ivariado

"ste m.todo consiste en obtener la 0unción de distribución

conunta de los datos históricos de gastos de pico y vol)menesde las avenidas m*5imas registradas en el sitio de estudio+ La0orma del modelo log$stico bivariado est* dada por (!am$rez y%ldama, &'''6

[ ]{ mmm y F x F y x F

>1(ln((ln(e5p,( −+−−=

(?

donde F(x,y) es la probabilidad de ocurrencia simult*nea X<x y Y<y; F(x), F(y) son las 0unciones de distribución marginales

y m es un par*metro de asociación 0unción del grado dedependencia entre las variables aleatorias 5, y que se puedeapro5imar a partir de la ecuación @+

(@

donde6

OBTENCIÓN DE AVENIDAS DE DISEÑO DE LA PESA LA AN!OST"A SONOA

A PATI DEL M#TODO BASADO EN VOL$MENES % "N M#TODO BIVAIADO

#om$nguez ora !amón1,&

, %rganis u*rez aritza L+1,&

, 3arrizosa "lizondo "+1, !ubio

Auti.rrez Horacio<

1 2nstituto de 2ngenier$a, ;B% "di0icio @ cub+ ?'< tel @: &< <: '' & Facultad de 2ngenier$a, ;B%+

< 3omisión Bacional del %gua 2nsurgentes -ur Bo+ &?1:, 4iso 9 tel @1 ? ?? @1

rdmCpumas+iingen+unam+m5, %rganisCiingen+unam+m5,ecaCpumas+iingen+unam+m5,

horacio+rubioCconagua+gob+m5

xyr m

−=

1

1





,

(:

"n casos pr*cticos de .5ico, las 0unciones marginales F(5 yF(y pueden ser Aumbel, Aeneral de valores e5tremos o tipo#ouble Aumbel+ 4ara la identi0icación de la 0unción bivariada

m*s adecuada se puede hacer un an*lisis por separado de las

0unciones de distribución marginales de gasto de pico yvolumen+ "n este estudio la 0unción bivariada que se utilizó0ue doble Aumbel, cuyas 0unciones marginales son6

(

(/

#onde6 a1, a&, c1 , c2 , p x son los par*metros de la 0unciónmarginal F(x)D a<, a?, c<, c4, p y son los par*metros de la0unción marginal F(y),

Los par*metros de la 0unción de distribución bivariada se pueden obtener con un algoritmo de optimización, en este

estudio se utilizó un algoritmo gen.tico simple con el que seobtuvieron los 11 par*metros (incluyendo el par*metro m a

partir de ma5imizar el logaritmo de la 0unción deverosimilitud L, que en general est* dada por6

,

, ∙ , ∙ ,, ∙ ⋯

∙ , (9

donde6 , es la 0unción de densidad bivariada valuada enel punto ,, ∏ es el operador que indica el producto

de los valores que comprende+

;na vez determinados esos par*metros, se pueden obtenereventos de diseño, que corresponder*n a distintas pareas devalores de gasto de pico y de volumen que satis0acen un

periodo de retorno conunto, que !am$rez y %ldama,&'''estiman como6

!"!#$!",# (1'

"n este estudio los eventos de diseño, asociados a un periodo

de retorno dado, se calcularon 0iando un valor de gasto de pico 7 y, a partir del algoritmo num.rico de bisección para la b)squeda de ra$ces, se estimó el volumen que satis0ace a laecuación 1' igualada a cero+

4ara cada parea de valores as$ encontrada se puede dar 0ormaa la avenida de diseño con ayuda de un m.todo como elhidrograma triangular, un hidrograma tipo 4earson o un

hidrograma hermitiano, de tal 0orma que al simular el tr*nsitode las avenidas correspondientes a cada parea, se seleccionala m*s des0avorable+ "n este trabao se consideró unhidrograma hermitiano de tercer orden (!am$rez y %ldama,

&''' para dar 0orma a la avenida de diseño+

Er*nsito de avenidas

4ara simular el tr*nsito de las avenidas se utiliza un algoritmo

num.rico que resuelve la ecuación de continuidad6

dt

dV O I =− (11

#onde

2 es el gasto de entrada al vaso, L<>EG, es el gasto desalida, L<>EG

dt

dV es la variación en el volumen de almacenamiento con

respecto al tiempo, L<>EG+

La ecuación anterior se resuelve utilizando un esquema en

di0erencias 0initas6

t

V V OO iiiiii

∆

−=

+−

+ +++ 111

&& (1&

#onde6 t ∆ es el incremento en el tiempo seleccionado para

realizar el tr*nsito EG, i, iI1 sub$ndices de los valores de las

variables al inicio y al 0inal del intervalo de tiempo+

A&licación

%l no contarse con una estación hidrom.trica aguas arriba del

embalse, los gastos medios diarios de entrada a la presa La

%ngostura, -on+, que 0orma parte del sistema de presas en

cascada e5istente en el r$o Jaqui, -on+ (Figura 1 se

obtuvieron a partir de un anti0uncionamiento de vaso,

obtenido del reporte del 0uncionamiento diario de la presa

proporcionado por la 3omisión Bacional del %gua+ "l registrohistórico corresponde a los años 19?& al &'' (:? años+

Figura 1. Ubicación de la presa La Angostura, Son.


3on los registros de gastos medios diarios se determinaron los

gastos medios m*5imos anuales para duraciones de 1 a 1'

1(e5p(e5pe5p(e5p(&

&

1

1 x x p

c

a x p

c

a x x F −

+

−−+

+

−−=

1(e5p(e5pe5p(e5p(?

?

<

< y y p

c

a y p

c

a y y F −

+

−−+

+

−−=





d$as+ % dichos valores se les determinó la 0unción de

distribución de meor auste que resultaron de tipo doble

AumbelD con ayuda de dichas distribuciones se obtuvieron

gastos de diseño para distintos periodos de retorno y con ellos

se construyó la avenida de diseño correspondiente a 1'''

años, usando el m.todo de alternar bloques+ La avenidas

obtenidas se transitaron por el vaso con los resultados que se

presentan m*s adelante+

.todo bivariado

% partir de los registros de gastos medios diarios se

seleccionaron las avenidas correspondientes al gasto medio

diario m*5imo anual+ -e identi0icaron avenidas con duraciones

hasta de <: d$as+ % cada una de las avenidas se les determinó

su volumen de manera apro5imada con el m.todo de

integración num.rica trapecial+ % la serie de gasto de pico y de

volumen se le hizo un an*lisis estad$stico y se identi0icó que la

0unción de meor auste 0ue de tipo doble Aumbel+

3on ayuda de los par*metros obtenidos para las 0unciones

marginales se determinaron los intervalos de b)squeda para el

algoritmo gen.tico que se aplicó para obtener los par*metros

de la 0unción de distribución doble Aumbel bivariada+

%dicionalmente se estimó la 0unción de distribución emp$rica,

a partir de ordenar los datos de mayor a menor seg)n el gasto

de pico y obtener la 0recuencias 8 que corresponden al total de

valores menores o iguales que cada parea de datos 7p, KD el

valor de la 0recuencia relativa emp$rica se estimó como

8>(nI1+

-e obtuvieron eventos de diseño con ayuda de un m.todo de

bisección al 0iar los valores del periodo de retorno y gasto,

determin*ndose el volumen correspondiente+ 4ara este trabao

se construyó la avenida de diseño correspondiente a un

periodo de retorno de 1''' años+

4ara dar la 0orma a la avenida de diseño se utilizó un

hidrograma hermitiano triparam.trico de tercer orden+ La

avenida obtenida 0ue transitada con los resultados que semuestran en este trabao+

e'ultado' ( di'cu'ión


"l comportamiento de las 0unciones de distribución emp$rica y

estimada para la duración de un d$a se presentan en la Figura

&+

Figura 2. Función de distribución empírica y calculada.

Las curvas gastos duración periodo de retorno

correspondientes a las duraciones de 1 a 1' d$as se dibuaron

en la Figura <+

Figura 3. Cura gasto!duración!periodo de retorno. LaAngostura, Son.

3on los datos correspondientes al periodo de retorno de 1'''

años, se construyó la avenida de diseño mostrada en la Figura?+

Figura ". Aenida de dise#o. $r%1&&& a#os. La Angostura, Son.

'(todo del )nstituto de )ngeniería

La avenida obtenida 0ue transitada con los resultados de la

Figura @, considerando una ley de descarga libre+

1 .

0 2

1 .

0 3

1 .

0 7

1 .

1 6

1 .

2 5

1 .

4 1

1 .

6 3

2 2 .

2 4

2 .

7 1

3 .

6 1

3 .

2 5

4 .

0 6

5 5 5 .

4 2

6 .

5

8 .

1 3

1 0

1 3

1 6 .

2 5

2 0 2 1 .

7

3 2 .

5

5 0

6 5

1 0 0

2 0 0

5 0 0

1 0 0 0

2 0 0 0

5 0 0 0

1 0 0

0 0

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5

Variable Reducida, Z=-ln[ ln( T / (T-1) ) ]

Periodo de retorno, T, en años

Gasto calculado

Gasto medido

Extrapolados

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

G a s t o m 3 / s

Duración en días

Resultados La Angostura Sonora, DG

Tr 2 años Tr 5 años Tr 10 años Tr 20 años Tr 50 años Tr 100 años

Tr 200 años Tr 500 años Tr 1000 Tr 2000 Tr 5000 Tr 10000

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 11

Q , m 3 / s

t, días

Avenida de diseño. Tr!,""" años. #. La Angostura,

Son.





Figura *. +esultado del trnsito de aenidas. $r%1&&& a#os del

m(todo del )nstituto de )ngeniería. La Angostura, Son.

.todo bivariado

"n la Figura : se aprecian las 1' tormentas con gastos de pico m*s

grandes del registro histórico de :? años utilizadas en el an*lisisD se puede apreciar que en la selección de la duración de la tormenta para

la estimación del volumen K de la misma se requiere un cierto grado

de subetividad+

Figura -. +epresentación de las 1& tormentas de mayor p

/istórico y su duración

"n la Eabla 1 se proporcionan las pareas de gasto de pico y

volumen m*s grandes (ordenados seg)n el gasto de pico+ "n

la Eabla & se indican los estad$sticos obtenidos para los :?

años de registro+

$abla 1. alores m0imos del gasto de pico /istórico y el olumen

de la aenida

A#o rden p olumen Fempírica

m34s5 /m35

199@ 1 1:?+:9 <&/+?'1 '+9@</

19?9 & 1<1&+'9 @?@+'<: '+9@</

19: < 1&/?+'& @<&+9? '+9@</

19:' ? 11':+1 &/+@?< '+9&<1

&''@ @ 1'&+1& 19&+?// '+/?:&

19/ : 9:+?1 1/@+99@ '+/1@?

19:@ //9+/? &?+@': '+/:1@

19@< / /<:+9'? 1??+:' '+::1@

19/? 9 ?/+:?/ 1?&+?'@ '+:<'/

19/& 1' 1<+99 1&'+'< '+@'

$abla 2. 6stadísticos gasto de pico y el olumen de la aenida del

registro /istórico de -" a#os

6stadístico p

edia ?@1+' 1<?+&

#esviación "st*ndar <<@+& 1'&+<

3oe0+ %simetr$a 1+: &+1

3oe0+ de 3orrelación '+?&?

m 1+9'

% las 0unciones marginales de 7p y K se le realizó un an*lisis

estad$stico y se obtuvo que el comportamiento de los mismoses de tipo doble Aumbel

Los par*metros de las 0unciones de distribución obtenidas se

utilizaron para proponer los intervalos de b)squeda que

alimentan al algoritmo gen.tico para la optimización de los

par*metros de la 0unción doble Aumbel bivariada+ %l aplicar

el algoritmo gen.tico se obtuvieron los valores siguientes

(Eabla <+

$abla 3. 7armetros estimados con un algoritmo gen(tico

7armetros alor

a1 &1+:'&@

c1 1:+1'?1

a& 1'''+''''

c& &/1+&1/9

a< /+<9&

c< @:+'99

a? @?<+??9&

c? ?'+''''

p5 '+//?

py '+9:/

1+9/:/

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250 300

Q , m 3 / s

t, $oras

Tr%nsito de avenidas. Tr!""" años. La Angos tura, Son. Li&re '

restric "

Entrada

Salida

(levación )A*(+".!- msnm

(levación )A*+3". msnm

(levación m%0ima+3+. ! msnm

1ol m%0 almac!"2".+" 0!" m3

Qm%0 salida!33.3-2 m3/s

"."

2""."

""."

""."

+""."

!"""."

!2""."

!""."

!""."

!+""."

2"""."

" - !" !- 2" 2- 3" 3-

Q m 3 / s

t, días

!

2

3

-

+

4

!"





3on los par*metros anteriores se calculó la 0unción de

distribución teórica F(5,y que se comparó con la 0unción de

distribución emp$rica previamente obtenida (Figura +

Figura8 . Función de distribución biariada empírica s calculadacon A9

Los eventos de diseño estimados con un m.todo de bisección

se representan gr*0icamente en las 0igura /+

Figura :. Curas gasto!olumen!periodo de retorno

4ara la avenida de 1''' años se seleccionó un gasto de pico de

&<'' m<>s y su correspondiente volumen de :1?+99 millones

de m<+, combinación para la cual el gasto m*5imo de salida

resulto mayor La avenida obtenida con un hidrograma

hermitiano triparam.trico se presenta en la Figura 9+

Figura ;. Aenida de dise#o. $r%1&&& a#os. La Angostura, Son.'(todo biariado

Los resultados de la simulación del tr*nsito de la avenida se

muestran en la Figura 1'+

Figura 1&. +esultado del trnsito de aenidas. $r%1&&& a#os delm(todo biariado. La Angostura, Son.

%l comparar estos resultados con los del eemplo anterior, en

el que se usó el m.todo del 2nstituto de 2ngenier$a, se puede

ver que con el primer procedimiento se obtuvo una avenida

con dos picos, que tiene una 0orma similar a la de varias de las

avenidas históricas m*5imasD el hidrograma de diseño de tipo

hermitiano solo reproduce un pico de la avenida y tiene un

tiempo base menor+

#espu.s de transitar las avenidas, la elevación m*5ima

alcanzada en el embalse es apenas superior que la obtenida

con el m.todo de vol)menes (/</+1 m contra /</+&' m, con

un gasto m*5imo de salida tambi.n mayor que el que da el

m.todo de vol)menes (1<<?+<@ m<>s contra 1<?<+'9 m

<>s y,

por tanto, un volumen almacenado m*5imo mayor (1'&'+/'

millones de m< contra 1'&&+': millones de m<+

Conclu'ione' ( eco)endacione'

La aplicación de un m.todo basado en vol)menes como el del

2nstituto de 2ngenier$a y del m.todo =ivariado para la estimar

las avenidas de diseño para la presa La %ngostura, -on+,

permitió determinar hidrogramas distintos en su 0orma y picoD

con el primer procedimiento la avenida de diseño tiene m*s de

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

5 Q 1 A G !

5Qv em6írica

Identidad

0.00

100.00

200.00

300.00

400.00

500.00

600.00

700.00

800.00

900.00

0

5 0 0

1 0 0 0

1 5 0 0

2 0 0 0

2 5 0 0

3 0 0 0

3 5 0 0

V o l u ) e n

!a'to

EVENTOS DE DISEÑO PAA PEIODOS DE ETONO MA*IMI+ANDO LDE ,- ---. ,---% ,-- AÑOS

5000 años

1000 años

10000 años

-200

800

1800

2800

0 100000 200000 300000 400000 500000 600000

/ 0 ) 1 2 ' 3

t 0'3Tr=1000 años

0

500

1000

1500

2000

2500

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Q , m 3 / s

t, $oras

Tr%nsito de avenidas. Tr!""" años 7ermitiano. La A ngostura,

Son. Li&re ' restric "

Entrada

Salida

(levación )A*(+".!- msnm

(levación )A*+3". msnm

(levaciónm%0ima+3+.2" msnm

1olum m%0 almace!"22."0!" m3

Qm%0 salida!33."4 m3/s





un pico, situación que ha ocurrido históricamente con las

avenidas de ingreso al embalseD el uso del hidrograma

hermitiano triparam.trico en los datos del m.todo bivariado

llevó a un hidrograma con un solo pico+

4or otro lado las avenidas transitadas conducen pr*cticamente

al mismo resultadoD en ninguno de los dos casos habr$a riesgode rebase del B%" de la presa por lo que en ese sentido

ambos m.todos indican que la presa podr$a soportar avenidas

con periodos de retorno de 1''' años y a)n operar con

seguridad+

"n opinión de los autores de este trabao, la mayor ventaa del

m.todo del 2nstituto de 2ngenier$a es que no requiere de

uicios subetivos para estimar el volumen de las avenidas

históricas, ni requiere escoger una 0orma teórica para las

avenidas de diseño+ "n cualquier caso, los dos procedimientos

descritos en este trabao se aplican en los casos de grandes

presas en los que el volumen de la presa destinado a la

regulación de las avenidas es tal que los gastos m*5imos de

descarga sean signi0icativamente menores que los de laavenida de entrada, por lo que, dada la importancia de estas

obras, se considera recomendable transitar todas las avenidas

m*5imas anuales registradas y usar la distribución de

probabilidades emp$rica de las elevaciones m*5imas obtenidas

para compararla con la que se obtiene al aplicar los di0erentes

m.todos en el rango de periodos de retorno menores o iguales

al tamaño del registro histórico+

e4erencia'

1.! <omíngue=, '.+. and 9.$. Carló= (19/1+ An!"i#i#

E#ta$%#tic&, 'ap%t"& A1* $+" Mana" $+ i#+-& $+ O.ra#

'i/i"+#0 3F", .5ico+

2.! <omíngue=, '.+., 6.6. Carri=osa, '.9.6 Fuentes y

'.L+ Arganis!>. (&''' + "studio de di0erentes aspectossobre el 0uncionamiento de la obra de e5cedencias del

4royecto Hidroel.ctrico, la %ngostura, 3hiapas y

actualización de la hidrolog$a para el sistema de presas del !$o

Arialva+ M"studio Hidrológico de la 3uenca alta del !$o

Arialva0 n&rm+ ina" $+" n#titt& $+ n+ni+r%a $+ "a

3NAM 'FE + .5ico+

3.! <omíngue=!', +., .A. Fuentes!', '.>. Arganis!> andA. 'endo=a!+ + (&''9 M3alculation o0 =ivariate #ouble

Aumbel probability density 0unction via a Aenetic %lgorithm6

%pplication to Huites dam basinN+ &rna" & F"&&$

Enin++rin (FE)+ 1 (1, anuaryune, pp+ ?1@?+

?+<omíngue=, '. +. y '.L. Arganis >.(&'1& OKalidation

o0 methods to estimate design discharge 0loP rates 0or dam

spillPays Pith large regulating capacityO+ 5y$r&"&ica"6ci+nc+# &rna" @ (<, pp 1Q19+

".!?iemstra, L.A.. and <.' Francis (199 Ehe

!unhydrograph Q Eheory and %pplication 0or Flood

4redictions+ 7at+r 8+#+arc9 '&mmi##i&n, 4retoria

*.! +amíre=, A.). and A. Aldama (&''' M%n*lisis de

0recuencias conunto para la estimación de avenidas de

diseñoN+ A/anc+# +n 5i$r!"ica+ .5ico+ , pp+ 1:9+

-.! +iera, $. y S.C. 6scalante (1999+N%n*lisis comparativo

de t.cnicas de estimación de avenidas de diseñoN+ n+ni+r%a

$+" Aa Kol+ : Bo+ 1 marzo pp ?9@?+





Introducción

La actualización de las avenidas de diseño de presasimportantes de México, así como la redefinición de las

políticas de operación de sus obras de excedencias se harealizado en la última década a petición de los organismosoperadores (tanto de la omisión !acional del "gua como dela omisión #ederal de $lectricidad% (&omínguez et al, ',)ubio * +riana, ', &omínguez et al-, '., arrizosa etal-, '/%, debido a 0ue una gran cantidad de presas cuentan

con cerca de 1 a 2 o m3s años de iniciar su operación *fueron diseñadas con escasa información histórica- $s desuma importancia una revisión periódica de los posiblesescurrimientos 0ue puedan pasar por los embalses, con lafinalidad de garantizar una operación segura para evitar

posibles daños en los sitios ubicados aguas aba4o de ellos-

$n este traba4o se presenta la actualización las avenidas dediseño de la presa $l !ovillo (5lutarco $lías alles%, 6on-, 0ueforma parte de un sistema de presas en cascada alo4adas sobreel río 7a0ui, 6on- (#igura 8%, a partir de la información oficialdisponible de los gastos medios diarios por cuenca propiahasta el año '8, con el método del 9nstituto de 9ngeniería0ue considera volúmenes-

5ara el an3lisis de la política de operación de la obra de

excedencias de $l !ovillo, se tomaron en cuenta las posiblesdescargas simult3neas de la presa La "ngostura, 6on-,localizada aguas arriba-

6e transitaron las avenidas de diseño correspondientes a8,, 8 * 2 años de periodo de retorno, primero ba4o lasuposición de una política de descarga libre (compuertastotalmente abiertas%: al observar 0ue con esta política * laavenida de diseño de 8, años no se rebasa el !"M$, se

propusieron cuatro políticas de operación escalonadas con las0ue se efectuó un nuevo tr3nsito de las avenidas paraseleccionar la política de operación con la 0ue se garantizancondiciones seguras de operación del embalse * al mismotiempo se logran reducir los gastos m3ximos de descarga paralas avenidas m3s frecuentes-

Figura 1. Ubicación de la presa El Novillo (Plutarco Elías Calles,Son.

Metodología

Método del 9nstituto de 9ngeniería

$ste procedimiento permite estimar la forma de la avenida dediseño a partir del an3lisis de los gastos medios diarioshistóricamente registrados (&omínguez et al-, 8/;8%- 5ara ellose determinan los gastos medios m3ximos anuales paradistintas duraciones- $l gasto medio m3ximo para una

duración de 8 día corresponde al gasto medio diario m3ximoanual- 5ara obtener los gastos medios m3ximos para las otrasduraciones se procede a encontrar para cada año de registro el

promedio m3ximo para n días consecutivos según la duración0ue se analice<

∑

(8%

donde

n M Q gasto medio m3ximo para n días de

duración=> gasto medio diario el día k n duración en días

i contador del día en 0ue inicia el lapso deduración n

5ara cada duración se obtiene la función de distribución de probabilidades de me4or a4uste * con ella se determinan losgastos medios m3ximos para distintos periodos de retorno- Laavenida de diseño se constru*e determinando en formarecursiva los gastos diarios, =n, a partir del concepto de gastomedio, es decir

ACTUALIZACIÓN DE LAS AVENIDAS DE DISEÑO DE LA !OL"TICA DE

O!E#ACIÓN DE LA O$#A DE E%CEDENCIAS DE LA !#ESA EL NOVILLO&SON' "rganis ?u3rez Maritza L8,', &omínguez Mora )amón8,', Mendoza )amírez )osalva8, )e*es Mercado @ugo8, )ubio

Autiérrez @oracio1

8 9nstituto de 9ngeniería, B!"M $dificio 2 cub- C1 tel 2 '1 1 ' #acultad de 9ngeniería, B!"M-

1 omisión !acional del "gua 9nsurgentes 6ur !o- 'C8, 5iso / tel 28 .C CC 28rdmDpumas-iingen-unam-mx, M"rganis?Diingen-unam-mx, rmrDpumas-iingen-unam-mx

fuerzablueDhotmail-com, horacio-rubioDconagua-gob-mx





− ∑ ('%

5ara la forma de la avenida se usa el método de alternar blo0ues, en el 0ue a la mitad de la duración total se coloca elvalor m3ximo (=8%, hacia adelante se coloca el gasto (='%,

hacia atr3s el gasto (=1%, * así sucesivamente-

6e ha ob4etado 0ue con este método se considera 0ue ocurrensimult3neamente los m3ximos asociados a distintas duraciones* 0ue esto puede llevar a un sobre dimensionamiento de losvertedores: sin embargo, el método parte de la hipótesis de0ue las condiciones críticas para el vertedor (gasto m3ximo dedescarga * elevación del nivel m3ximo del agua% est3nasociadas a una duración 0ue se desconoce a priori, de talforma 0ue al considerar todas las duraciones el métodoinclu*e dicha duración crítica-

5olítica de operación de vertedor libre

5artiendo de la idea del vertedor de pared delgada, en losvertedores de cresta aguda, sección rectangular *contracciones laterales, el gasto 0ue flu*e a través de él seencuentra con la expresión de #rancis (6otelo, 8///%

/ (1% EEEEEEEEEEEEEEE(F'%

$n donde

oeficiente de gasto, (se utilizan coeficientes entre 8-.F'-%, Longitud de la cresta, en m, arga efectivasobre la cresta G arga est3tica H carga de velocidad, en m-

$stas estructuras se tratan como masivas, *a 0ue se harellenado con concreto la zona ba4o la vena lí0uida, lo 0ueteóricamente no modifica el estado de presiones- $n estascondiciones la carga original se ve disminuida una cantidadr con lo 0ue ! - &ebido a esto el coeficiente de lafórmula de #rancis variar3 en función de la carga-

5olítica de descarga con compuertas

$n los vertedores cu*o flu4o se encuentra controlado porcompuertas la capacidad de descarga se determina con laecuación correspondiente a orificios, como es la siguient e(6otelo, 8///%<

"# $% (C%

&icha ecuación es para alta carga, donde< oeficiente deAasto, " Irea del orificio ba4o la compuerta, en m', argasobre el orificio, en m-

J bien, puede usarse la ecuación<

# $%

/ − / (2% EEEEEE(F'/%

5ara cargas ba4as, en donde< % Kalor de la gravedad, oeficiente de gasto, Longitud d la cresta del vertedor, en m(ancho de la compuerta%, arga ma*or, en m, argamenor, en m-

$l coeficiente cambia para distintas compuertas * así como

para distintas formas del cimacio, adem3s de 0ue se afecta porlas condiciones del flu4o aguas arriba * aguas aba4o, cuandodichas condiciones estén afectadas a su vez por lascontracciones del orificio-

$n este traba4o por sencillez se propuso una política dedescarga escalonada tomando en cuenta valores de la políticade descarga libre, la longitud de cresta disponible * lavariación de la elevación del embalse-

+r3nsito de avenidas

$l tr3nsito de avenidas en vasos tiene por ob4etivo principalobtener el hidrograma de salida de una presa a partir de

proporcionarle su hidrograma de entrada- $ste procedimiento

resulta de gran utilidad, *a 0ue algunas de sus aplicacionesson (6olis, '1%<

a% onocer el volumen de agua 0ue deber3 pasar por la obrade excedencia ante una elevación del vaso, * saber si laoperación de las compuertas del vertedor es adecuada o no,

para 0ue cuando se presente una avenida no se ponga enriesgo a la presa, bienes materiales, o lo 0ue es aun m3simportante, vidas humanas 0ue se encuentren aguas aba4o-

b% &imensionar la obra de excedencia, 0ue ser3 la encargadade conducir el volumen de agua 0ue sobrepase la capacidad dealmacenamiento útil del vaso-c% alcular el nivel de aguas m3ximas extraordinarias(!"M$% * dimensionar la obra de desvío * ataguías-

$n este traba4o se utilizó el método de tr3nsito de avenidas delManual de &iseño de Jbras iviles de la omisión #ederal de$lectricidad (#$, 8/;1%-

A(licación

6e obtuvieron los gastos medios diarios por cuenca propia para el periodo comprendido de 8/C a '8, a partir de datosdel funcionamiento diario de la presa $l !ovillo, de la presaLa "ngostura * de los registros de la estación hidrométrica la"ngostura 99, reportados por la omisión !acional del "gua *del anco !acional de &atos de "guas 6uperficiales("!&"6%-

on los registros obtenidos se determinaron los gastos medios

m3ximos para duraciones de 8 a 8 días- " cada una de estasduraciones se les realizó un an3lisis estadístico para obtenerlas funciones de distribución de me4or a4uste: con dichasdistribuciones se obtuvieron eventos de diseño, expresadosmediante relaciones gastoFduraciónFperiodo de retorno-

on la curva elevacionesFcapacidades * la construcción de lacurva de descargas tanto libres como escalonadas, seefectuaron los tr3nsitos de avenidas para analizar el





funcionamiento del embalse ante la posible ocurrencia deavenidas con distintos de periodos de retorno-

#e)ultado) * di)cu)ión

$n las #iguras ' * 1 se presenta la comparación entre los

valores históricos * los valores calculados * extrapolados conla función &oble Aumbel para la duración de 8 día-

Figura 2. !uste de la "unción doble #u$bel para la duración de 1día. El Novillo, Son

on la función &oble Aumbel se determinaron los gastosmedios de diseño para distintas duraciones * distintos periodosde retorno: para obtener las curvas gastoFduraciónFperiodo deretorno (#igura 1%-

Figura %. #asto&duración&Periodo de retorno. El Novillo, Son

"l seleccionar los datos de la #igura 1 para periodos deretorno de 8,, 8 * 2 años, se constru*eron las avenidasde diseño (#iguras C a %- abe mencionar 0ue estas avenidascorresponden solo a los datos por cuenca propia de la presa el

!ovillo-

Figura '. venida de diseo para )r*+ aos. Presa El Novillo,Son

Figura +. venida de diseo para )r*1 aos. Presa El Novillo,Son

Figura -. venida de diseo para )r*1, aos. Presa ElNovillo, Son

" partir de los datos del vertedor (+abla 8% onstru*ó la curvade descarga libre (#igura .%-

)abla 1. atos del vertedor de la presa El Novillo, Son

/ongitud delvertedor $

0dis $%s 8'

Carga (3 $ '8-;

Cd (diseo3 $ 8-/Elevación de

cresta $ '.2

N45 $ '/8

N4E $ '/-;

Figura 6. Curva elevaciones&descargas. El Novillo, Son

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

+ a ) t o & , - . )

/LnLn0Tr.0Tr/122

El No3illo' Duración 1 día& Do4le +u,4el

Medidos

Calculados

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0

G a s t o m 3 / s

Duración en días

Tr 2 años Tr 5 años Tr 10 añ os Tr 20 años Tr 50 años Tr 100 añ os

Tr 200 años Tr 500 años Tr 1000 Tr 2000 Tr 5000 Tr 10000





6e transitó la avenida correspondiente a un periodo de retornode 8, años con la restricción 8 0ue indica extraer el gastomenor entre lo 0ue reportara la política de descarga libre * elgasto de ingreso antes del gasto de pico, * después del gastode pico rige la política de descarga libre, con los resultados dela #igura ;-

Figura 7. )r8nsito de avenidas. )r*1, aos. 9estricción 1 :descarga libre. El Novillo, Son.

Los resultados del tr3nsito de la #igura ; indican 0ue al tomaren cuenta una avenida de diseño de 8, años considerandosolo los ingresos por cuenca propia, no habría riesgo desuperar el !"M$ de la presa: pero la presa $l !ovillo recibelas descargas de la presa La "ngostura,6on-, ubicada aguasarriba, esto motivó 0ue a la avenida de diseño para un periodode retorno de 8, años se le añadieron las salidastransitadas por la presa La "ngostura 6on-, tomando en cuentala simultaneidad de los eventos: dicha avenida se obtuvo de lamanera siguiente-

6e dio prioridad a la ocurrencia de la avenida de $l !ovillo,6on- 5ara ello se consideraron los gastos mediosextrapolados para la cuenca propia de $l !ovillo, para un

periodo de retorno de 8, años * considerando hasta 8

días de duración: por otra parte se obtuvieron los gastosmedios extrapolados a partir de una función &oble Aumbel(como la mostrada en la #igura / para la duración de cincodías% de la cuenca virtual formada por la suma de las cuencas

propias de La "ngostura m3s el !ovillo (#igura 8% : a estosúltimos valores se les restaron los gastos medios extrapolados

para la cuenca propia de $l !ovillo, para obtener finalmentelos gastos medios simult3neos para la presa La "ngostura,6on- 0ue resultarían de dar prioridad a la ocurrencia de laavenida de $l !ovillo- " partir de estos valores se obtuvieronlos gastos individuales, los cuales se ordenaron para construirla avenida para La "ngostura, 6on- (+abla '-%

Figura ;. !uste de la "unción #u$bel para la duración de + días.Cuenca <irtual /a ngostura=El Novillo

Figura 1. Curvas gastos&duración&periodo de retorno para lacuenca virtual /a ngostura=Novillo

)abla 2. Construcción de la avenida para un )r*1 aos.Presa /a ngostura, considerando la tor$enta centrada en ElNovillo.

i"erencia

ng ng = NovilloEl

Novillo = Novillo & Novillo 5rdenado

t 0$edio 0 $edio 0$edio 0indiv 0

díasN m3 /sN m3 /sN m3 /sN m3 /sN m3 /sN

8 2C.2- 1'2-1 ;2-1 ;2-1 2'-/

' 1.1-2 C/'.-'. 881-.. 8C..-'C 2/-

1 '/.C-11 C11/-' 812-'/ 8.;-1' .C-

C '2/1-.2 1.;-1 88/'-8 .C-2; 8C..-'

2 'C8-; 1C'.-; 88-;; 181-/ 8.;-1 '''-2 18;1-;1 /2.-11 2/-2; ;2-1

. '8-8C '/8-.1 ;8-2/ ';.-81 18C

; 8/.-1; './8-1 ;'C-' 2'-/1 ';.-8

/ 8;C;-CC ';C-1. ;12-/1 /'/-'/ /'/-1

8 8.'C-' '28-2 ;1.-1 ;C/-. ;C/-.

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

0 50 100 150 200 250 300

Q , m 3 / s

t, horas

Entrada

Salida

Elevación Corona=297. msnm

Elevación !"#E= 29$.%msnm

Elevación !"#&=29' msnm

Elevaciónm()ima=29'.%%*3 msnm

+olum m() almace=2$2.$$ hm3

Qm() salida=7*2.2'3 m3/s

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

6000

6500

7000

-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

+ a ) t o , - . )

/LnLn0Tr.0Tr/122

Medidos

Calculados

0

700

1400

2100

2800

3500

4200

4900

5600

6300

7000

1 2 3 4 5 6 7 8

G a s t o m 3 / s

Duración en días

Tr 10 años Tr 100 años Tr 1000 Tr 10000





La avenida de la +abla ' se transitó con el resultado de la#igura 88 * el hidrograma de salida obtenido se sumó a laavenida por cuenca propia de la la presa $l !ovillo-

Figura 11. )r8nsito de avenidas. )r*1, aos. /a ngostura,Son. )or$enta centrada en la cuenca de El Novillo, Son.

5olíticas escalonadas

6e propusieron cuatro políticas de descarga controladaescalonadas (+abla 1 * #igura 8'%, con la restricción de 0ue

antes de 0ue se presente el gasto de pico del hidrograma seextraiga el menor de entre los valores 0ue indica la política deoperación * el gasto de entrada en el instante analizado-

Las políticas anteriores se utilizaron para transitar primero laavenida con periodo de retorno de 8, años considerandola cuenca propia (#iguras 81 a 8%-

)abla %. Políticas de operación controlada escalonada

escargas

Elev CapacidadPolítica

1Política

2Política

%Política

'

msnmN hm1N m1OsN m1OsN m1OsN m1OsN

'1/-2

'C1-2 '-1'

'C;-1 8-2/

'2C 182-1

'2.-; C1/-;

''-2 8.-1;

'.-1 ;C'-C

'.' 88'-

'.2 8'/'-;'

'.-; 8C81-1' '2 '2 '2 '2

';8-2 8;-;2 8 8 ;2 ;2';-1 '''8-C1 8 8 ;2 ;2

'/8 ';'-8/ 2 8 ;2 ;2

'/1 1//-18 2 82 ;2 82

'/2 118-2 2 12 ;2 82

'/-; 118'-C. 2 2 ;2 82

1 1-28 8' 8' ;2 82

Figura 12. Curva elevaciones&descargas, considerando cuatropolíticas de descarga. El Novillo, Son

Figura 1%. )r8nsito de avenidas. )r*1, aos. Política 1. ElNovillo, Son.

Figura 1'. )r8nsito de avenidas. )r*1, aos. Política 2. ElNovillo, Son.

Figura 1+. )r8nsito de avenidas. )r*1, aos. Política %. ElNovillo, Son.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250 300

Q , m 3 / s

t, horas

Entrada

Salida

Elev. Corona= 843.75 msnm

Elev. N!E= 840.15 msnm

Elev. N!"= 830.7 msnm

Elev.m#$ima= 837.275 msnm%ol. m#$= 979.204 &m3

'm#$ salida=1102.74 m3(s220230

240

250

260

270

280

290

300

310

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

E l e v a c i ó n , m

Descar-as, m3/s

)ol*ti+a 1

)ol*ti+a 2

)ol*ti+a 3

)ol*ti+a 4

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 50 100 150 200 250 300

Q , m 3 / s

t, horas

Entrada

Salida

Eleva+i,n Corona=297.8 msnm

Eleva+i,n N!E= 296.80 msnm

Eleva+i,n N!"=291 msnm

Eleva+i,n m#$ima=291.37 msnm

%ol-m m#$ alma+e=2722.2078 &m3

'm#$ salida=5000 m3(s

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 50 100 150 200 250 300

Q , m 3 / s

t, horas

Entrada

Salida

Eleva+i,n Corona=297.8 msnm

Eleva+i,n N!E= 296.80 msnm

Eleva+i,n N!"=291 msnm

Eleva+i,nm#$ima=29 3.87 msnm

%ol-m m#$ alma+e=3193.396 &m3

'm#$ salida=2362 m3(s

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 50 100 150 200 250 300

Q , m 3 / s

t, horas

Entrada

Salida


Elevación !"#E= 29$.% msnm


Elevación m()ima=29.'*9 msnm

+olum m() almace=3*9.2* hm3

Qm() salida=% m3/s





Figura 1-. )r8nsito de avenidas. )r*1, aos. Política '. ElNovillo, Son.

La política 1 se descartó por0ue presentó rebase del !"M$ *de las políticas 8 a la C se considera 0ue la política C permiteun ma*or volumen almacenado m3ximo, sin riesgo de rebasedel !"M$-

6in embargo, cuando se transitó la avenida de diseño 0ueinclu*e las salidas de la presa La "ngostura, para el periodo

de retorno de 8, años, se encontró 0ue con la política C serebasa el !"M$ (#igura 8.%, al 0uedar la elevación m3xima'-2C m por arriba del !"M$ e inclusive de la orona de la

presa (8-2C m por arriba%-

"l realizar el tr3nsito con la política ' *a no se presentó rebasedel !"M$ * por ello con dicha política se tendría unaoperación segura de la presa (#igura 8;%-

Figura 16. )r8nsito de avenidas. )r*1, aos $8s salidas de/a ngostura para la avenida con )r*1 aos. Política '. El

Novillo, Son

Figura 17. )r8nsito de avenidas. )r*1, aos $8s salidas de/a ngostura para la avenida con )r*1 aos. Política 2. El

Novillo, Son

Conclu)ione) * reco,endacione)

6e aplicó el método del 9nstituto de 9ngeniería para actualizarlas avenidas de diseño de los ingresos por cuenca propia a la

presa el !ovillo-

+ras realizar los tr3nsitos de la avenida de 8 años de periodo de retorno, obtenida para la cuenca propia de la presa,considerando una descarga libre (siempre * cuando el gasto desalida no supere al de entrada antes de 0ue se presente el picode esta última%, se determinó 0ue las condiciones de seguridaden las presa fueron aceptables *a 0ue la elevación m3ximaalcanzada fue de '/8 msnm, es decir, 2-;m aba4o del !"M$-

La me4or opción de descarga con los ingresos por cuenca propia se obtiene con la política C, *a 0ue con ella sealcanzaría una elevación m3xima de '/C-88 msnm, 0ue seencuentra '-.;/ m por deba4o del !"M$, con un gastom3ximo de salida de 82 m1Os-

La simultaneidad en las ocurrencias de las avenidas en el casode embalses en cascada es un factor importante 0ue debe

tomarse en cuenta en este tipo de an3lisis: así, cuando a laavenida de diseño con +rG8, años de la presa $l !ovillose le sumaron las salidas transitadas de una avenida obtenidacon dicho an3lisis, se observó 0ue al simular el tr3nsito con la

política C, la operación de la obra de excedencias no resultósegura, debido a 0ue el nivel m3ximo 0ue se alcanzaba en elvaso 0uedaba '-2C m por arriba del !"M$: por esta razónresultó m3s conveniente la política de descarga ' *a 0ue aloperar la obra de excedencias de la presa con dicha política elnivel m3ximo ('/C-; msnm% 0ueda '-88 m por deba4o del

!"M$, garantizando con ella una operación segura de la presa-

$s conveniente realizar este tipo de pruebas de distintas políticas de operación cuando existen obras de control en lasdescargas de embalses, para 0ue el operador pueda tomardecisiones a fin de evitar cual0uier tipo de riesgo de fallashidr3ulicas en caso de ocurrir una avenida de gran magnitud-

#e5erencia)

8.& Carri>osa., E.E., 4. /. rganis&?., 9. o$íngue>&4., ?.5sna:a&9., #. Es@uivel #., . ollands&)., S. Palacios&C.,S. : /.E. 9a$íre>&S. ('/%- $studio 9ntegral de la uenca"lta del )ío Ar4ialva- "ctualización de "venidas de &iseño-#$- Informe Final del Instituto de Ingeniería de la UNAM.

CFE - México-

2.& Co$isión Federal de Electricidad. (8/;1%- Manual de

Diseño de !ras Ci"iles apítulo "-8-;- +r3nsito de "venidas

%.&o$íngue>&4., 9. and #.). Carló> (8/;8%- "n3lisis$stadístico, apítulo "-8- del Manual de &iseño de JbrasivilesP- #$, México-

'.& o$íngue>&4., 9., E.E. Carri>osa, 4.#.E Fuentes :4./- rganis&?. ('% - $studio de diferentes aspectos sobreel funcionamiento de la obra de excedencias del 5ro*ecto@idroeléctrico, la "ngostura, hiapas * actualización de lahidrología para el sistema de presas del )ío Ari4alva- Q$studio@idrológico de la uenca alta del )ío Ari4alva#. Informe final

del Instituto de Ingeniería de la UNAM. CFE - México-

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 50 100 150 200 250 300

Q , m 3 / s

t, horas

Entrada

Salida


Elevación !"#E= 29$.%msnm


Elevaciónm()ima=29*.%''msnm

+olum m() almace=32%9.'%$ hm3

Qm() salida='%% m3/s

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0 50 100 150 200 250 300

Q , m

3 / s

t, horas

Entrada

Salida

Elev. Corona=297. msnm

Elev. !"#E= 29$.% msnm

Elev. !"#&=29' msnm

Elev. m()ima=299.3397 msnm

+ol. m()=3.$9'$ hm3

Qm() salida='%% m3/s

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0 50 100 150 200 250 300

Q , m 3 / s

t, horas

Entrada

Salida

Elev. Corona=297. msnm

Elev. !"#E= 29$.% msnm

Elev. !"#&=29' msnm

Elev. m()ima=29*.$ msnm

+ol. m()=322.79 hm3

Qm() salida=3'7.%'2 m3/s





+.& o$íngue>&4., 9., E.E. Carri>osa, C. $cheverriFK-,M-L- "rganisF?-('.%- Q$studio hidrológico para definir losniveles de operación de la presa 5lutarco $lías alles, en"guascalientesP, Informe final del Instituto de Ingeniería de laUNAM $ara la %e&retaría de !ras 'u!li&as del Estado de

Aguas&alientes, "gs-, México-

-.& 9ubio&#., . : 9.C. )riana.('%- JrganizaciónMeteorológica Mundial, Alobal Rater 5artnership-('rograma Aso&iado de )esti*n de Cre&ientes. )esti*n

Integrada de Cre&ientes. Caso de Estudio M+,i&o- ío)rial"a(- pp 82- $n< http<OOSSS-apfm-infoOpdfOcaseTstudiesO

csTmexico-pdf-

6.& Solís, 4.?. ('1%- 5a0uete 9nteractivo para "n3lisis@idrológico- +esis de licenciatura- $scuela de 9ngeniería-Bniversidad de las "méricas 5uebla, 5ue-

;-F Sotelo&Avila, #. (8///%- Q@idr3ulica AeneralP, México,LimusaF!oriega-





Introducción

La determinación de avenidas de diseño para presas con grancapacidad de regulación hace necesario obtener la función dedistribución de las variables involucradas, ya sea funciones

univariadas si solo se da preferencia al gasto máximo de lasavenidas históricas para la generación de la avenida de diseñoo bien funciones bivariadas si además de considerar el gastomáximo también se considera el volumen da las avenidas.

Existen distintos procedimientos para obtener los parámetros

de una función de distribución bivariada propuesta de losgastos de pico y el correspondiente volumen de avenidas

históricas máximas anuales. Los datos de escurrimiento yvolúmenes de distintas cuencas de éxico llegan a tener uncomportamiento !ue se puede modelar con ayuda de lafunción bivariada tipo "umbel o de la función bivariada

"umbel de dos poblaciones #$am%re& y 'ldama, ()))*.

En este traba+o se propone el uso de un algoritmo de cómputoevolutivo, en este caso de programación genética, para obtener

una aproximación anal%tica de la función de distribuciónemp%rica de la serie de datos de gasto de pico y volúmenes delas avenidas máximas registradas anualmente en la presa La'ngostura, onora #Lá&aro -árdenas*, ubicada en el r%o a!ui

#/igura 0*, con el fin de contar con modelos matemáticos !uerepresenten otro recurso para hacer estimaciones de eventos dediseño, para cierta probabilidad de no excedencia, !ue llevenfinalmente a la construcción de hidrogramas de diseño.

Figura 1. Sitio de estudio

Metodología

1rogramación genética

El algoritmo de programación genética #-ramer,0234, 5o&a,022(, 6an&haf et al., 0223* es una subclase de los algoritmosgenéticos. 7radicionalmente consiste en generar

aleatoriamente una población inicial de árboles formados a partir de un con+unto de funciones y variables acorde al problema a resolver, definiendo la función ob+etivo paraevaluar el desempeño de cada individuo. 1osteriormente, al

igual !ue en el caso de algoritmos genéticos #"oldberg, 0232*,se seleccionan aleatoriamente los individuos de me+ordesempeño, y se aplican los operadores de cru&a, mutación yreproducción para generar una nueva población !ue representa

la siguiente generación.

En el problema anali&ado se consideraron los operadoresartiméticos 89,:,;<= además de los operadores transcendentes

8exp, sen, cos= y las variables 8x,y= !ue representan a losvalores de gasto de pico y volumen,respectivamente paraobtener a la función de distribución bivariada /#x,y*. En losensayos reali&ados se utili&ó un algoritmo de programación

genética codificado en atlab #7he ath >or?s, 022(* ydesarrollado en el @nstituto de @nvestigación en atemáticas'plicadas y en istemas de la Aniversidad Bacional'utónoma de éxico.

Entre las principales variables !ue deben alimentar alalgoritmo se tiene la definición del número de individuos de la

población, el número de generaciones, además de definir la

probabilidad de cru&a y de mutación, el máximo número denodos para los individuos y para la mutación, además deingresar los datos medidos de gasto y de volumen, as% como elvalor de la función de distribución emp%rica histórica.

La función utili&ada consistió en minimi&ar el error mediocuadrático entre la función de distribución emp%rica histórica yla función de distribución calculada con el algoritmo de

programación genéticaC

∑ −=n

y x F y x F n

Z (

**,#D*,##0

min #0*

istribución bivariada emp%rica

1ara la construcción de la función de distribución bivariada

emp%rica de una pare+a de n valores de las variables aleatoriasx,y, se ordenan los datos #por e+emplo de x* de mayor a menory se obtienen, para cada dato, las frecuencias ? de las pare+asde valores menores o iguales !ue ambos valores.

1osteriormente se determina la distribución emp%ricadividiendo la frecuencia entre el tamaño de la muestra másuno, es decirC

, #(*

APROXIMACIÓN DE LA FUNCIÓN DE DISRI!UCIÓN EMP"RICA !I#ARIADA DE

LAS A#ENIDAS $ISÓRICAS M%XIMAS DE IN&RESO A UNA PRESA USANDO

PRO&RAMACIÓN &EN'ICA

1reciado Fiméne& argarita0, 'rganis Fuáre& arit&a L(,G,Hcón "utiérre& 'lfredo0

0 @nstituto exicano de 7ecnolog%a del 'gua, Fiutepec, or.( @nstituto de @ngenier%a, AB' Edificio 4 cub.

I)G tel 4J (G GJ )) G /acultad de @ngenier%a, AB'.

preciadoKtlaloc.imta.com.mx,'rganisFKiingen.unam.mx, aoconKtlaloc.imta.mx





Estimación de eventos de diseño

La función /#x,y*g#x,y* obtenida v%a programación genéticase igualó a cero y al fi+ar un valor de probabilidad de noexcedencia con+unta /#x,y* y un valor del gasto de pico x, se

determinó por un algoritmo numérico el valor del volumen enmiles de mG .

A(licación

e consideraron JI avenidas registradas históricamente en la presa la 'ngostura, on., !ue incluyen el gasto medio máximodiario en cada año. ' partir del registro de gastos medios

diarios se identificó de manera aproximada el inicio y fin decada avenida, obteniendo con ello la duración y el volumencorrespondiente.

e construyó el registro para cada año del valor del gastomáximo medio diario y del volumen de la avenidacorrespondiente.

Los gastos máximos se ordenaron de mayor a menor yconsideró el volumen !ue le correspond%a en cada caso.

e calculó la frecuencia ? de eventos !ue fueran menores oiguales !ue cada pare+a de valores M,N y se estimó la

distribución emp%rica, de acuerdo con la ecuación #(*.

e construyó un archivo en el !ue indicaron como variablesindependientes al gasto y al volumen y como dependiente a lafunción bivariada emp%rica /#M,N*O se aplicó el algoritmo de

programación genética codificado en atlab considerando()) individuos, () nodos y 0))) generaciones y dos casos 0*operadores algebraicos y (* operadores algebraicos ytrascendentes.

Re)ultado) * di)cu)ión

En el ensayo 0 reali&ado con ()) individuos, () nodos y 0)))generaciones se determinó con la me+or ecuación de a+uste un

valor de la función ob+etivo de ).)0IGIJ #/igura (*.

Figura 2. Comportamiento del mejor individuo en cadageneración, ensayo 1, programa de PG en Matlab.

La ecuación de me+or a+uste resultóC

, /0.012561 ∗ 1.821766∗ /

2.507553∗

/ ∗ #G*

Es importante considerar !ue a la ecuación anterior se le debeimponer la restricción en su recorrido de !ue /#x,y*P) y/#x,y*Q0, para !ue se pueda considerar una función de

distribución.

En la /igura G se presenta la comparación entre la función

emp%rica y la función de distribución obtenida con elalgoritmo de programación genética, con respecto a unafunción identidad. El coeficiente de correlación !ue seobservó entre las variables fue de ).2)22.

Figura . Comparación entre la F!",y# emp$rica y teórica con

respecto a la %unción identidad

'l reali&ar una nueva estimación de la función de distribución

bivariada utili&ando además de operadores algebraicos eloperador exponencial se obtuvo un valor de la funciónob+etivo de ).)IGJ32 #/igura I*.

Figura &. Comportamiento del mejor individuo en cadageneración, ensayo 2, programa de PG en Matlab.

La ecuación calculada en este caso fue C

, 0.844489 ∗ !" #5 ∗

$.%&'&'( ") 0.901556/2 #I*

con la restricción de !ue /#x,y*P) y /#x,y*Q0, paraconsiderarse una función de distribución.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

F ( Q , V

) c a l c

u l a d a

P G

F(Q,V) empírica

Series1

Identidad





'l comparar a la función de distribución emp%rica contra laestimada con este segundo ensayo se determinó un coeficientede correlación de ).3)(R #/igura 4*.

Figura '. Comparación entre la F!",y# emp$rica y teórica conrespecto a la %unción identidad

'lgunos puntos de la función distribución emp%rica y

calculada aparecen en la 7abla 0.

(abla 1. Función de distribución bivariada emp$rica y teórica.

)

*m+s

-

*1m

/F0-

emp$ri

ca

nsayo 1

PG

nsayo 2

PG

0 0RJI.J2328401

J( ).24G3 ).3(II ).JG0R

( 0G0(.)2545036

J( ).24G3 ).3()2 ).4J02

G 0(3I.)(532974

J( ).24G3 ).30G( ).442R

I 00)J.0)287543

J) ).2(G0 ).R24( ).43R)

4 0)R(.0(192488

44 ).3IJ( ).R0I0 ).J)3)

J 2JR.I(185995

4G ).304I ).R0(I ).42RG

R 332.3R247506

4J ).3J04 ).R(2) ).4J)3

3 3GJ.2)144607

IG ).JJ04 ).JIRG ).42GG

2 RI3.J4142405

I0 ).JG)3 ).JIR0 ).4RR4

0) R0G.3)120037

GG ).4)RR ).J)G0 ).43(J

00 R)(.IR188100

4) ).RJ2( ).J4I4 ).4GR2

0( JJ3.(G157049

IG ).JJ04 ).JI)0 ).4IJI

0G JJ4.J0168288

II ).JRJ2 ).JG2( ).4GR3

0I J4G.(3169237

I4 ).J2(G ).JG(R ).4G(R

04 JG4.J255256

0( ).03IJ ).00I0 ).J)3)

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

J( 2G.J015454

( ).)G)3 ).0RI) ).((22

JG JG.I248052

( ).)G)3 ).)4(3 ).)))J

JI 4I.GR5097

0 ).)04I ).)40J ).((R(

1osteriormente se obtuvieron eventos de diseño, fi+ando en laecuación #G* !ue dio la más alta correlación #/igura G* una

probabilidad de no excedencia con+unta #en este caso se probaron de ).2J,).22, y ).4 !ue aproximadamentecorresponden a periodos de retorno #en el caso univariado* de

(4, 0)), y ( años* y un valor del gasto de pico y obteniendo elvalor del volumen correspondienteO en la /igura J se presentangráficas del volumen:gasto:probabilidad de no excedenciaobtenidas.

Figura . -olumen3Gasto de pico3Probabilidad de no e"cedencia

1osteriormente se seleccionaron valores del gasto de pico de2))) mG<s #para las probabilidades de no excedencia de ).2J y

).22* y de R)) mG<s #para la probabilidadd de ).4* y sucorrespondiente volumen, para cada una de las probabilidades

de no excedencia propuestas y el volumen correspondiente,con lo !ue se generaron los siguientes hidrogramas de diseño#/iguras Ra 2*.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

F ( Q , V

) c a l c u l a d a P G

F(Q,V) empírica

Series1

Identidad

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000

V , m i l e s d e m 3

Q,m3/s

F=0.96

F=0.99

F=0.5

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000

+ , - . / ) 0

t ,)0

F(x,y)=0.96





Figura 4. 5venida de dise6o. F!",y#7.8

Figura 9. 5venida de dise6o. F!",y#7.88

Figura 8. 5venida de dise6o. F!",y#7.'

e los hidrogramas de las figuras anteriores se destaca !ue para una probabilidad de no excedencia de ).2J el gasto de

pico #2))) mG<s* y el volumen obtenido #0J)G.G(4 hmG* es

casi 4 veces más grande !ueel del hidrograma máximohistórico anual !ue tiene una probabilidad de no excedenciaemp%rica de ).24G3. 1ara el caso del hidrogramacorrespondiente a una probabilidad de no excedencia de ).4,

el gasto de pico del hidrograma obtenido #R)) mG<s* es muy parecido al dato histórico más cercano a dicha probabilidad#R0G.3) mG<s para un valor de la función emp%rica de ).4)RR*,mientras !ue el volumen #I((.R) hmG* es casi G.4 veces mayor

!ue el histórico #0().)G hmG* aun!ue también se tienen otrosdos valores del gasto !ue son casi 0.4 veces más pe!ueños y!ue tiene el mismo valor de la distribución emp%rica y

volúmenes casi G.( veces más pe!ueños !ue el de diseñocalculado #ya no aparecen en la 7abla 0 pero corresponden a la

posición número (G y (4 de la primera columna de dichatabla*.

El resultado anterior hace notar !ue la función de distribuciónteórica obtenida v%a programación genética parece darresultados para interpolaciones de datos, es decir para

probabilidades de no excedencias contenidas dentro del

intervalo de análisis, más no para reali&ar extrapolaciones, ya!ue se tienen condiciones de sobreestimación del valor delgasto de pico de diseño. Lo anterior se puede corroborar con eltránsito de las avenidas por el vaso de las avenidas de diseño

generadas #/iguras 0) y 00* y el tránsito de la avenida

histórica de 023(, !ue tiene la probabilidad con+unta/#x,y*).4)RR #/igura 0(*.

Figura 1. (r:nsito de avenidas. F!",y#7.8

Figura 11. (r:nsito de avenidas. F!",y#7.'

Figura 12. (r:nsito de avenidas. F!",y#7.'44 ;istórica

'l transitar por el vaso la avenida de la /igura R se obtiene

una elevación máxima de 3I3.JI m lo cual implica un rebasetanto del B'E #3I).04 msnm* como de la -orona de la

presa #3IG.R4 msnm* #/igura 0)*, por lo !ue se con esta

metodolog%a se señalar%a una posible falla hidrológica de la presa para la avenida obtenida con dicha probabilidad de noexcedencia #).2J*O por lo !ue es conveniente hacercomparaciones con otras metodolog%as ya !ue el modelo de

1" lleva a un valor de gasto de pico y volumen !ue parecenestar sobreestimados cuando se utili&a para hacerextrapolaciones.

En el caso del tránsito de la avenida de la /igura 2, se obtieneuna elevación máxima en el embalse de 3GI.J22 m, inferior al

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000

+ , - . / ) 0

t ,)0

F(x,y)=0.99

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000

+ , - . / ) 0

t ,)0

F(x,y)=0.5

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0 20 40 60 80 100 120

Q , m

3 / s

t, horas

Tránsito de avenidas. F(,!)"#.$% &ermitiano.

'a nostura, *on

Entrada

Salida

Elevación Corona=843.75 sn

Elevación !"#E=840.15 sn

Elevación !"#$=830.7 sn

Elevación%&ia=848.638 sn

'ol( %& alace=1564.96 )3

*%& salida=5007.537 3+s

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 100 200 300 400

Q ,

m 3

/ s

t, horas

Tránsito de avenidas. F(,!)"#.+ &ermitiano.

'a nostura, *on

Entrada

Salida




Elevación%&ia=835.699 sn

'ol( %& alace=864.983 )3

*%& salida=523.458

3

+s

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 100 200 300 400 500 600

Q ,

m 3 / s

t, horas

Tránsito de avenidas. venida histrica -$. F(,!)"#.+#00

'a nostura, *on.

Entrada

Salida




Elevación%&ia=832.982 sn'ol( %& alace=793.196 ill de 3

*%& salida=225.925 3+s





B'E #/igura 00*, por lo !ue para este caso se presenta unfuncionamiento seguro de la presa, para la avenida obtenida alconsiderar con probabilidad de no excedencia con+unta gastode pico volumen de ).4. 'l compararse este resultado con el

tránsito de la avenida histórica #/igura 0(* se encontró !ue laelevación máxima alcan&ada en el caso histórico fue de3G(.23( m #0.R m inferior a la obtenida con el hidrogramahermitiano generado*, mientras !ue el gasto máximo de salida

fue de ((4.2(4 m

G

<s, esto es (.G veces inferior al obtenido conel hidrograma de la figura 00 #4(G.I43 mG<s*. Lo anterior permitió corroborar !ue la aplicabilidad del modelo defunción de distribución bivariada obtenido v%a programacióngenética en el caso de interpolación de datos, lleva también a

cierta sobreestimación en los resultados de gasto y volumen delas avenidas.

Conclu)ione) * reco-endacione)

e encontró una correlación adecuada entre la función dedistribución bivariada #Ecuación G* obtenida v%a programación

genética con respecto a la función emp%rica de las pare+as devalores gasto de pico de las avenidas máximas históricasestimadas para la presa La 'ngostura, on. -on dicha funciónse lograron determinar eventos de diseño para distintos valores

de la probabilidad de no excedencia. Los resultados obtenidosindicaron !ue el modelo de función de distribución bivariadaobtenido v%a programación genética da resultados aceptables

para el caso de interpolación de datos dentro del intervalo de

análisis, ya !ue la avenida obtenida con un gasto de picosimilar al histórico y un volumen casi tres veces mayor selogró transitar por el embalse sin !ue ocurriera un riesgo defalla hidrológica de la presa. -uando se plantearon

probabilidades de no excedencia superiores a la máximaregistrada históricamente se encontraron sobreestimaciones enlos valores del gasto de pico, con los !ue se obtuvieronavenidas !ue llevaron a condiciones de rebase del B'E yde la -orona de la presa. $esultado !ue hace ver la necesidad

de hacer una comparación con otros procedimientos paraobtener avenidas para poder descartar o aceptar al modelo

obtenido en este traba+o para fines de extrapolaciones deeventos de diseño.

Re1erencia)

0.:<an=;a%, >., P. ?ordin, @. . Aeller, and F. B.

Francone, #0223*. "enetic 1rogrammingC 'n @ntroductionCHn the 'utomatic Evolution of -omputer 1rograms and its'pplications, organ 5aufmann.

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.





POLÍTICAS DE OPERACIÓN CON CURVAS GUÍA PARA EL MANEJO DEL SISTEMA DE

PRESAS DEL RÍO GRIJALVA

Mendoza Ramírez Rosalva3, Arganis Juárez Maritza L.1, 2 y Domínguez Mora Ramón1, 2 1 nstituto de ngeniería, !"AM. #di$i%io &. 'u(í%ulo )*3. '!. +el. &&- & 23 3 **. 2 /a%ultad de ngeniería,

!"AM. '!. 3 nstituto de ngeniería, !"AM, sede Morelia, +zintzuntzan 31*, 'olonia Lomas de 0ista ella, '&*4, Morelia, Mi%5. +el. ))3- 314112&

rmr67umas.iingen.unam.m89 MArganisJ6iingen.unam.m89 rdm67umas.iingen.unam.m8

INTRODUCCIÓN

#l sistema 5idroel:%tri%o %onstruido en el río ;ri<alva, alsureste de la Re7=(li%a Me8i%ana RM- /igura 1-, es uno delos más im7ortantes del 7aís, a7ortando %asi el )2 > del totalde la %a7a%idad instalada 7ara genera%ión de energía5idroel:%tri%a. #n M:8i%o e8isten varios sistemas5idroel:%tri%os ?ue o7eran en %as%ada, entre ellos desta%a el@istema del río ;ri<alva @R;- $ormado 7or las 7resasB LaAngostura elisario Domínguez-, %onstruida en el 7eríodo de

144C14&, '5i%oas:n M. Moreno +orres- edi$i%ada entre14 y 143, Mal7aso "etza5ual%óyotl- en el 7eriodo 14&4C14) y eEitas Fngel Al(ino 'orzo- terminada en 14. La/igura 2 muestra la dis7osi%ión de las 7resas ?ue %on$orman elsistema, se 7uede ver ?ue La Angostura y Mal7aso son las

7resas %on mayor %a7a%idad de regula%ión, %uentan %on una%a7a%idad =til de 1314 y 4** millones de m3,res7e%tivamente.

#l Río ;ri<alva es e8tremadamente %audaloso, 7rovo%a(ainunda%iones %ontinuamente antes de la e8isten%ia de las

7resas. #l (ene$i%io o(tenido %on este sistema de em(alsesreside en ?ue es el más im7ortante del 7aís desde el 7unto devista del a7rove%5amiento el:%tri%o, además de ayudar en el%ontrol del $lu<o 7ara evitar, en la medida de lo 7osi(le,

inunda%iones 7rin%i7almente en la 7lani%ie del estado de+a(as%o.

Figura 1. Localización del río Grijalva en la RM (fuente:

cuentame.inegi.org.mx, !1"

La o7era%ión ó7tima del @R; 5a sido o(<eto de estudio en elnstituto de ngeniería - desde la d:%ada de los noventasDomínguez et al, 1443-. #n 7arti%ular, en el aEo 2** segeneraron nuevas 7olíti%as de o7era%ión G- ?ue tomaron en%uenta los eventos 5idrológi%os o%urridos en el aEo 2**&, y enel 2**4 se determinaron nuevas reglas de o7era%ión,%onsiderando el %on%e7to de %urvas guía Arganis et al, 2**4-,

?ue son niveles ?ue la 'G"A;!A soli%ita ?ue no seane8%edidos, %on el $in de evitar riesgos aguas a(a<o de losem(alses. La metodología seguida en los estudios realizados

7ara determinar las 7olíti%as de o7era%ión ó7tima GG- delsistema, es la D#, la %ual 5a 7ro(ado ser una 5erramienta =tily via(le 7ara al%anzar la ma8imiza%ión o minimiza%ión, seg=nsea el %aso, de una $un%ión o(<etivo su<eta a restri%%iones a

7esar de lo %om7le<a ?ue :sta resulte "andalal et al, 2**-

Figura . #erfil del $i%tema &idroel'ctrica del Río Grijalva

()*+G+, !1"

#n este tra(a<o se analiza la in$luen%ia de dos %urvas guía,denominadas %urva guía alta ';A- y %urva guía (a<a ';-en la determina%ión de GG 7ara el mane<o del @R; usandoD# %on intervalos de tiem7o ?uin%enales. +ras 7láti%as %on

7ersonal de la '/#, se de%idió utilizar %omo (ase ini%ial la%urva guía 7ro7uesta en un estudio 7reliminar Arganis et al,2**4- además de retomar la %urva guía ?ue esta(le%e la'G"A;!A. ara %om7arar los resultados, las varia(les ?uese monitorean en %ada 7rue(a sonB la energía generada, el

alma%enamiento mínimo, y si 7resenta alg=n derrame o d:$i%iten el sistema de 7resas. Además se genera tam(i:n un ar%5ivode resultados en el %ual se tienen, si es ?ue los 5ay, los aEos enlos %uales las %ondi%iones 7ara los límites de las %urvas guíasde$inidas no se %um7len.

METODOLOGÍA

La Angostura y Mal7aso /igura 2- son las 7resas %on mayor%a7a%idad en el sistema9 %uentan %on un volumen =til de





1314 y 4** millones de m3, res7e%tivamente, ?ue resultamuy grande %om7arado %on el de '5i%oas:n 2&1 millones dem3- y eEitas 13* millones de m3-, 7or ello es 7osi(le tra(a<ar%on un sistema e?uivalente $ormado 7or las dos 7resas demayor %a7a%idad, 7ero %onsiderando la %arga dis7oni(le en lasdos restantes, así %omo el volumen de a7orta%ión de'5i%oas:n a Mal7aso. La $orma de o7erar de '5i%oas:n y

eEitas %onsiste 7rá%ti%amente en e8traer lo ?ue es des%argado 7or La Angostura y Mal7aso, 7ro%urando mantener %iertosniveles, de7endiendo de la :7o%a del aEo.

La 7rograma%ión dinámi%a esto%ásti%a toma en %uenta el%ará%ter aleatorio de los vol=menes de ingreso al em(alse. #lo(<etivo es ma8imizar el (ene$i%io es7erado MerHade et al,2**1-. ara lograrlo re?uiere de la de$ini%ión de una $un%ióno(<etivo ?ue logre o(tener, 7or una 7arte los má8imos

(ene$i%ios 7or genera%ión y, 7or otra la disminu%ión de loseventos no deseados, ?ue en este %aso sonB derrames,%ondi%iones de d:$i%it, su7erar los límites de la ';A y ?uedar

7or a(a<o de los valores de$inidos 7ara la ';.

Además de la $un%ión o(<etivo, se de$inen las restri%%iones del

7ro(lema y la meta $inal es o(tener las e8tra%%iones ó7timas,k I, %orres7ondientes al (ene$i%io ó7timo 7ara %ada 7resa,di%5as e8tra%%iones $inalmente se e87resan %omo vol=menesde agua a e8traer de %ada em(alse, de7endiendo del nivel en?ue se en%uentren y de la :7o%a del aEo. #n este

7ro%edimiento se realiza el %ál%ulo 5a%ia atrás, es de%ir, sede$ine un %ierto n=mero de aEos grande " 7or e<em7lo el%orres7ondiente a la vida =til del sistema-, des7u:s del %ual los

(ene$i%ios se %onsideran nulos, y se realiza el %ál%ulo desdeese aEo N 5asta el aEo 1.

ara %onsiderar ?ue los ingresos son aleatorios se toma en%uenta su $un%ión de densidad de 7ro(a(ilidades9 tam(i:n se%onsidera la 7ro(a(ilidad de transi%ión, es de%ir, de ?ue una

7resa 7ase de un estado de llenado i a un estado de llenado j,dada una %ierta e8tra%%ión k , y se tiene un 7ro%eso de de%isiónse%uen%ial. Al de$inir tam(i:n las restri%%iones del 7ro(lema,la a7li%a%ión de la D# 7ermitió o(tener las e8tra%%ionesó7timas, k I, ?ue %ondu%en al (ene$i%io es7erado ó7timo.

@e 7ro7uso %omo /G la ma8imiza%ión del valor es7erado del (ene$i%io total 7or genera%ión, im7oniendo 7enaliza%iones 7ord:$i%it o derrames en el sistema de 7resas $ormado 7or la 7resaLa Angostura tomando en %uenta la %arga dada 7or'5i%oas:n- y la 7resa Mal7aso tomando en %uenta a eEitas-,esto esB

= ∑ − − 1- 1K

DondeB E () es el o7erador del valor es7erado, i el su(índi%e?ue va de 1 al n=mero de 7resas "-, %on i igual a 1 7ara LaAngostura y 2 7ara Mal7aso. GE es la energía generada, Der

es la magnitud del derrame y Def la del d:$i%it, C der y C def sonlos valores de los %oe$i%ientes de 7enaliza%ión 7or derrame y 7or d:$i%it, res7e%tivamente.

ara tomar en %uenta las %urvas guía, se agregó la le%tura deun %oe$i%iente de 7enaliza%ión en el %aso de ?ue se re(ase';A- o se est: 7or a(a<o ';- de ellas en %ada uno de losem(alses. La /G se %al%ula a5ora %omoB

• ara el %aso de re(ase %urva alta-B @i

enton%es = − !

• @i el alma%enamiento ?ueda 7or a(a<o de la %urvaguía (a<aB @i " enton%es = − #

@iendo < el alma%enamiento al $inal de un intervalo de tiem7o,CA y CB son los %oe$i%ientes de 7enaliza%ión 7or re(asar la%urva alta y 7or ?uedar a(a<o de la %urva (a<a,res7e%tivamente.

La GG se o(tiene usando las siguientes e%ua%ionesre%ursivas del m:todo de la D#B

( )

-,,,-,

-,-,

B

-,-,

2211,,11,

22,11,

21I

11 1

21,

211

21

1

1

2

2

21

ji jib jibbpar

jiq jiq A

siendo

j j Bbpar Aii B

k k nk n

k nk n

n

NS

j

NS

j

k k n

+=

=

+∑ ∑= −= = 2-

y

-,-, 21

,

1,21I

12,1

21 j j Bmáx j j B

k k

nk k n −− = 3-

@iendo -, 21, 21 ii B k k n el (ene$i%io es7erado en la eta7a n

dadas las e8tra%%iones, k i, en %ada 7resa, qn,k las 7ro(a(ilidades de transi%ión de los estados ini%iales i a los$inales j, dadas las e8tra%%iones k , 7ara %ada eta7a,

-2

,1

I1

j jn

B−

el valor má8imo del (ene$i%io

%orres7ondiente a la e8tra%%ión ó7tima k Ien la eta7a n-!

ara o7timizar el n=mero de %ál%ulos la e%. 2K se reorganizó%omoB

-,I-,-,

-,

2111

22,11,1

21,,,

2

221

1

1

2121

j j B jiq jiq pb

siendo"

pbii B

n

NS

jk nk n

NS

j

k k nk k

n

−==

∑∑=

+= φ )-

yB

-,,,-,

-,-,-,

2211,,21

2,

11,11

1,21,,

21

2

22

1

1

1121

ji jib jiq

jib jiqii

k k n

NS

jk n

k n

NS

jk nk k n

∑

+∑=

=

=

φ

&-

ara resolver las e%ua%iones 3-, )- y &- el algoritmo deo7timiza%ión se divide en dos 7artes 7ara evitar %ál%ulos

re7etitivos9 en la 7rimera sólo se %al%ula el valor es7erado del (ene$i%io 7ara %ada eta7a usando la e%ua%ión &K, ?ue se re7itede un aEo a otro. #n la segunda 7arte, se su7one un valor

#rande de " ?ue 7uede %orres7onder a la vida =til delsistema-, el 7ro%eso de %ál%ulo ini%ia 5a%ia atrás, esto es, %onla =ltima eta7a del aEo " y en ella se su7onen los (ene$i%iosmá8imos I iguales a %ero. @e a7li%a la e%ua%ión )K 5asta?ue di$eren%ia entre la suma de los in%rementos de los

(ene$i%ios en dos aEos %onse%utivos %um7la %on unatoleran%ia 7e?ueEa 1*C en este %aso- o se al%an%e el n=mero





má8imo de itera%iones 1** es el límite ?ue se 7ro7uso en este%ao-. !na vez ?ue el 7ro%eso %onverge se guarda 7ara %ada

7resa y 7ara %ada eta7a, la e8tra%%ión ó7tima NI y el (ene$i%io total má8imo I.

Las %urvas guía alta y (a<a se de$inieron %on datos 7ro7or%ionados 7or las dos de7enden%ias $ederales en%argadasdel mane<o del @R;B la 'G"A;!A y la '/#9 la 7rimeraesta(le%e niveles má8imos de o7era%ión %on el $in de evitar

7osi(les a$e%ta%iones 7or derrames aguas a(a<o ';A- y laotra de$ine niveles mínimos ?ue 7ermitan tener una %argasu$i%iente 7ara genera%ión ';-.

ara simular el $un%ionamiento del sistema se usaron los datos?uin%enales de 14&4 a 2*1* 7ro7or%ionados 7or la '/#.

APLICACIÓN

Los vol=menes de ingreso mensual de 14&4 a 2*1* seanalizaron y se $ormaron gru7os %on medias aritm:ti%assimilares, ?uedando así el aEo dividido en seis eta7as, a sa(erB

a- eta7a 1B $ormada 7or los meses de enero, $e(rero, marzo,

a(ril y mayo. (- eta7a 2B tiene los meses de <unio y <ulio.

%- eta7a 3B %om7uesta 7or el mes de agosto.

d- eta7a )B integrada 7or el mes de se7tiem(re.

e- eta7a &B %on el mes de o%tu(re.

$- eta7a B agru7a los meses de noviem(re y di%iem(re.

#l intervalo de dis%retiza%ión O0- de la %a7a%idad =til de%ada 7resa se $i<ó en ** 8 1* m3, ?uedaron así enton%es 22estados 7ara La Angostura y 1 7ara Mal7aso.

ara las %urvas guía se o7tó 7or de$inir varias 7ara evaluar suin$luen%ia en la GG y los resultados ?ue :sta genera en la

simula%ión del sistema.ara %ada 7resa se de$inieron los límites de %ada %urva guía en%ada una de las eta7as en las ?ue se dividió el aEo, esto se 5izo%onsiderando los estadísti%os del %om7ortamiento 5istóri%o delas eleva%iones %on o(<eto de disminuir la su(<etividad en la

7ro7uesta de valores de %ada %urva. @e 7artió de los valoresini%iales, 7ro7or%ionados 7or la 'G"A;!A, 7ara la ';A y la'; de %ada 7resa y se 7ro%edió a o(tener una GG %on estas%ondi%iones, simular %on ella el $un%ionamiento del sistema y5a%er los a<ustes ?ue $ueran ne%esarios una vez analizadosestos 7rimeros resultados.

@e de$inieron los siguientes ensayos 7ara 7enalizar el re(ase oel ?uedar a(a<o de las %urvas guía en la e<e%u%ión de los

7rogramas 7ara determinar las GG del sistemaB

a- @e tomaron %omo 7unto de 7artida los valores de las';A y '; 7ara las 7resas 7ro7or%ionados 7or la'G"A;!A. @e de$inieron los 7rimeros valores 7ara

7enalizar en am(as %urvas re(ase o ?uedar a(a<o- en1**** unidades 7ara las dos 7resas.

-- Al analizar los resultados del ensayo a- se a<ustaronlos valores de las %urvas guía y se de<aron los mismosvalores 7ara 7enaliza%ión.

c- @e %am(ió la 7enaliza%ión de la 7rue(a -- a &*** enla '; 7ara am(as 7resas.

d- Los valores de la '; de la 7rue(a c- sedisminuyeron en 2O0 en am(as 7resas9 los valores de

7enaliza%ión usados $ueronB 1**** 7ara la ';A y &*** 7ara la (a<a.

e- Los valores de la 7rue(a anterior @e disminuyeron, 7ara las dos 7resas, en 1O0 los de la ';A. ara la ';se restaron &O0 en todas las eta7as e8%e7to en la denoviem(reCdi%iem(re en la ?ue la disminu%ión $ue de4O0, en la 7resa de La Angostura. ara Mal7aso serestaron en todas eta7as &O0.

f - +omando los resultados del ensayo anteriorB 7ara la 7resa de La Angostura se disminuyó en )O0 el valor dela ';A en la eta7a de <unioC<ulio y en un O0 7ara agosto9en la eta7a de noviem(re C di%iem(re se aumentó un O0.ara Mal7aso tam(i:n se disminuyó en 2O0 en la eta7ade enero a mayo y se aumentó en 1O0 la eta7a denoviem(reCdi%iem(re. La '; en La Angostura se

aumentó en 2O0 7ara eneroCmayo y agosto, 1O0 en <unioC<ulio, )O0 en se7tiem(re y o%tu(re y &O0 ennoviem(reCdi%iem(re. ara Mal7aso se tiene ?ueB seaumentó en 2O0 7ara las eta7as de agosto y noviem(reCdi%iem(re, )O0 en se7tiem(re y 3O0 en o%tu(re.

#n los ensayos e y f los valores de 7enaliza%ión 7ara las'; se mantuvieron en 1**** unidades 7ara la ';A y&*** 7ara la ';. ara %ada una de las 7rue(as des%ritasse muestran los valores de$inidos 7ara 7enalizar el re(aseo el ?uedar a(a<o de las %urvas guía +a(la 1-, y en la+a(la 2, los usados en estados- en %ada eta7a tanto 7arala ';A %omo 7ara la '; de %ada una de las 7resas.

a-la 1. /alore% 0ara lo% coeficiente% de 0enalización

rue(a

enaliza%ión ';A enaliza%ión ';

LaAngostura

Mal7aso LaAngostura

Mal7aso

a 1**** 1**** 1**** 1****

( 1**** 1**** 1**** 1****

% 1**** 1**** &*** &***

d 1**** 1**** &*** &***

e 1**** 1**** &*** &***

$ 1**** 1**** &*** &***





a-la . /alore% de la% G+ G2

!na vez de$inidas las 7rue(as, se %onstruyeron los ar%5ivos dedatos 7ara los 7rogramas de %óm7uto %on los ?ue se %al%ulanlas GG y se realiza la simula%ión %on<unta del sistema$un%ionando en %as%ada.

RESULTADOS

Los resultados de %ada 7rue(a se muestran en la +a(la 3. A

7esar de ?ue no se muestra el resultado 7ara el evento ded:$i%it 7or %uestiones de es7a%io y legi(ilidad en la ta(la 3-,%onviene desta%ar ?ue en ninguno de los %asos analizados se

7resenta. Los resultados muestran ?ue la energía totalgenerada 7romedio $lu%t=a entre un mínimo de )3 y unmá8imo %er%ano a los )4* ;P5Q?uin%ena. La 7rue(a ?uetiene el valor má8imo de genera%ión es la c, seguida de la - aun?ue entre ellas dos la di$eren%ia es 7ara $ines 7rá%ti%osnula-, y el valor mínimo se en%uentra en el ensayo e.Grdenadas en $orma de%re%iente res7e%to al resultado de este

7arámetro ?uedaríanB c, -, a, d, f y e.

a-la 3. Re%umen del funcionamiento del $&RG con la% 0rue-a%

definida% el regi%tro 4i%tórico (15657!1!"

Las 7rue(as a, -, c y d en las ?ue se dieron valores a la ';Ade am(as 7resas ?ue su7eran o igualan su "AMG generan lasmayores %antidades de energía 7ero tam(i:n son las ?ue

7resentan los derrames más altos la ?ue tiene el mayorderrame de las %uatro es la d, seguida de la -, luego la c y$inalmente la a-. #l valor 7romedio de la ';A 7ara LaAngostura en estas 7rue(as es de 21O0 donde 22O0 es el

valor del "AMG- y el de Mal7aso es de 1O0 siendo este elvalor del "AMG-9 7or otra 7arte, el valor medio de la ';

7ara La Angostura es de 1O0 y el de Mal7aso de 1*O0. #lmane<o 7ara no su$rir 7enaliza%ión 7or re(asar o ?uedar a(a<ode las '; se de(e %onservar entre los estados 1 al 21 en el%aso de La Angostura y entre el 1* y el 1 7ara Mal7aso.#stos valores le dan 7o%o margen a las GG 7ara %ontrolarade%uadamente el sistema 7ara 7rotegerlo de eventos nodeseados. Las 7rue(as a y - tienen los mismos valores de%oe$i%ientes de 7enaliza%ión9 la c y d 7enalizan %on la mitaddel valor del %oe$i%iente de %astigo de la '; de las 7rue(as a y -.

#l 7eor es%enario 7ara eventos de derrame se tiene %on la 7rue(a d en la ?ue %ada 7resa 7resenta un derrame similar en

magnitud ?ue re(asa los *** millones de m3

y ?uee?uivaldría a derramar 2* millones de m3 %ada aEo.

#l análisis de los resultados de %ada ensayo 7ermite ver ?uelos menores derrames se o(tienen %on las %ondi%ionesde$inidas 7ara la 7rue(a e %on 21&1 millones de m3 en

7romedio se derramarían )1 millones de m3 7or aEo-9 elalma%enamiento mínimo en todo el 7eriodo de simula%iónsería a7ro8imadamente el 3&> del volumen =til en LaAngostura y del 2)> en Mal7aso, es de%ir ?ue no se %orre elriesgo de ?ue las 7resas se va%íen.

La 7rue(a ?ue me<or desem7eEo tiene, en t:rminos de %um7lir%on el do(le o(<etivo im7uestoB %ontrol de eventos nodeseados y ma8imizar la genera%ión de energía el:%tri%a, es lae9 en ella el valor 7romedio de la ';A 7ara la 7resa de La

Angostura es de 1O0 y de 1&O0 7ara Mal7aso9 los de la'; se mantienen en O0 y en )O0, res7e%tivamente. #sto 7ermite un es%enario más am7lio de estados 7ara evitar 7enaliza%iones. ;enera un 3> menos del valor má8imo deenergía el:%tri%a logrado 7or la 7rue(a c 7ero redu%e en 7o%omás de 1**** millones de m3 el derrame ?ue 7resenta elmismo ensayo.

Las /iguras 3 y ) muestran los valores, 7ara %ada 7resa, de las';A y '; 7ara el me<or ensayo e- y se agregó %omore$eren%ia los valores del "AMG y "AM"G.

Figura 3. /alore% de la% G2 G2 definido% en el en%ao e.

LaAngostura Mal7aso LaAngostura Mal7aso La Angostura Mal7aso LaAngostura Mal7aso

eneCmay 22 1 1& 1) 1 1 1) 12

<unC<ul 2 1 1) 11 2* 1& 12 1*

ago 2 1 1& 1* 21 1& 12 4

se7 2 1 1 11 21 1 13

o%t 2 1 23 1) 22 1 1 1*

novCdi% 2 1 2& 1) 22 1 2) 13

';A ';


eneCmay 1 1 1) 12 1 1 12 1*

<unC<ul 2* 1& 12 1* 2* 1& 1*

ago 21 1& 12 4 21 1& 1*

se7 21 1 13 21 1 11

o%t 22 1 1 1* 22 1 1&

novCdi% 22 1 2) 13 22 1 22 11


eneCmay 1& 1& & 1& 13 4 &

<unC<ul 14 1) & 3 1& 1) 3

ago 2* 1) & 2 14 1) )

se7 2* 1& 1 2* 1& 1* &

o%t 21 1& 1* 3 21 1& 1)

novCdi% 21 1& 13 22 1 1

e f

a -

eta7a

';A '; ';A ';

c d

eta7a

';A ';

eta7a

';A '; ';A ';

8nergía total

G94;uincena

%uma La +ngo%tura Mal0a%o La +ngo%tura Mal0a%o

a )).&2 &&).2 )&*.*4 12234.&) *.**

- )4.1 2*.** &&.* 324&. 41.3

c )4.& 12).41 &&.* 32&. 4*3.

d )2.& )14.&2 )434.1) 3&*.3 233.&&

e )3.21 )1*.) 2311.*2 &.3) 1&).)2

f ).3) )&1.3) 3). 12&.4* 3*31.3

#))

+lmac mínimo <errame

(1!= m

3" (1!

= m

3"

*

&

1*

1&

2*

2&

eneCm ay <unC<ul a go se7 o%t novCdi%

e % t a d o %

eta0a%

#re%a La +ngo%tura

CGA

NAMO

CGB

NAMINO





Figura >. /alore% de la% G2 G2 definido% en el en%ao e.

Las /iguras & a muestran los 7romedios de las varia(lesmonitoreadas en los &2 aEos ?ue se simularon, 7ara los seisensayos de$inidos.

Figura 6. <errame total 0romedio en el 0roce%o de %imulación del

$&RG.

Figura =. 8nergía total 0romedio en el 0roce%o de %imulación del

$&RG.

Figura ?. +lmacenamiento mínimo 0romedio en el 0roce%o de%imulación del $&RG.

CONCLUSIONES

ara al%anzar el e?uili(rio entre ma8imizar la genera%ión deenergía y minimizar la 7resen%ia de eventos no deseados tales%omo el d:$i%it y el derrame, adi%ionando un %astigo 7or

su7erar o ?uedar a(a<o de las %urvas guía, se 5i%ieron ensayos de$iniendo las %urvas alta y (a<a tomando %omo (aselos valores usados 7or la '/# y la 'G"A;!A.

Los resultados ?ue las simula%iones arro<an %on %ada una delas GG 7ro(adas son ?ue en general si los valores dealma%enamiento son iguales o mayores al "AMG en las ';A,se logran valores má8imos de genera%ión de energía el:%tri%a

7ero se 7ierde el %ontrol en los derrames.

#l valor 7romedio del alma%enamiento mínimo 7ara todos losensayos es su7erior al )&>, %on lo %ual se logra mantener a las

7resas en niveles ?ue garantizan ?ue no se va%ían.

Los valores de los límites má8imo y mínimo de %ada una delas %urvas guía ';A y ';-, de$inen el universo de estados

7ermisi(les sin %aer en las %ondi%iones de 7enaliza%ión 7ero

las 7rue(as mostraron ?ue no es sen%illo en%ontrar estos 7arámetros. A?uí se o7tó 7or 7artir de valores de$inidos 7orlas de7enden%ias $ederales ?ue mane<an el sistema e ira<ustando en %ada ensayo los valores de %ada %urva guía.

De los seis ensayos ?ue se 5i%ieron se logró o(tener el ?ueme<or %on%ilia el do(le o(<etivo 7lanteado 7ara o(tener la

7olíti%a de o7era%ión ?ue 5a%e ó7timo el $un%ionamiento del@R;.

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*

2

)

.

3

1*

12

1)

1.

13

eneCma y <unC<ul a go se7 o%t novCdi%

e % t a d o %

eta0a%

#re%a Mal0a%o

';A

"AMG

';

"AM"G

*

2***

)***

.***

3***

1****

12***

1)***

1.***

a ( % d e $

m i l l o n e % d e m e t r o % c C - i c o %

<errame total

).*

).&

)D*

)D&

)3*

)3&

)4*

)4&

a ( % d e $

G D 4 : ; u i n c e n a

8nergía total 0romedio





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Introducción

Las inundaciones son el fenómeno natural adverso másfrecuente y extendido a nivel mundial, provocando cada añocuantiosas pérdidas materiales y numerosas víctimas mortales(Naciones Unidas, 20!" #l enfo$ue tradicional para a%ordaresta amena&a 'a consistido en la eecución de o%ras de defensade tipo estructural, %ien para reducir los caudales puntacirculantes en un determinado tramo mediante em%alses delaminación o conducciones de %y)pass o %ien para incrementarla capacidad 'idráulica del cauce mediante canali&aciones odi$ues de contención"

#ste tipo de soluciones, aun$ue válidas para reducir el ries*o

en una determinada &ona, presentan una serie deinconvenientes (+und&eic&, ---! como son. ! su coste, enocasiones excesivo, 2! su elevado pla&o de eecución, comoconsecuencia de la necesidad de disponer de un adecuadodiseño y de los correspondientes permisos administrativos, dela existencia dificultades constructivas o de pro%lemas deinte*ración ur%anística, /! su impacto en el ecosistema fluvial,con alteraciones morfodinámicas $ue pueden lle*ar a ser muyimportantes y ! su contraproducente efecto educativo so%re la

po%lación, tendente perpetuar políticas de ocupación de lasllanuras aluviales insosteni%les a lar*o pla&o"

Las autoridades 'idráulicas a nivel mundial, conscientes deesta pro%lemática, están optando cada ve& más por impulsarotro tipo de medidas no estructurales (1imonovic, 2002! como

por eemplo la modificación de le*islaciones ur%anísticas, la potenciación de se*uros o la implantación de los denominados1istemas de lerta 3emprana (13! o 1istemas de yuda a la4ecisión (14! en avenidas" #stos 5ltimos suponen además la5nica solución con una importante componente activa, dado$ue su o%etivo 5ltimo es adelantarse a la ocurrencia de lascrecidas ('mad y 1imonovic, 2006!, emitiendo alertas oincluso operando em%alses de forma $ue, por un lado, losservicios de emer*encia consi*an miti*ar los futuros dañosmediante evacuaciones preventivas y actuaciones de refuer&otemporal de ri%eras, y por otro lado, las autoridades'idráulicas consi*an reducir los caudales circulantes en tramosfluviales re*ulados mediante sueltas preventivas $ueincrementen los res*uardos disponi%les para laminación en losem%alses"

Los 13714 re$uieren además de una inversiónrelativamente pe$ueña y de un pla&o de implantación reducidoen comparación con las soluciones estructurales" 8or otro lado,

poseen un impacto am%iental nulo y un ám%ito de aplicaciónespacial muy amplio" #n consecuencia, se caracteri&an por unratio coste7%eneficio muy favora%le, lo $ue les convierte enuna opción muy desea%le para a%ordar de manera *lo%al el

pro%lema de las inundaciones a nivel de cuenca o re*ión(9sc'au y +:ppers, 200/!

8ara poder ilustrar de manera más clara la potencialidad deeste tipo de 'erramientas, en el presente artículo se reco*e en

primer lu*ar la ar$uitectura %ásica so%re la $ue descansanestos sistemas, para posteriormente detallar una aplicación

práctica a la prevención de inundaciones en la ;omunidadutónoma del 8aís <asco, en el Norte de #spaña"

Arquitectura básica de un SAT/SAD

Objetivo

#l o%etivo principal de un 13714 es efectuar un pronóstico 'idroló*ico, es decir, esta%lecer en adelanto loscaudales $ue circularán por la red fluvial de una determinadare*ión o cuenca, y compararlos con una serie de um%rales

asociados a una red de control u%icada en puntos estraté*icos,cuya superación implicará una serie de consecuencias para la po%lación" ;onocidas estas consecuencias, se pueden emitirlas correspondientes alertas e iniciar las actuaciones previstasen los planes de contin*encias vi*entes con un mayor tiempode preaviso (;arsell et al., 200!

Componentes

Los componentes %ásicos de un 13714 necesarios para poder conse*uir el fin anterior se reco*en en la =i*ura " #n primer lu*ar se re$uiere un conocimiento ex'austivo de la'idrolo*ía de la cuenca, $ue permita disponer en cual$uiermomento de una ima*en precisa de su situación actual y de su'istoria más reciente" #sta información es %ásica para poder,tanto esta%lecer la superación de um%rales como austar

modelos matemáticos de simulación a emplear en la fase de predicción"

Figura 1. Componentes principales de un SAT/SAD

8or tanto, se de%e disponer de una red de se*uimiento entiempo real compuesta al menos por.

• #staciones meteoroló*icas $ue controlen las precipitaciones re*istradas y la evolución de latemperatura"

Previsión

meteorológica

SAT/SAD

Interface

Datos

hidrometeorológicos

en tiempo real / Radar

Base de

datos

Comunicación

externa

Modelos

matemáticos

Predicción

hidrológica

Superación de

umbrales

SISTEMAS DE AYUDA A LA DECISIÓN EN AVENIDAS

>scar de ;os ?ier , 4avid >cio ?oreno y @uillermo ;olla&os

(! 1#N#A Bn*eniería y 1istemas 1"" vda" 9u*a&árte, C6" D-/0 E @etxo (#spaña!

oscar"decosFsener"es, david"ocioFsener"es, *uilermo"colla&osFsener"es





• #staciones de aforo $ue controlen la evolución de loscaudales circulantes a través de la aplicación de curvas de*asto correctamente cali%radas a las lecturas de nivel dea*ua en una determinada sección 'idráulica"

• #staciones limnimétricas en los em%alses existentes, cuyore*istro pueda ser transformado en volumen almacenado y

sueltas por aliviadero de superficie"#n caso necesario, la red anterior puede completarse conevaporímetros $ue midan la capacidad de la co%ertura ve*etalde extraer 'umedad del suelo, nivómetros $ue permitanesta%lecer el espesor de la co%ertura de nieve en &onas altas ylisímetros $ue proporcionen medidas directas del *rado de'umectación del suelo"

dicionalmente, resulta recomenda%le disponer de camposespaciales de precipitación o%tenidos a partir de imá*enes deradar meteoroló*ico mediante la correspondiente conversiónde la reflectividad en lluvia" ;on su concurso se consi*uensuplir las carencias siempre presentes en la distri%ución*eo*ráfica de cual$uier red pluviométrica, posi%ilitandoconocer con exactitud la varia%le más determinante en la

simulación 'idroló*ica de una crecida (Goss y Lee, --C!3oda esta información 'idrometeoroló*ica de%e ser procesadaantes de su empleo" Usualmente el tratamiento de los datosincluye la%ores de validación automática para la detección devalores anómalos, el completado de la*unas en la informacióny la interpolación espacial de la misma" Las series temporalesresultantes de%en ser convenientemente almacenadas en una

%ase de datos dedicada $ue facilite su consulta a posteriori ysu exportación a distintos formatos de intercam%io"

#l se*undo *ran componente de los 13714 son losmodelos de simulación 'idroló*ica, $ue de%en ser capaces derepresentar de manera adecuada la realidad para, partiendo dela información meteoroló*ica, estimar los caudales circulantesen todos los puntos de interés" 4urante el periodo de

o%servación 'istórica, los modelos 'idroló*icos se alimentande datos de precipitación y evapotranspiración, derivada éstade la temperatura o medida directamente, y en ocasiones detemperatura, en los casos en los $ue pueden producirsefenómenos de acumulación)fusión nival" 1us resultados soncomparados con las lecturas de caudal en los puntos decontrol, pudiéndose proceder a su auste si se detectandesviaciones importantes" 8or motivos operativos esaconsea%le limitar este auste en tiempo real a al*oritmosmatemáticos de corrección del error, $ue caractericen lanaturale&a de las diferencias o%servadas y apli$uen lastendencias esta%lecidas al periodo de predicción (?adsen et

al., 2000!" 1in em%ar*o, para $ue estas técnicas de correcciónde error resulten eficaces y fia%les en predicción, se de%enminimi&ar las posi%les diferencias entre realidad y simulación,

aspecto $ue se consi*ue efectuando una cali%ración previa delos modelos matemáticos para un conunto representativo deeventos 'istóricos"

#n *eneral, en los 13714 es preferi%le el empleo de másde un modelo 'idroló*ico por cuanto su elección es fuente deincertidum%re en la medida $ue cual$uier simulaciónmatemática a la realidad física es aproximada" 4e esta manera,si distintos modelos responden de manera similar a una seriede estímulos externos, se podrá esta%lecer una predicción conmayor fia%ilidad y viceversa"

4ado el o%etivo del cálculo, no resulta desea%le la aplicaciónde modelos de evento, pues los al*oritmos para la simulaciónde la infiltración $ue incorporan, como el del n5mero de curvadel 1;1 o la formulación de Horton, necesitan esta%lecer a

priori la condición de 'umedad inicial, lo $ue resulta muycomplicado, y no permiten la descar*a del suelo tras un

periodo de lluvia, invalidando su empleo en tormentas con una

distri%ución temporal complea (Iert'et et al., 200-! 8or elcontrario, los modelos de simulación continua, %ienconceptuales tipo tan$ue o %ien físicamente %asados, seadaptan %ien a las necesidades de los 13714, permitiendosimular de forma completa la fase terrestre del ciclo'idroló*ico, en especial los ciclos de 'umectación7drenae dela capa superior del suelo y de car*a7descar*a de acuíferos" 4eesta forma, no se re$uiere definir la condición 'idroló*ica de

partida de cada evento, sino $ue ésta es calculada por el propiomodelo en cada instante y mantenida a lo lar*o del tiempo enespera de la lle*ada de las precipitaciones (Linsley, -D2!"

>tra decisión importante a la 'ora de esco*er los modelos'idroló*icos a aplicar en es el tipo de tratamiento $ue ofrecen

para considerar la varia%ilidad espacial tanto de las varia%les

meteoroló*icas como de las propiedades 'idroló*icas delterritorio" 8or un lado, los modelos a*re*ados suponen el promediado a nivel de cuenca o su%cuenca de varia%les y parámetros, lo $ue disminuye su representatividad y limita lao%tención de caudales a los puntos de inte*ración" ;omocontrapartida resultan de fácil confección y cali%ración, y

presentan *ran a*ilidad de cálculo, por lo $ue resultanindicados si se desean o%tener resultados rápidos en cuencasde *ran tamaño (;arpenter y @eor*aJaJos, 2006!" 8or otrolado, los modelos distri%uidos reducen la escala de tra%ao anivel de celda, con un tamaño esco*ido por el usuario" 4e estaforma permitan incorporar las diferencias de comportamientodentro de una cuenca en función de los cam%ios en laco%ertura ve*etal, la oro*rafía, el tipo de suelo o el tipo desu%strato rocoso" demás, resultan indicados cuando existen

diferencias importantes en la distri%ución de las precipitaciones, pues son capaces de alimentarse de campos delluvias o%tenidos por interpolación espacial de pluviómetros,

por o%servación en radar meteoroló*ico o por la com%inaciónde am%os" 1u ela%oración re$uiere de un meor conocimientodel territorio y es más complea, al i*ual $ue su cali%ración"1in em%ar*o, si reco*en de manera precisa la variaciónespacial de los principales parámetros $ue intervienen en la*eneración de escorrentía, como por eemplo la capacidad dealmacenamiento superficial, la saturación, la capacidad decampo o la conductividad 'idráulica, y su comportamiento esaustado satisfactoriamente en un punto de control de unacuenca, permiten la o%tención de caudales en otros puntos delterritorio con una *rado de fia%ilidad elevado (%%ott yAefs*aard, --6!

#n caso de existencia de em%alses, es necesario $ue losmodelos 'idroló*icos anteriores incorporen tam%iénal*oritmos de laminación" #stos al*oritmos de%en ser lo másflexi%les posi%les dado $ue de%en permitir esta%lecerestrate*ias compleas de explotación de sus ór*anos dedesa*:es, como las usualmente aplicadas a la realidad" #ste'ec'o o%li*a en ocasiones a pro*ramar soluciones particularesno contempladas en los pa$uetes comerciales" 8or 5ltimo, sede%e valorar la necesidad de $ue los modelos permitan lasimulación completa de la traslación de la onda de avenida en





cauce, pues en ocasiones las aproximaciones a las ecuacionesde 1aint)<enant, como la onda cinemática o el método de?usJin*um, no son suficientes para reflear la capacidad delaminación de las llanuras de inundación"

#n cual$uier caso se $uiere recalcar los %eneficios derivadosde una cali%ración ex'austiva de estos modelos, incluyendo unn5mero importante de eventos 'istóricos y de distintanaturale&a, como meor *arantía de la calidad de las

predicciones finalmente o%tenidas" sí, en la medida $ue seconsi*a con un mismo conunto de parámetros representardiferentes situaciones, aumentarán las posi%ilidades dedisponer de una estimación certera de los caudales asociados aun evento futuro y desconocido"

Una ve& $ue se disponen de modelos 'idroló*icos fia%les y deinformación en tiempo real para alimentarlos, el tercerre$uerimiento de los 13714 son las previsionesmeteoroló*icas, $ue pueden ser de dos tipos. ! procedentesde modelos climáticos numéricos re*ionales anidados en otrosde mayor escala y 2! derivadas de proyecciones de datos radaren función de los vientos dominantes" Las primeras suelencomprender típicamente varios días y poseen las

incertidum%res usuales de las modeli&aciones matemáticas, eneste caso incrementadas por la compleidad de los fenómenosatmosféricos" Las se*undas sólo alcan&an varias 'oras yre$uieren un periodo de auste importante 'asta alcan&arresultados confia%les" #n am%os casos y partiendo de lasituación 'idroló*ica actual, estas previsiones permitenalimentar a los modelos 'idroló*icos y esta%lecer la evolución

pro%a%le de los caudales circulantes" 4ado $ue estacomponente es la principal causa de error en las predicciones'idroló*icas, se puede incorporar a los 13714 las

previsiones meteoroló*icas de varios modelos o las procedentes de un mismo modelo al $ue se añaden pe$ueñas pertur%aciones de las condiciones iniciales" #l conunto deestas previsiones permitirá o%tener distintos valores del caudalen diferentes 'ori&ontes temporales, lo $ue posi%ilitará ladefinición de su pro%a%ilidad en función de su *rado dedispersión (;loJe y 8appen%er*er, 200-!"

simismo, resulta aconsea%le $ue los sistemas permitan a losoperadores definir escenarios de precipitación

particulari&ados, del tipo $ue pasaría si, con los $ue se puedantestar las consecuencias de la ocurrencia de determinadosvalores de la precipitación a corto pla&o" #stos escenarios

pueden en*lo%ar tam%ién diferentes estrate*ias de sueltas enem%alses, de forma $ue se pueda esta%lecer la operativaóptima de los mismos para limitar los posi%les daños a*uasa%ao"

#l 5ltimo componente de los 13714 está formado por lasconsecuencias asociadas a la ocurrencia de un determinadocaudal, es decir, por la ma*nitud y u%icación de los dañosespera%les" Una alternativa para incorporar este aspecto es lasimulación 'idráulica en tiempo real del tránsito de loscaudales previstos a partir de la caracteri&ación *eométrica delos tramos de interés" #sto permitiría conocer la evolucióntemporal de la &ona inunda%le en las próximas 'oras7días, $uesuperpuesta so%re una carto*rafía de daños en la $ue seidentifi$uen los elementos vulnera%les, proporcionaría unainformación vital a los servicios de emer*encia para iniciar lasmedidas de miti*ación oportunas" 1in em%ar*o, las elevadasexi*encias computacionales de las simulaciones 'idráulicas,

desaconsean en la mayoría de los casos esta forma de proceder" Una posi%ilidad más realista es la definición devarios um%rales de alarma asociados a un punto de control"#stos um%rales pueden corresponder a caudales cuyaocurrencia supondría la inundación de determinadoselementos o áreas, y $ue a estos efectos de%en ser calculados a

priori" 4e esta manera se facilita la *estión 'idroló*ica en

tiempo real de una re*ión o cuenca extensa en la $ue existannumerosos puntos conflictivos, pues en cada instante se puedeconocer en $ué &onas y cuándo se prevé la superación delum%ral de inicio de daños" #n la =i*ura 2 se incluye unes$uema de operación típica de un 13714"

Figura 2. Operación típica de un SAT/SAD

Estructura

;omo 'a $uedado de manifiesto anteriormente, lasoperaciones re$ueridas para efectuar una predicción'idroló*ica no son compleas pero sí repetitivas y numerosas"demás implican el traspaso de una *ran cantidad deinformación, lo $ue siempre es fuente de posi%les errores" #n

consecuencia son suscepti%les de automati&ación, lo $ueredundará en una mayor a*ilidad y fia%ilidad, permitiendodisponer de un mayor tiempo para el análisis y el desarrollo deactuaciones de protección"

4e%ido a esto, los 13714 se de%en articular alrededor de pa$uetes informáticos de los $ue existen varias opciones en elmercado" #stos pro*ramas, a los $ue denominaremos *estoresde eventos, pueden ser confi*urados mediante la definición dedistintos fluos de tra%ao en función de las necesidadesespecíficas de cada caso, pero en *eneral presentan lasi*uiente estructura.

• La red 'idrometeoroló*ica y el radar meteoroló*icocaptan el estado actual de la cuenca y lo envían vía radio,@1?7@8A1, satélite u otros al ;entro de ;ontrol" 1e

recomienda esta%lecer formas de comunicaciónredundantes y lo más se*uras posi%les, incluso en caso desituaciones extremas"

• La información es importada por el *estor de eventosdesde sus formatos nativos en un intervalo prefiado,

procediéndose posteriormente a su tratamiento yvalidación, $uedando finalmente almacenada en una %asede datos externa y enviándose en los formatos re$ueridosa los modelos 'idroló*icos"





• Los or*anismos7a*encias meteoroló*icas envían sus previsiones al ;entro de ;ontrol" #l *estor de eventos lasimporta, procesa y envía a los modelos 'idroló*icos"

• ;on una frecuencia predeterminada o a petición delusuario, el *estor de eventos eecuta todos los modelos'idroló*icos disponi%les" Los resultados en el periodo

'istórico son comparados con la realidad y se procede alauste de la función de error" #sta función es aplicada al periodo de predicción y se o%tiene la evolución futura delos caudales en los puntos de interés"

• #l *estor de eventos compara la predicción con losum%rales esta%lecidos" #n caso de superación emite lascorrespondientes alarmas, pudiéndose proceder al envíode avisos vía correo electrónico o 1?1"

• #l estado 'idroló*ico de la cuenca simulado por losmodelos para el momento actual es almacenado y servirácomo inicio para simulaciones futuras"

Los re$uerimientos informáticos para desarrollar estar tareassuelen ser elevados, por lo $ue se recomienda implantar elsistema en servidores dedicados y con alimentación de ener*ía

ase*urada en caso de caída de red" dic'os servidores puedenconectarse 8;s clientes con los $ue los operadores puedenacceder a la información reci%ida y a los resultados *enerados,$ue son compartidos por todos" simismo, pueden efectuar

prue%as en modo local y pu%licar los resultados en el servidoren caso de ser validados" La estructura informática típica deesta confi*uración se presenta en la =i*ura /"

Figura 3. Estructura de un SAT/SAD en clienteser!idor

Caso ráctico

Región de estudio

#l 8aís <asco se u%ica al norte de la 8enínsula B%érica,a%arcando una superficie de K2/ Jm2" 8resenta dos &onas*eo*ráficas %ien diferenciadas. una situada al Norte de la

;ordillera ;antá%rica, $ue recorre la re*ión de #ste a >este auna distancia de entre /0 y C0 Jm del >céano tlántico, y $ue presenta un oro*rafía escarpada compuesta por varios valles paralelos de pendiente moderada, y otra situada al 1ur, so%rela ?eseta ;astellana y a una altitud de unos C00 m"s"n"m, $uees comparativamente muc'o más plana" 4esde el punto devista climático, la &ona septentrional posee un clima mástemplado y '5medo, muy influenciado por el efectotermorre*ulador del mar" #n *eneral se alcan&an

precipitaciones anuales por encima de los 000 mm7año" La

&ona meridional posee un clima continental con temperaturasmás extremas y menor pluviosidad"

Normalmente la precipitación acontece por la advección desdeel N de %orrascas ori*inadas en el tlántico Norte y $uec'ocan con las laderas de la ;ordillera ;antá%rica provocandolluvia uniforme y con intensidades moderadas" No o%stante, enocasiones se producen fenómenos convectivos extremos por lacom%inación de aire frío en altura con temperaturas altas en lasuperficie del océano, provocando crecidas torrenciales con unelevado ries*o para la po%lación, como las ocurridas en*osto de -D/ y Noviem%re de 20" #n la &ona 1ur yde%ido a la altitud, son frecuentes episodios de lluviamoderada en coincidencia con la fusión s5%ita de la nieveacumulada, resultando tam%ién en caudales elevados" Lasituación se 'a a*ravado en las 5ltimas décadas por unaocupación masiva de las llanuras de inundación, instaurandoun modelo ur%anístico en el $ue las medidas de protecciónestructurales resultan costosas y administrativamentecompleas" 8or otro lado, el tamaño de las cuencas y suelevada pendiente implica tiempos de concentraciónreducidos, $ue suponen tiempos de aviso muy pe$ueños desde

$ue las crecidas se perci%en en la red 'idrométrica existente"La *encia <asca del *ua, consciente de esta pro%lemática,decidió en 200 desarrollar un 1istema de yuda a la 4ecisión$ue le permitiera coordinar de manera efica& la *estión de lascrecidas, proporcionado predicciones 'idroló*icas tempranascon las $ue miti*ar los efectos adversos de las inundaciones"8ara este proyecto 'a contado con la asistencia técnica de1#N#A Bn*eniería y 1istemas 1"" #n total se 'animplementado predicciones en 2 cuencas 'idro*ráficas $uesuponen la práctica totalidad de la superficie del territorio"

Red de control y predicciones meteorológicas

La 4irección de tención de #mer*encias y ?eteorolo*ía del@o%ierno <asco en cola%oración con las 4iputaciones =orales*estiona y mantiene desde principios de si*lo una red

'idrometeoroló*ica compuesta por DD estaciones con lecturade precipitación y temperatura, de las $ue 6 disponen delectura de nivel con su correspondiente curva de *asto (ver=i*ura !"

Figura ". #ed $idrometeorológica en tiempo real del %aís &asco





Las comunicaciones se reali&an a través de una red de radiomallada 3#3A" simismo, la ;onfederación Hidro*ráficadel #%ro posee en la &ona meridional del 8aís <asco 0estaciones $ue incluyen medidas de nivel y caudal vertido enlos importantes em%alses de Ulli%arri y Urruna*a"

1e dispone tam%ién de un radar meteoroló*ico 4oppler en el?onte +apildui (K m"s"n"m"! capa& de estimar laintensidad de la lluvia a través de su reflectividad y lavelocidad del viento" Utili&a tecnolo*ía de polari&ación dual,lo $ue permite distin*uir las *otas de lluvia del *rani&o onieve" Los campos de lluvia *enerados se com%inan y corri*enmediante comparación con una interpolación espacial de losdatos puntuales o%tenida con Jri**in* (ver =i*ura C!" Ladistri%ución espacial compuesta se suministra con frecuencia'oraria en formato Net;4="

Figura '. E(emplo de campo de llu!ias com)inado

radar*plu!iómetros

8or 5ltimo, cada día se *enera una previsión meteoroló*icare*ional mediante modelo numérico atmosférico $ue

proporciona un raster de precipitación y temperatura durantelos / días si*uientes con intervalo 'orario y dos resoluciones.una con tamaño de celda de 2K Jm para todo el 8aís <asco(ver =i*ura 6! y otra de mayor precisión con tamaño de celdade - Jm en la &ona septentrional"

Figura '. E(emplo de pre!isión meteorológica de llu!ia.

Modelos hidrológicos

8ara la simulación 'idroló*ica de las cuencas con posi%lesdaños potenciales por inundación en el 8aís <asco se 'anesco*ido dos modelos de tipo continuo y diferentescaracterísticas espaciales. el 3#3B1 de la Universidad8olitécnica de <alencia y en N? del 4anis' HydraulicsBnstitute" 4ado el intervalo temporal de las previsionesmeteoroló*icas y de los datos radar, se decidió esta%lecer un

paso de cálculo 'orario, $ue resulta suficiente para emitiravisos a las &onas en ries*o, situadas mayoritariamente en lostramos medios y %aos de los ríos"

#l modelo 3#3B1, de tipo distri%uido y conceptual, supone lasimulación simplificada y a nivel de celda de la fase terrestredel ciclo 'idroló*ico mediante la lineali&ación de lasecuaciones diferenciales $ue dominan los distintos procesosimplicados" ;ada celda aparece representada por cincotan$ues dispuestos de manera vertical y $ue se relacionan conla co%ertura nival, el almacenamiento estático (intercepción Mdetención M 'umedad capilar!, la escorrentía superficial, elalmacenamiento *ravitacional con el fluo su%superficialasociado y el acuífero con el fluo %ase asociado (<éle&,

200!" La infiltración es función exclusiva de la cantidad dea*ua disponi%le en superficie y de la conductividad del suelo,supuesta ésta constante e independiente del contenido de'umedad del suelo, y afectada por un factor corrector idéntico

para toda la cuenca" La traslación de los 'idro*ramas por lared fluvial se desarrolla mediante la denominada >nda;inemática @eomorfoló*ica, en la $ue la forma de la secciónde cauce depende de su posición relativa en la cuenca" Lavelocidad de onda aparece directamente afectada por un factorcorrector constate a nivel de cuenca" La distri%ución espacialde los tres parámetros fundamentales $ue dominan el modelo.la altura de a*ua 5til (Hu!, la conductividad 'idráulica delsuelo (Js! y la capacidad de percolación (Jp! fue efectuada por8uricelli (200/! y aplicada con éxito para la estimación derecursos 'ídricos superficiales el ám%ito del 8aís <ascomediante el correspondiente auste de varios factorescorrectores (<éle& et al", 200-!

8or otro lado, el modelo N? puede ser clasificado como detipo conceptual y a*re*ado, con un re$uerimiento moderadode información de partida" #s capa& de descri%ir de formasimplificada y continua la fase terrestre del ciclo 'idroló*icoen sus distintos componentes mediante la estimación delcontenido de a*ua en tan$ues relacionados entre sí, $uerepresentan elementos físicos de la cuenca (4HB, 200D!" Latraslación de los 'idro*ramas en los cauces se reali&amediante el softare 'idrodinámico ?B+#), uno de los másextendidos a nivel mundial y $ue permite resolver lasecuaciones de 1aint)<enant en una dimensión o %ien aplicaral*una simplificación de las mismas" Los parámetros %ásicos

del modelo. máximo contenido de a*ua en el almacenamientosuperficial (Umax! y en la &ona de raíces (Lmax!, coeficientede escorrentía superficial (;of!, constantes temporales delinterfluo (;+if! y fluo %ase (;+%f! y um%rales de saturación

para la producción de escorrentía superficial (3of!,su%superficial (3if! y su%terránea (3%f!, no se estiman a partirde propiedades físicas del territorio sino $ue de%en serdirectamente cali%rados, por lo $ue poseen un escasosi*nificado físico"





m%os modelos, 3#3B1 y N? cuentan con al*oritmos deacumulación)fusión de nieve %asados fundamentalmente en elmétodo del índice térmico o *rado)día (?artinec, -60!" #l

proceso de cali%ración de estos modelos supuso la simulaciónde un n5mero varia%le de eventos (entre 2 y en función dela cuenca! y la aplicación tanto de al*oritmos automáticoscomo de un auste manual final" 8ara la determinación de las

condiciones de 'umedad al inicio de cada evento se efectuóuna simulación diaria de un período antecedente losuficientemente lar*o" La valoración del comportamiento delos modelos se investi*ó mediante la o%tención del coeficientede eficiencia de Nas' y 1utcliffe (-K0! o A 2, ponderando conun mayor peso las crecidas de mayor entidad" #l coeficienteA 2 es usado com5nmente para la evaluación de modelos'idroló*icos dado $ue involucra estandari&ación de lavarian&a residual y su valor esperado no cam%ia con lalon*itud del re*istro o la ma*nitud de la escorrentía" #n*eneral, se consideran acepta%les valores superiores a 0,6 yexcelentes si se alcan&a 0,D (Ieven, 2000!" dicionalmente secalculó el error al pico"

;omo resultado de este proceso se o%tuvo un conunto 5nico

de parámetros por cuenca $ue *lo%almente conse*uía unmeor auste a la realidad o%servada" 4e esta forma se*aranti&ó $ue los modelos presentasen importantescapacidades predictivas" #n el caso del modelo 3#3B1 y dado$ue éste descansa en / mapas de parámetros estimados demanera 'omo*énea a lo lar*o del cada cuenca, resulta facti%leo%tener caudales en puntos no aforados con la suficientefia%ilidad (Ieven, -DC!" demás, los modelos 3#3B1consi*uieron en *eneral meores austes $ue los N? (ver=i*ura 6!, lo $ue puede explicarse por la mayorrepresentatividad física de sus parámetros"

Figura +. E(emplo de cali)ración del modelo TET,S en la estación

de a-oros de A)usu cuenca ,)aia)al0

Inundabilidad y umbrales de alerta

4esde las inundaciones de *osto de -D/ el @o%ierno <asco'a impulsado la caracteri&ación de la inunda%ilidad delterritorio a través de distintos estudios $ue 'an a%ordado lasimulación 'idráulica de aproximadamente 000 Jm de cauceen ré*imen permanente *radualmente variado mediante elsoftare H#;)A1 y su predecesor H#;)2" Aecientemente y

para satisfacer los re$uerimientos de la 4irectiva #uropea deBnundaciones, se 'a iniciado la revisión de estos tra%aos conuna caracteri&ación *eométrica más detallada %asada en

tecnolo*ía LB4A" #n el momento actual este proyecto estáen curso, 'a%iéndose completado su primera fase consistenteen la #valuación 8reliminar del Aies*o de Bnundación, $ue 'adado como resultado la selección de DK Oreas de Aies*o8otencial 1i*nificativo"

falta de los culminar la nueva caracteri&ación de lainunda%ilidad del territorio, se 'an utili&ado los modelos'idráulicos disponi%les más actuali&ados para esta%lecer unosum%rales de alarma asociados a cada uno de estos puntosconflictivos" #l procedimiento operativo consistió en lasimulación del tránsito de caudales crecientes y en ladelimitación de la extensión de la &ona inunda%le asociada(ver =i*ura K!" 4e esta forma, se identificaron en cada caso lostres um%rales si*uientes.

• viso amarillo" 1ituación normal con ries*o potencial" #lcaudal circulante se sit5a en el D0P del dedes%ordamiento en el tramo de interés"

• lerta Narana" 1ituación excepcional" #l caudalcirculante provoca la primera afección (corte de la

primera carretera o inundación de la primera edificación!

• larma Aoa" 1ituación de emer*encia" #l caudalcirculante provoca una inundación severa, entendidacomo tal a$uella $ue afecta como mínimo a C viviendasen el tramo de interés"

Figura . E(emplo de de-inición de um)ral ro(o en la localidad de

,rn por a-ección a ms de ' !i!iendas.

#stos um%rales fueron trasladados a los puntos de control'idrométrico más cercanos y representativos del ré*imen'idroló*ico de cada área de ries*o, aplicando como 'ipótesisla simultaneidad de periodos de retorno y empleando para ello

los estudios 'idroló*icos vi*entes" 4e esta manera puedeefectuarse en tiempo real el se*uimiento de los daños potenciales en un determinado evento"

Gestor de eventos

4e entras las opciones existentes en el mercado, el 1istema deyuda a la 4ecisión en avenidas del 8aís <asco fueconfi*urado so%re la %ase del softare 4#L=3)=#1" 1etrata de la aplicación para *estión de eventos 'idroló*icos másextendida a nivel mundial, 'ito al $ue 'a contri%uido sucarácter li%re, sus elevadas posi%ilidades de confi*uración y su

0

100

200

300

400

500

600

2 8 - e n

e 0

: 0 0

2 8 - e n

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2 : 0 0

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: 0 0

! " # $ / s %

CuencadeAbusu &Si#u'ación (oraria&Ca'ibración esec)*ica

Observado

Simulado

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: 0 0

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Cuencade Abusu& Si#u'ación (oraria& Ca'ibración esec)*ica

Observado

Simulado

0

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3 1 - m a y 1 2 : 0 0

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! " # $ / s %

Cuencade Abusu &Si#u'ación(oraria& Ca'ibración esec)*ica

Observado

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! " # $ / s %

Cuencade Abusu &Si#u'ación (oraria& Ca'ibración esec)*ica

Observado

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$ l e v a ! i o n " m #

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05 044 07

0 20 40 60 80 100 120 14016

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24

26

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$ l e v a ! i o n " m #

Le+end

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%round

*evee

+an,S!a

06 03 06





capacidad de interactuar con todo tipo de modelos'idroló*icos e 'idráulicos a través de sencillos adaptadores"

#ste *estor de eventos incorpora una %ase de datos interna pro*ramada so%re >racle y $ue almacena la información'idrometeoroló*ica de los 5ltimos 00 días, además de losresultados de la simulación 'oraria de los modelos 3#3B1 y

N? durante 0 días. K 'istóricos y / de predicción" 3rascada eecución el *estor elimina de la %ase de datos lainformación más anti*ua, manteniendo un tamaño $ue resultaá*il desde el punto de vista computacional" 8ara elalmacenamiento permanente de la información se 'a esco*idoel pa$uete comercial B1+B de +B13#A1, $ue permiteoperaciones de validación y procesado avan&adas, así comouna explotación estadística y documental completa de losdatos"

La información puntual en tiempo real lle*a al sistema enfic'eros planos con extensión "B8 $ue son importados tanto

por B1+B como por 4#L=3)=#1" 4esde B1+B y una ve&validados, los datos son exportados a 4#L=3)=#1 a travésde fic'eros "csv" #n caso de fallo de la %ase de datos

permanente, el al*oritmo de importación directa desde el

*estor ase*ura en todo momento la disposición del dato"Las funcionalidades $ue 'an sido pro*ramadas en el *estor deeventos y $ue responden a particularidades del caso de estudio'an sido las si*uientes.

• Bnterpolación espacial de datos puntuales de precipitación(ver =i*ura D! y comparación con los procedentes delradar meteoroló*ico para intervalos de , 6, 2 y 2 '"

• #stimación de la evapotranspiración potencial diaria a partir de los valores de la temperatura máxima y mínimaen cada estación mediante la formulación de 8enman)?onteit' y las recomendaciones de la => (llen et al., --D!

Figura 4. E(emplo de interpolación espacial de datos puntuales enDE5FTFE6S

• #ecución pro*ramada y automática cada ' de losmodelos 'idroló*icos, con *eneración de informe)e%interactivo"

• 8osi%ilidad de eecuciones a petición del usuario encual$uier instante con los datos o%servados másactuali&ados"

• 1imulación externa y coordinada con los modelos'idroló*icos de la operativa de los / principales em%alses

existentes" Las sueltas por aliviadero de superficie,desa*:e de fondo y central 'idroeléctrica se calculan enfunción de las normas de explotación vi*entes de maneraautomática" 1in em%ar*o, el usuario puede esta%lecer demanera manual dic'os valores"

• 8osi%ilidad de escenarios de precipitación alternativos

definidos por el usuario para cada cuenca (ver =i*ura -!

Figura 7. ,nter-a para predicciones manuales en DE5FTFE6S

• Bmplementación de una corrección de los erroresdetectados en el periodo 'istórico y extrapolación al

periodo de predicción mediante técnicas de autore*resión(8riestley, -D!" La predicción corre*ida se presenta*ráficamente unto a la simulación ori*inal"

#l sistema 'a sido instalado en los servidores centrales del@o%ierno <asco y conectados a los 8;s clientes en la *encia<asca del *ua a través de la red corporativa, lo $ue *aranti&ala ro%uste& del es$uema"

imulacro de !oviembre de "#$$

Las capacidades predictivas del sistema 'an sido testadassatisfactoriamente para el evento de Noviem%re de 20 (ver=i*ura 0! $ue supuso una precipitación en / días de 'asta /C0mm y $ue afectó mayoritariamente a la parte oriental del

Norte de 8aís <asco"

Figura 18. E(emplo de resultados del simulacro del e!ento deno!iem)re de 2811 a apro9. + $ del pico.

Mejoras previstas a %uturo

#l 14 del 8aís <asco se encuentra en continuo proceso demeora para incorporar nuevos avances tecnoló*icos y reflearde manera más precisa la realidad 'idroló*ica del territorio"#n concreto, en un futuro próximo se prevén las si*uienteslíneas de tra%ao.





• #mpleo de la información radarMpluviómetro en losmodelos 'idroló*icos"

• 4esarrollo y cali%ración de un nuevo modelo 'idroló*icocon una mayor componente física, $ue meore lasimulación de la escorrentía superficial so%re ladera(ecuaciones de 1aint)<enant en 24!, la infiltración

(ecuación de Aic'ards! y la descar*asu%superficialMprofunda (ecuaciones de Navier)1toJes!

• Bncorporación de rutados dinámicos en &onas coninfluencia mareal y tramos con *randes llanuras"

• ctuali&ación y extensión de um%rales"

• mpliación de la red de control"

Conc'usiones

Las medidas estructurales de protección frente a avenidasconsi*uen eliminar el ries*o de inundación en tramosconcretos de la red fluvial a costa de una inversión elevada yun impacto am%iental si*nificativo" demás poseen en *eneral

pla&os lar*os de eecución" ;on un ratio coste7%eneficio másfavora%le, un pla&o de implantación reducido, un ám%ito deactuación más extenso y un impacto am%iental nulo, los1istemas de lerta 3emprana o 1istemas de yuda a la4ecisión en avenidas suponen una alternativa efica& y ro%usta,$ue permite conse*uir resultados si*nificativos a corto pla&o yde manera más sosteni%le" demás, proporcionan unaimportante fuente de conocimiento so%re la 'idrolo*ía delterritorio y facilitan la comunicación entre las autoridades'idráulicas y los servicios de emer*encia, lo $ue redunda enuna meor *estión de los episodios"

,e*erencias

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Resumen

Las avenidas máximas constituyen la estimación fundamental

de los estudios hidrológicos encaminados a dimensionar lasdiferentes obras hidráulicas, como son puentes, diques de

protección, encauzamientos y rectificaciones, vertedores deexcedencias, etc. El procedimiento más confiable para realizar

la estimación de las avenidas de diseño, consiste en procesar probabilsticamente la información hidrom!trica del registrohistórico de caudales máximos anuales, disponible en el sitiodel proyecto, en sus cercanas o regionalmente. "uando lainformación arriba mencionada no está disponible, es escasa o

poco confiable, la estimación de las avenidas se realiza atrav!s de la aplicación de los llamados m!todos hidrológicos,los cuales transforman la lluvia de diseño en el caudal máximo

buscado, haciendo uso de diversos parámetros asociados a las

caractersticas fsicas de la cuenca, como son el tiempo deconcentración y la caracterización de sus suelos y coberturasvegetales, por medio del llamado n#mero $ N % de la curva deescurrimiento, propuesto por el &oil "onservation &ervice. La

investigación trata de encontrar las diferencias 'análisis desensibilidad( que existen entre la información obtenida a

trav!s de mediciones contra los resultados obtenidos aplicandoel m!todo emprico arriba mencionado. La variable que será

comparada es el volumen de escurrimiento. "on este estudiose trata de demostrar la importancia de elegir los n#merosadecuados para determinar el escurrimiento en una cuenca ysobre todo contar con mapas actualizados de cobertura

vegetal, uso del suelo y topográficos. )ara hacer el contrastecon el m!todo emprico se instrumentó una cuenca en lasafueras de la ciudad de *orelia.

Introducción

)ara determinar el n#mero N de la curva de escurrimiento, esnecesario conocer el uso y cobertura del suelo as como eltratamiento del mismo, la pendiente del terreno, y el tipo desuelo. El n#mero N fue obtenido del libro de texto de

fundamentos de hidrologa de superficie de +paricio '--(.

El tipo de suelo fue obtenido de un mapa de la cuenca enestudio que fue realizado por *endoza, "./.*., investigadorde la 0niversidad 1acional +utónoma de *!xico, 2igura .

Figura 1. Tipo de suelo en la cuenca de Santiago Undameo

El mapa de la cobertura vegetal se obtuvo del +tlas del +gua, publicado por la "omisión 1acional del +gua '--(, 2igura.

Figura 2. Cobertura vegetal en la cuenca de Santiago Undameo

ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD DEL NÚMERO DE ESCURRIMIENTO

“N ”

Lara Ledesma 3en4amn, +nguiano /alencia 5os! 6oberto

y &ánchez 7uispe &onia

8atiana

)rofesor e 9nvestigador de la 2acultad de 9ngeniera "ivil de la 0niversidad *ichoacana de &an 1icolás de

:idalgo. *orelia, *ich., *!xico. E;mail< blarale=hotmail.com Estudiante de la 2acultad de 9ngeniera "ivil de la 0niversidad *ichoacana de &an 1icolás de :idalgo.

*orelia, *ich., *!xico





El volumen de escurrimiento se obtiene al multiplicar la lluviaen exceso por el área en la cual ocurre> para determinar la

precipitación en exceso se hace uso de la siguiente expresión<

P e =

P −?-@-

N

+?-.@

P + -A

N − -A.

'(

Bonde<

P e

es la precipitación en exceso, en mm

P es la precipitación total, en mm

N es el n#mero de escurrimiento, adimensional, que se puede

consultar en los textos de hidrologa

La ecuación '( sólo es aplicable para precipitaciones mayoresa la precipitación mnima<

P mín

=?-@-

N −?-.@ '(

Metodoo!"#

La zona experimental que se utilizará, es una subcuenca del

ro Crande, situada aguas arriba de la ciudad de *orelia,*ichoacán, *!xico '2igura A(.

Figura 3. Zona de estudio

La superficie de la cuenca de estudio es de D Fm, es un área poco urbanizada, sin obras hidráulicas que alteren el

escurrimiento y se podra considerar el recurso agua en estadonatural.

La metodologa que se utilizó se puede resumir en lossiguientes párrafos<

*edición de la precipitación en la cuenca en estudio, secuenta con nueve estaciones pluviográficas '2igura y2otografa (, que registran la lluvia de manera continua

almacenando la información durante varios das para serrecolectada semanalmente.

Figura 4. Ubicación de las estaciones pluviográicas

Fotogra!a 1. "stación pluviográica San #ntonio Coapa

*edición del escurrimiento en la salida de la cuencaexperimental, para ello se hizo uso de un medidor de nivel con

registro electrónico continuo 'limngrafo, 2otografa (, con lacapacidad de almacenar la información para recolectarla dasdespu!s.





Fotogra!a 2. Ubicación del medidor de nivel$ limn!grao

En gabinete se realizó el análisis y procesamiento de lainformación recabada. "on ello se obtuvieron los hidrogramasy los hietogramas de la lluvia que los generaron, 2igura ?.

Figura %. #nálisis & procesamiento de la inormación

&e seleccionó la información adecuada para hacer el análisis y poder obtener el escurrimiento provocado por la lluvia en

exceso, escurrimiento directo, al separar el escurrimiento base.

&e obtuvieron las pendientes del terreno haciendo uso delmapa publicado por el 9nstituto 1acional de Estadstica y

Ceografa.

"on los mapas de tipo de suelo y cobertura vegetal, además

con el dato del inciso anterior, obtener el n#mero N deescurrimiento. "omo el tamaño de la cuenca lo permite serealizó un recorrido a detalle para lograr una buenacaracterización de la misma, 2otografas A y > con ello se

podrá escoger un valor adecuado de N .

Fotogra!a 3. Zona de cárcavas de 'as (uertitas

Fotogra!a 4. Zona de cultivo de 'agunillas

"on el valor de N y la lluvia obtenida, se hace uso de laecuación '( para obtener la precipitación en exceso que al sermultiplicada por el área en la que ocurre, se utilizaron los

polgonos de 8hiessen para determinar el área de influencia decada estación pluviográfica '2igura D(, se obtiene el volumende escurrimiento directo.

Figura ). Tra*o de los pol!gonos de T+iessen

6ealizar la comparación entre el volumen de escurrimiento

directo medido y el calculado con el n#mero N deescurrimiento.





Resut#dos

El análisis se realizó con los eventos de lluvia de los años--G y --. Be los @- eventos analizados, sólo seseleccionaron los hidrogramas en los que se pudiera separaradecuadamente el escurrimiento base del escurrimiento total,

2iguras H y @, y as obtener el escurrimiento medido '8abla (.

Figura ,. (ietograma e +idrograma del evento 12

Figura -. (ietograma e +idrograma del evento 31

Tabla 1. "ventos seleccionados para el análisis

"vento

#nali*ado

olumen

medido /m30

olumen

calculado /m30

"rror/0

- DG ?? DH DA .

-? H A? ?@ @ ;H.A

H - DG @G A.--

A H-G DGA D@ G@? @.??

? @? DG G H@@ ;H.?

G ?G @AA A-H ;A.-

A A?- A DA -? ;A.

A A-A ?DH G@ ;@H.@

En los primeros cuatro eventos, el porcenta4e del error alcomparar el volumen calculado con respecto al volumen

medido, es menor del -I. Esto se explica que el n#mero deescurrimiento N seleccionado en la zona donde ocurrió la

lluvia 'ya que la lluvia no se presenta en toda la cuenca,2iguras G y -(> ya sea por el conocimiento de la zona o que!sta no haya cambiado al ser analizada en los mapascorrespondientes.

Figura . #nálisis del evento % en la cuenca de estudio

Figura 1. #nálisis del evento 12 en la cuenca de estudio

En el resto de los eventos, el porcenta4e, negativo, del errorvara del A.- al @H.@I. Esto se debe a que la lluvia se

presentó en casi toda el área de la cuenca y el seleccionar eln#mero de escurrimiento N no fue el adecuado, ya que las

subcuencas donde ocurrió la lluvia debieron de sufrir cambioen su cobertura vegetal o no era el tipo de suelo especificado'2iguras y (.







Concusiones

"ontar con información fidedigna de las caractersticas

topográficas, uso y cobertura del suelo es elemental paradefinir el n#mero de escurrimiento N , ya que se puede incurrir

en errores considerables a la hora de calcular la precipitaciónen exceso, que finalmente se refle4aran en la precisión del

volumen de escurrimiento directo. )ara este caso, nos llevó auna variación para los eventos analizados, del . al ;@H.@de porcenta4e de error.

Lo recomendable para aplicar este m!todo emprico, es que el

área de la cuenca sea pequeña> además, conocer fsicamente lazona para que al utilizar los mapas de tipo de suelo y cobertura

vegetal, la elección del n#mero de escurrimiento N sea laadecuada.

Ja que se cuenta con esta información, sera adecuado, en untraba4o futuro, hacer un reconocimiento de la zona donde setiene la incertidumbre en la elección del n#mero de

escurrimiento N . 8ambi!n se puede hacer uso de fotografassatelitales, ya sean de acceso libre o adquiri!ndolas.

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AMH XXII C ONGRESO N ACIONAL DE HIDRÁULICA ACAPULCO , G UERRERO , M ÉXICO , N OVIEMBRE 2012

AMH

AMPLIACIÓN DE REGISTROS DE VOLUMEN ESCURRIDO ANUAL A TRAVÉS DE REGRESIÓN LINEAL MÚLTIPLE, CON SELECCIÓN DE VARIABLES PREDICTIVAS

Campos Aranda Daniel Francisco

Profesor Jubilado de la Universidad Autónoma de San Luis PotosíGenaro Codina # !"

Col Jardines del $stadio%&&" San Luis Potosí' SLPcampos(aranda)*otmailcom

Introducción

Los re+istros de volumen escurrido anual' tienen relevancia entodas las estimaciones asociadas con la disponibilidad , eldise-o *idroló+ico de embalses para abastecimiento $n talesre+istros' la estimación de sus propiedades estadísticas es m.sconfiable , consistente conforme /ste es m.s lar+o Por otra

parte' la t/cnica b.sica para ampliar re+istros de vol0menesescurridos anuales es la re+resión lineal' la cual permite latransferencia de información *idroló+ica de un sitio a otroCuando esta t/cnica se aplica a nivel re+ional' es decir' 1ue setransporta información de varios sitios o re+istros al de inter/s2corto3' se emplea la regresión lineal múltiple , con ella sur+ela necesidad de seleccionar las me4ores variables predictivas ore+istros au5iliares 2lar+os3

R!r"ión #in$# %&#ti'#

$sta re+resión es bastante 0til cuando la variable dependiente2 y3 no est. relacionada 0nicamente con otra 2 x3' sino 1uedepende de varias' las cuales no est.n correlacionadas entre si, tanto y como todas las otras variables x proceden de una

población 6ormal multivariada 2Gilro,' 78%"9 Salas et al.'""&9 :irsc* et al.' 788;3 La e5presión de este modelo dere+resión es<

m7 m7" xa xa xaa y ⋅++⋅+⋅+= L 273

Las ecuaciones normales se obtienen i+ual 1ue para la recta dere+resión lineal' pero a*ora la ecuación del error depende de

xm variables , por lo tanto se establece i+ual n0mero deecuaciones9 ,a en forma matricial el sistema es el si+uiente2Campos' "";3<

⋅⋅

⋅⋅

⋅⋅

∑∑∑∑

∑∑∑∑

∑∑∑∑∑∑∑

n

i

n

ii

n

ii

n

i

n

ii

n

i

n

ii

n

i

n

ii

n

ii

n

i

n

i

n

i

n

i

n

i

x x x x x x

x x x x x x

x x x x x x

x x xn

7

777

77

77

777

7

777

mm7mm

m7

m7777

m7

M

L

MMM

L

L

L

=

m

7

"

a

a

a

a

M

>

⋅

⋅

⋅

∑

∑∑

∑

n

ii

n

ii

n

ii

n

i

y x

y x

y x

y

7

7

7

7

m

7

M

23

en notación matricial se tiene< X = a > Y ∴

a > X ? 1 = Y 2;3

Cuando se utili@a este modelo de re+resión para transportar

información *idroló+ica desde varios sitios' se enfrenta el problema de seleccionar del +rupo de variables predictivascandidatos 2re+istros disponibles3' el subcon4unto 1ueconviene usar en el modelo Dos aspectos b.sicos del

problema son la +eneración de los modelos con subcon4untos, la decisión de si un subcon4unto es me4or 1ue otro Acontinuación se e5ponen los cuatro criterios 1ue ser.nutili@ados para evaluar , comparar ecuaciones de re+resióncon subcon4untos , despu/s se e5pone cuales modelos revisar




AMH

Co(icint d dtr%in$ción %&#ti'#

$s [email protected] la medida m.s utili@ada para medir lo adecuado de

un modelo de re+resión Se desi+na por p R cuando el modelo

tiene un subcon4unto de p t/rminos' es decir' p ?7 variables predictivas , un t/rmino a" de ordenada al ori+en Su ecuaciónes 2:irsc* et al.' 788;3<

( ) ( )

( )∑

∑

−

−

−=−

=n

i

n

i

pi

y

s Re y p

y y

y y

SC

pSC SC R

7

7 2!3

en la cual' p y es la estimación de la variable yi a trav/s de la

ecuación de re+resión' por ello SC Res2 p3 es la suma decuadrados de los residuos , SC y es la variancia total de lavariable dependiente' cu,a media aritm/tica es y $l

problema asociado al uso de p R ' es 1ue aumenta conforme lo

*ace p

Co() d dtr%in$ción %&#ti'# $*u"t$do

Desi+nado por p ,a R ' no necesariamente aumenta conforme se

introducen m.s variables predictivas' sino 1ue al introducir s

variables m.s' s p ,a R +

p ,a R ' si , sólo si' la estadística F

parcial resulta ma,or 1ue 79 por lo cual este criterio permiteseleccionar el subcon4unto óptimo a trav/s de su valor m.5imo2Bont+omer, et al.' ""3 Su fórmula es<

( )

7

7

7 p p ,a R pn

n

R −⋅

−

−−=

23

Cu$dr$do %dio d #o" r"iduo"

$ste criterio tiene un comportamiento de decaimiento 1ue seestabili@a , lue+o vuelve a crecer' pues en al+0n punto 2 p3 ladisminución del numerador no es suficiente para compensar la

p/rdida de un +rado de libertad del denominador9 entonces elsubcon4unto óptimo ser. el 1ue define el valor mínimo' cu,ae5presión es 2Bont+omer, et al.' ""3<

( ) ( )

( )

pn

y y

pn pSC pCM

n

pi

s Re s Re

−

−

=−=

∑7

23

E"t$d+"tic$ C p d M$##o"

Los valores m.s pe1ue-os de C p' indican menor error total Laecuación de C p es 2Bont+omer, et al.' ""3<

( )( )

pn K CM

pSC C

s Re

s Re p

7 +−

+= 2%3

Al usar el cuadrado medio del modelo de re+resión completocomo denominador' se est. suponiendo 1ue /ste tiene ses+odespreciable Si el modelo completo tiene varias variables

predictivas 1ue no contribu,en de manera si+nificativa' esdecir 1ue tienen coeficientes ai cercanos a cero' eldenominador de la ecuación % estar. sobreestimado , los C p ser.n pe1ue-os $n tales casos se debe utili@ar el mínimocuadrado medio obtenido' sin importar 1ue variables

predictivas lo ori+inaron9 ello conducir. a un C p > p para talmodelo de re+resión

Ecu$cion" d r!r"ión con "u-con*unto"

$5isten dos procedimientos de an.lisis de los diferentesmodelos de re+resión 1ue se pueden formar con lossubcon4untos de variables predictivas candidatos' el primeroconsiste en procesar todas las re+resiones posibles , el

se+undo en reali@ar una re+resión por se+mentos Cuando seanali@an todas las re+resiones posibles' se busca el me4ormodelo se+0n uno o varios criterios de selección' entreecuaciones 1ue tienen una variable predictiva candidato' dosvariables predictivas' tres variables' etc Ea 1ue el t/rmino deordenada al ori+en 2a"3 se inclu,e en todas las re+resiones ,como *a, K variables predictivas candidatos9 entonces *abr. K ecuaciones por estimar , e5aminar9 por e4emplo si K > !'*a, ! > 7 ecuaciones posibles 2ver abla 73' en cambio si K > &' *a, & > re+resiones por anali@ar Se observa 1ue este

procedimiento se vuelve impr.ctico para K

$n la re+resión por se+mentos 2 stepwise regression3 seeval0an sólo una pe1ue-a cantidad de ecuaciones' a+re+ando oeliminando variables predictivas una por una $5isten diversos

al+oritmos de este procedimiento' por e4emplo' selección *aciaadelante' eliminación *acia atr.s , sus combinaciones2BcCuen' 788&3

Debido a 1ue en la transferencia de información *idroló+ica2Campos' "773' difícilmente se dispone de cinco re+istrosaleda-os o variables predictivas candidatos' el procedimientosu+erido para el an.lisis de las re+resiones por subcon4untos'es el de procesar todas las ecuaciones posibles' las cuales seindican en la abla 7

In(or%$ción .idro%/tric$ uti#i0$d$

La aplicación num/rica 1ue se describe se ubica dentro de lae+ión :idroló+ica 6o ;" 2Gri4alva?Usumacinta3 ,corresponde a cinco cuencas de la vertiente de mar+eni@1uierda del Alto ío Gri4alva' pues /stas se locali@an antesde la Presa 6et@a*ualcó,otl 2Balpaso3 Las características+enerales de las cinco estaciones *idrom/tricas procesadas setienen en la abla $n la Fi+ura 7 se muestra su ubicación +eo+r.fica dentro de lacuenca alta del ío Gri4alva




AMH




AMH

Tabla 1. Ecuaciones por subconjuntos que se deben analizar, según el número ( K ) de variables predictivas posibles.

o.Ec.

K ! " K ! # K ! $

k p %. &.' k p %. &.' k p %. &.'

7 " 7 ? " 7 ? " 7 ? 7 x7 7 x7 7 x7; 7 x 7 x 7 x! 7 x; 7 x; 7 x;

; x7' x 7 x! 7 x! ; x7' x; ; x7' x 7 x% ; x' x; ; x7' x; ; x7' x& ; ! x7' x' x; ; x7' x! ; x7' x;8 ; x' x; ; x7' x!

7" ; x' x! ; x7' x77 ; x;' x! ; x' x;7 ; ! x7' x' x; ; x' x!7; ; ! x7' x' x! ; x' x7! ; ! x7' x;' x! ; x;' x!7 ; ! x' x;' x! ; x;' x7 ! x7' x' x;' x! ; x!' x7% ; ! x7' x' x;7& ; ! x7' x' x!78 ; ! x7' x' x" ; ! x7' x;' x!

7 ; ! x7' x;' x ; ! x7' x!' x; ; ! x' x;' x!! ; ! x' x;' x ; ! x' x!' x ; ! x;' x!' x% ! x7' x' x;' x!& ! x7' x' x;' x8 ! x7' x' x!' x;" ! x7' x;' x!' x;7 ! x' x;' x!' x; x7' x' x;' x!' x

H variables predictivas

Tabla . aracter*sticas generales de las estaciones +idromtricas utilizadas de la cuenca del -lto *o /rijalva.

6ombre< ClaveH ío aforado< Latitud 6 Lon+ IG rea de cuenca 2Km3 e+istro 2AFHH3

Santa sabel ;""; $l Dorado 7M 7N 8M ;N 7'&%; 78?78%; 2"3La escalera ;""!7 Santo Domin+o 7M ;N 8M %N 7'&"& 78!?"" 2!3$l Oo1uerón ;""" Suc*iapa 7M !"N 8;M "8N 7'&%" 78!8?"" 23Las Flores ;""% o,atenco 7M !N 8;M ;;N '7 78?"" 23Santa Baría ;""%7 $nca4onado 7M %N 8;M !N 7'8& 78?""727;3

H se+0n sistema OA6DAS HH a-os faltantes

$n la abla ; se presentan los re+istros 1ue ser.n utili@ados devolumen escurrido anual en millones de m; 2Bm;3' los cuales

proceden del sistema OA6DAS 2BA' ""3 De la abla se observa 1ue los re+istros au5iliares abarcan en +eneral *asta""7' pero a partir de 788 todos presentan a-os incompletos, por ello se decidió limitar la información disponible a 788!Ló+icamente' el re+istro corto o incompleto es Santa sabelcon 7& a-os en el lapso 78 a 78%;

E"ti%$ción d #$ in(or%$ción $nu$# ($#t$nt

La estación Santa sabel define el periodo com0n de an.lisis'

de manera 1ue La $scalera , $l Oo1uerón lo cubren sin problema9 en cambio' Las Flores , Santa Baría cu,osre+istros inician en 78 re1uieren 1ue se les estimen seisa-os 278?7873 Utili@ando todos los datos disponibles*asta ""' se reali@ó un dia+rama de dispersión entre $lOo1uerón 2 x3 , Las Flores 2 y3' se dibu4aron ; pare4as devalores , se consideraron puntos dispersos los a-os< 78%"'78%&' 78&"' ""7 , ""




AMH

Tabla ". %olúmenes escurridos anuales (0m") sus par2metros estad*sticos en las estaciones

+idromtricas indicadas de la cuenca del -lto *o /rijalva.

6o A-o Santa sabel La $scalera $l Oo1uerón Las Flores Santa Baría

7 78 777;778 !;"; %""! Q7%""R Q7;!&7""R

78% &!8% ;!;! ;%&;" Q78%""R Q&8""R; 78& 77;!;8! %8&;! %8%8 Q!%%""R Q77%7""R! 788 %!&7;& ;&" !7% Q;!"8""R Q7""&"""R 78" 78% &;7"% !!&%" Q!!7""R Q77;7!""R 787 &%&&! "& ;!";"8 Q"8&""R Q&!""R% 78 7;!&7 %""8 8!8& &%!8 %&"&%;& 78; 777!& %8;7 78&% "87 7"&8 78! 77";;& &"8"8 % !&& 7"!"!87

7" 78 7%%& 78!! !!"7 ;777" 8&;77 78 %7% 7" !;;8 !""%;7 7;!!7 78% 8;! ;"88 ;;%!8; ;788 &"&7; 78& &;"!8 !!;87% ;% !"7 &&&"7! 788 7"%7&7 &%78" %"%8 !%7% 7!%%7 78%" 77&8;! ;87& %!778 8%7"8 "%78!7 78%7 77;7;" %;%88 %"%;7 !88! 7777% 78% %%% ;7;&"" &%&&8 !!!;! &;;

7& 78%; 77&;&7 %"78; &""& &""!"& 7%7!%"7 78%! ? %"!%! !;7!77 !!%7" 77&%!; 78% ? &"8" !8"8 &"!! 7"";; 78% ? 78;!% &"& 7%&; &";! 78%% ? %&7; ;&!; 8"& %7""" 78%& ? ;7% "8%8 &&! 7"7&! 78%8 ? &" ;%7 ;7&!&! 77!&% 78&" ? 8"88% !"7 7;7";8 !;&7;& 78&7 ? &!!!"; %8&;& 8 77%78 78& ? !!8 !!;% 78" 8!7;%

7" 78&; ? !;&8 !!"8 ;8; &%!&&877 78&! ? ""7!; 2%83 2&83 7""77 78& ? !;!;7 ;87!& 78"8! %;8"77; 78& ? !"8""; !!% 2;!8!3 2%8!;37! 78&% ? 8&%!8 ;;!%!% 27!;""%3 2%!%!37 78&& ? 7&& %78%& %;7%; 27;7&;%37 78&8 ? "77 %;&" ;; 28&&7&737% 788" ? ;8;;!8 !;%!8 ;& 2%87&"37& 7887 ? 7%%%% %%8 7;%8 %7"78 788 ? 78&! !;8" 77"! &!;" 788; ? !7!!"& "!87 ;%&7& 27"8&"37 788! ? 7;!7! ;"!" %;%& %;&7BBT 7;!&7 &%78" &""& 7;7"8 !;&7;

mínimo %%% 7;!7! ;"!" %;%& %;&7

7""8;88 78" !&8%! !"!! 7"%%7!

S 8; "7!" 7!88" %&"8 ;8!Cv "% ";&8 ";7% ";% ";!;Cs ?""8 ?""!" "7%8 7!!% 78;C! ;%% 7!7 !" "7! %%";r 7 ?"78 "7 ?"7"; "8 "7%

La recta de re+resión lineal resultante fue<

y > ?7%7878 77;7;V x 2&3

con un coeficiente de correlación de "87; , un error est.ndarde la estimación de & Bm; Los valores deducidos para elre+istro de Las Flores se muestran entre par/ntesisrectan+ulares en la abla ; La otra re+resión se reali@ó entre$l Oo1uerón 2 x3 , Santa Baría 2 y3 utili@ando ; pare4as de

datos' ,a 1ue se consideran valores dispersos los a-os 78'78%" , 78&"9 su e5presión fue<

y > ;%7%8 7;8%V x 283

cu,o coeficiente de correlación resultó de "&' con un errorest.ndar de a4uste de 7!; Bm; 6uevamente' los valoresestimados para la estación Santa Baría se presentan entre

par/ntesis rectan+ulares en la abla ;




AMH

E"ti%$ción d d$to" %n"u$#" ($#t$nt"

odos los a-os incompletos de los re+istros de $l Oo1uerón 'Las Flores , Santa Baría fueron completados estimando susvalores mensuales faltantes al deducción se reali@ó con baseen la distribución Gamma Bi5ta 2Campos' ""3' la cual

permitió estimar la moda , la mediana poblacional de cada

re+istro mensual $n la abla ! se muestran los valoresestimados' así como el n0mero de datos procesados , otrosvalores muestrales Siempre 1ue e5iste la moda' se utili@ó suvalor como la estimación mensual buscada , cuando ello noocurre' se empleó la mediana poblacional9 estas ma+nitudes seindican sombreadas en la abla ! Los a-os completados semuestran entre par/ntesis circulares en la abla ;

Tabla #. Estimaci3n de volúmenes escurridos mensuales (0m") en los registros incompletos,de las estaciones +idromtricas indicadas de la cuenca del -lto *o /rijalva.

Walores mensualesestimados<

e+istros incompletos<$l Oo1uerón Las Flores

Ba,o Junio Bar@o Abril Ba,o Junio Julio 60mero de datos ;& ;& ;" ;" ;" ;" ;"Walor mínimo observ 8"! 77!! "";& ""77 ""77 ;% 7;&Walor B.5imo observ ;; 8;""" 88!8 &;! 7"!! %%"% 7;&7%Boda 8 %&8 """ 6$H 6$ 777 ;8&Wol con P2 x3 > "% !%8& 8& "7; "7" "!&" 7!7! ;!&%Bediana muestral &&% ;%&! 7 "; 7%!" 78!7 8""Bediana poblacional & ;8"8 7!7% "%8 7 ;!" ;&&;

Walores mensualesestimados< Santa Baría$nero Febrero Bar@o Abril Ba,o Junio Julio Sept 60mero de datos % % % % % % % %Walor mínimo observ ! ;";& & 7&7 7788 !% ;77 !;8%Walor B.5imo observ 7!7% 7""%&8 ;87 %8& ! 7;8 7%&7& %"8Boda %77& 7&% !"% &88 & 77& %%"7; 7"!;Wol con P2 x3 > "% !%%8 !"8; ;7! "7; ;;" !;&; " 7"%"Bediana muestral %;! !7& !8! ;; &&& 7 &&&& 778Bediana poblacional %!7!! ;%&7 !;78 ;77"% &8% "% &8&! 7%!%;

Vri(ic$ción d #$ nor%$#id$d

A todos los re+istros completados mostrados en la abla ; seles calcularon sus seis par.metros estadísticos inses+ados

si+uientes< media aritm/tica 2 3' desviación est.ndar 2S 3 ,coeficientes de variación 2Cv3' asimetría 2Cs3' curtosis 2C! 3 ,de correlación serial 2r 73 Sus ma+nitudes se e5ponen en laabla ; especto al valor del coeficiente r 7 nin+0n re+istro

presenta persistencia Adem.s se aplicaron pruebas b.sicas de*omo+eneidad , específicas para buscar componentesdeterminísticas 2IBT' 78%73' se encontró 1ue todos losre+istros son *omo+/neos , no presentan tendencia o cambiosen la media ,Xo la variabilidad

Para probar la normalidad se utili@ó el test I 2S*apiro YIilK' 789 ui@' 78%%3' se encontró 1ue los re+istros de LasFlores , Santa Baría no proceden de poblaciones 6ormales'el resto si Para estos dos re+istros se suprimió su valor

m.5imo correspondiente a 78&" , se aplicó nuevamente la prueba' encontr.ndose 1ue la estación Santa Baría si+uesiendo no normal Siendo el re+istro 1ue no cumple lacondición de normalidad' el 1ue [email protected] ten+a menor influenciaen la estimación del re+istro faltante en Santa sabel debido asu le4anía 2ver Fi+ura 73' no se consideró necesaria aplicar unatransformación a los datos mostrados en la abla ; paranormali@arlos , posteriormente utili@arlos

B&"1ud$ d %u#tico#in$#id$d

Una consecuencia del uso de re+istros de vol0menesescurridos anuales ubicados dentro de una re+ión *omo+/neao +eo+r.ficamente similar' es 1ue /stos probablemente ser.nseme4antes' es decir' 1ue sus periodos de a-os secos ,

*0medos sean coincidentes , por lo tanto mostrar.ncorrelación entre ellos $ntonces la detección de re+istroscolineales se reali@a buscando correlaciones altas 2r xy "&"3en la matri@ de coeficientes de correlación lineal 2abla 3 ,observando sus consecuencias en los coeficientes de lasvariables predictivas' ,a 1ue cuando una variableindependiente est. correlacionada con otra' su coeficientecambiar. dr.sticamente al estar las dos en la ecuación dere+resión 2Bont+omer, et al.' ""9 Campos' "773

$n la abla se observa 1ue las variables predictivas'muestran ma,or correlación con la variable dependiente se+0nsu pro5imidad +eo+r.fica9 pero desafortunadamente' sudependencia es realmente escasa' ,a 1ue su coeficiente dedeterminación m0ltiple m.5imo resulta del orden de " para

x7 Adem.s' las variables x; con x! , x con x; muestra unacorrelación alta Como consecuencia de esto' en la abla seobserva como los coeficientes de cada una de estas variables

predictivas 2ec ;3 cambian debido a la presencia de otra2s3 enla ecuación de re+resión ales cambios no ocurren solo enma+nitud sino tambi/n en si+no $s destacable' 1ue loscoeficientes de la variable predictiva x7 son los 0nicos estableso insensibles a la presencia de otra2s3 en la ecuación




AMH

Campos 2"773 *a e5puesto los an.lisis complementarios ,validaciones 1ue se debe de reali@ar cuando las variables

predictivas muestran multicolinealidad alta o sobresaliente

S#cción d cu$cion" d r!r"iónCon base en los resultados concentrados en la abla %' se *an

seleccionado dos ecuaciones de re+resión La primera inclu,e

tres variables predictivas 2 x7' x; , x!3' corresponde alcoeficiente de determinación m0ltiple a4ustado m.5imo 2ec 3, los valores mínimos del cuadrado medio de los residuosmínimo 2ec 3 , de la estadística de BalloZs 2ec %3 Lase+unda es el modelo completo , +enera el coeficiente dedeterminación m0ltiple m.s alto 2ec!3 , el se+undo menorcuadrado medio de los residuos

Tabla $. 0atriz de coe4icientes de correlaci3n lineal (r xy) para los datos de las cuencas del -lto *o /rijalva.

Wariabledependiente

Wariables predictivas

La $scalera 2 x73 $l Oo1uerón 2 x3 Las Flores 2 x;3 Santa Baría 2 x!3 Santa sabel 2 y"

x7 7""" x "%"% 7""" x; " "&% 7""" x! "!7" "%8 "87 7""" y "%!; " "%% "; 7"""

Tabla 5. oe4icientes de regresi3n de todas las ecuaciones posibles,

para los datos de las cuencas del -lto *o /rijalva.

Wariables predictivas< #" #7 # #; #!

x7 !7"% "8!7 x 77&&! "8!&& x; %78;7 ";8 x! %;!"& "!;% x7' x ;88"! "%! ";& x7' x; ;8%88"7 "%%8& "&%" x7' x! ;&8!% "877 ""!8! x' x; 78;;8 "&&8 ""7& x' x! !!"" 7&! ?""! x;' x! 88%!& 7&& ?"8! x7' x' x; !""%; "%&%8 ?""; ";"" x7' x' x! !"!& "% "%8 ?""8% x7' x;' x! !&8&& "8;8 7"; ?"!&&!

x' x;' x! &"7"% "%;! 7"7! ?"% x7' x' x;' x! %8 "%7&& ?""&7& 77"87 ?"!8";

Tabla 6. esultados de los criterios de evaluaci3n de todas las regresiones posibles, en las cuencas del -lto *o /rijalva.

Wariables predictivas< p SC Res2 p3

p R

p ,a R CM Res2 p3 C p

nin+uno 7 &8'&"!" ? ? '8!; ;"8% x7 !"7'77" "7%8 ";%% '"8!!! 7 x 7'" "!!&7 ";&&& ;'";" 77& x; 8%';7 ";;& "877 ;%';;8 7"" x! %%'&"& "7;;8 ""%8& !&'!&&"! !8! x7' x ; ;%'&""7 "&;&! "&; !'&;;! %7 x7' x; ; ;%'!&%& """8; "!%% ;'&; 8! x7' x! ; ;8%'!"8 ";% "!8%7 '!8;8! %8

x' x; ; 7!'% "!; ";!&%! ;!';7%%% 7;&! x' x! ; !&"'787 "!;8 ";8!& ;'"7%! 77" x;' x! ; !'8&& "!&;8; "!77 ;"'&788 777 x7' x' x; ! ;%'!!7; """8& "7!& ';7 %8! x7' x' x! ! ;';;77 "87& ""!%& '"8"& &;! x7' x;' x! ! %&'8"!8 "&& "78! 78'87%& !"" x' x;' x! ! !"%'!7 "!7& "!!%% 8'7"7& 7"! x7' x' x;' x! %&'!; "&87 "8;7 7'!78%7 8&

E"ti%$cion" 2 "u "#cción




AMH

$n la abla & se muestran los vol0menes escurridos anualesestimados en la estación Santa sabel' con cada una de las dosecuaciones de re+resión seleccionadas' así como susrespectivos par.metros estadísticos Se observa 1ue las dosestimaciones conducen a re+istros bastante similares' ,a 1uesus par.metros estadísticos 2Cv' Cs' C! 3 , valores medios son

casi id/nticos Como nin+una de las dos series estimadas tieneuna ma,or seme4an@a con los par.metros estadísticos delre+istro de Santa sabel mostrados en la tercera columna de laabla ;' se adopta la estimación con m.s atributos 2abla %3'es decir la primera

CONCLUSIONES

$l e4emplo num/rico descrito para las cuencas del Alto íoGri4alva' *a permitido e5poner con detalle los diversos an.lisis

previos , de re+resión lineal m0ltiple 1ue se reali@an a lainformación de vol0menes escurridos anuales disponible , susconsecuencias

Aun1ue la aplicación num/rica e5puesta tiene un problemali+ero de multicolinealidad' lo cual es mu, probable 1ueocurra en todas las aplicaciones pr.cticas de ampliación de

re+istros de escurrimiento , de lluvia anuales' los criteriose5puestos para selección de variables predictivas conducen aresultados consistentes , son una a,uda efectiva en la

b0s1ueda de la me4or ecuación de re+resión lineal m0ltiple

Cuando los criterios de selección su+ieren ecuaciones dere+resión diferentes' sus resultados debe ser anali@ados paraadoptar el modelo candidato m.s conveniente Pero el *ec*ode observar similitud en los resultados de tales modelos' comoocurrió con las cuencas del Alto ío Gri4alva' ori+inaconfian@a en las estimaciones , en las 1ue fueron adoptadas

Tabla 7. %olúmenes escurridos anuales (0m") en la estaci3n 8anta 9sabel,

estimados según la ecuaci3n seleccionada.

A-o Primera $c y > $ 2 x7' x;' x!3

Se+unda $c y > $ 2 x7' x' x;' x!3 A-o Primera $c

y > $ 2 x7' x;' x!3Se+unda $c

y > $ 2 x7' x' x;' x!3

78%! %;;7; %;78 78&8 7&&8 7&"!!;78% 8&! "; 788" &""; %8&"!&78% ;"88& 7% 7887 7;; !&!8;78%% 8;"7! 87""% 788 &;!% &8;!878%& &!8;%% &;;8" 788; &"" %8;778%8 ;%"; ;"& 788! 7; "&%778&" 7;%% 78%;;" BA 7;%% 78%;;"78&7 778%% 778;" mín 7; "&%778& &!"7; &!77;! &;7"8; &%&77

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78&% ;77 8"7 r 7 ";7! ";778&& 77%& 778 ? ? ?

R(rnci$"

1.: ampos -randa, ;. <. 2"";3 %ntroducción a los M&todos 'um&ricos( So$tware en )asic y aplicaciones en

*idrolog+a Super$icial Capítulo < A4uste de Curvas' pp 8;? 7% Librería Universitaria Potosina San Luis Potosí' SLP p

.: ampos -randa, ;. <. 2""3 groclimatolog+a

Cuantitativa de Cultivos Ane5o O< FDP Gamma Bi5ta' pp

%?&7 $ditorial rillas B/5ico' D F ;" p.+inas

".: ampos -randa, ;. <. 2"773 [ransferencia deinformación *idroló+ica mediante re+resión lineal m0ltiple'con selección óptima de re+resores\ grociencia' Wol !'

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*and#oo! o$ *ydrology' edited b, David Baidment' pp7%7?7% BcGraZ?:ill' nc 6eZ EorK' USA

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6eZ Jerse,' USA &7! p

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A.: uiz 0aa, B. 278%%3 M&todos 3stad+sticos de %nvestigación Capítulo 8< Condiciones param/tricas del




AMH

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6ote 6o %8 Secretariat of t*e IBT Geneva' SZit@erland%8 p




AMH

CORRECCIÓN DE REGISTROS DE CRECIENTES POR URBANIZACIÓN,MEDIANTE FACTORES DE AJUSTE Y MODELACIÓN HIDROLÓGICA

Campos Aranda Daniel Francisco

Profesor Jubilado de la Universidad Autónoma de San Luis PotosíGenaro Codina # !"

Col Jardines del $stadio%&&" San Luis Potosí' SLPcampos(aranda)*otmailcom

Introducc!n

$l dimensionamiento' así como la revisión de la se+uridad*idroló+ica de las obras *idr,ulicas se basa en las crecientesde diseño' -ue son ma+nitudes de tal variable asociadas acierta probabilidad de no e.cedencia' cu/o recíproco es el

periodo de retorno' o lapso promedio en a0os entre laocurrencia de un evento i+ual o ma/or $stas ma+nitudes o

predicciones se obtienen a trav1s del llamado análisis de frecuencia de crecientes 2AFC3' el cual consiste a a4ustar alre+istro disponible de +astos m,.imos anuales 2crecientes3 unmodelo probabilístico / con base en 1ste' obtener las

predicciones buscadas

$l procesamiento probabilístico de los re+istros de +astosm,.imos anuales 2crecientes3 est, basado en la consideración

de -ue tal serie estadística es homogénea' lo cual si+nifica -ue procede de una sola población Cambios si+nificativos en eluso del terreno de una cuenca' pueden +enerar p1rdida de*omo+eneidad' conduciendo a un AFC ine.acto Por loanterior' los efectos de la no *omo+eneidad deben serestimados / corre+idos antes del AFC' a4ustando el re+istro

Los re+istros de crecientes tambi1n deben ser aleatorios'independientes / proceder de un proceso estoc,stico -ue nocambia en el tiempo La aleatoriedad viene implícita en el tipode re+istro / la independencia se lo+ra a trav1s del muestreoanual' pero la estacionalidad es totalmente dependiente de -ueno e.istan cambios en la cuenca' e incluso en el entorno+eo+r,fico -ue pudieran *acer cambiar los patrones de laslluvias -ue +eneran tales crecientes

$n +eneral' los +randes cambios en la cuenca' como ladeforestación / las obras *idr,ulicas de aprovec*amiento o decontrol alteran el r1+imen *idroló+ico de las crecientes'

perdi1ndose así la estacionalidad 5ecientemente' laurbanización es la primera causa de no *omo+eneidad de lasseries de crecientes Aun-ue el problema *a sido reconocidodesde *ace varias d1cadas' no se *a desarrollado un

procedimiento sistem,tico / 6nico para el a4uste de estosre+istros Actualmente' e.isten diversos +r,ficos paraencontrar el factor correctivo de +asto m,.imo' función del

porcenta4e de ,rea impermeable / de cauces urbani7ados' o deal+6n indicador del desarrollo de la cuenca' o bien del nuevon6mero de la curva de escurrimiento 2 N 3

$n este traba4o se e.ponen / aplican dos procedimientos ot1cnicas para la corrección de los re+istros de +astos m,.imosanuales8 293 mediante el +r,fico desarrollado por :cCuen29;;&3' con el cual se obtienen los factores de ajuste de cada+asto en función de su probabilidad de no e.cedencia / del

porcenta4e de ,rea impermeable en la cuenca' mismo -ue puede lle+ar al <"= / 23 mediante modelación *idroló+ica deeventos se transforman series no estacionarias de crecientes enre+istros estacionarios asociados a las condiciones actuales$ste m1todo fue ori+inalmente propuesto por Gundlac* 29;%&3/ replanteado por >o++an 29;;%3

M"todo d# corr#cc!n $or %&ctor#' d# &(u't#

Los factores de a4uste son función del +rado de urbani7ación /de la probabilidad asociada a cada +asto' /a -ue los eventosfrecuentes o de ma+nitud reducida son m,s afectados -ue lascrecientes e.tremas' las cuales ocurren con la cuenca saturada/ son ori+inadas por tormentas severas pero espor,dicas Lo

anterior se muestra en la Fi+ura 9 2:cCuen' 9;;&3 $l m1todoconsiste de los cuatro pasos si+uientes 2:cCuen ? @*omas'9;;" :cCuen' 9;;&38




AMH

Paso 93 Con base en la información *istórica recabada sobrela evolución de la urbani7ación ocurrida en la cuenca de laestación *idrom1trica' cu/o re+istro de crecientes se procesa'se calculan los porcenta4es de urbani7ación de cada +astom,.imo anual de tal serie o muestra por corre+ir Adem,s seestablece el porcenta4e de urbani7ación' para el cual el re+istroser, a4ustado

Paso 3 Se ordenan de menor a ma/or los n +astos del tramode re+istro por corre+ir / se les asi+na un n6mero de orden m 2uno para el menor / n para el ma/or3' para estimar su

probabilidad de no e.cedencia con la fórmula de Beibull2enson' 9;<38

P2 X ≤ x3 9+n

m 293

Paso E3 Para cada +asto m,.imo anual 2Q3 del re+istro' con base en su probabilidad de no e.cedencia / su porcenta4e deurbani7ación correspondiente se obtiene en la Fi+ura 9 su

factor de ajuste 2 f 93 Al dividir el +asto entre f 9 se estima su

valor correspondiente a cero urbanización 2Qcu3 $ste +astotambi1n se denomina de condiciones rurales

Paso !3 Se asi+na un nuevo n6mero de orden a los +astos Qcu calculados' para obtener su probabilidad de no e.cedencia2ecuación 93 / poder estimar el factor de ajuste 2 f 3 -uecorresponde al porcenta4e de urbani7ación para la cual elre+istro se corri+e A*ora cada gasto ajustado 2Qa3 es8

cua Q f Q ⋅= 23

$l procedimiento anterior permite a4ustar re+istros decrecientes' con +astos individuales -ue *an ocurrido en unacuenca -ue *a estado ba4o un desarrollo urbano continuo /otros' m,s anti+uos /o recientes' -ue *an acontecido sinaumento del ,rea impermeable / -ue por lo tanto no deben sercorre+idos Lo anterior se detalla en el e4emplo si+uiente

Pr)#r& &$*c&c!n nu)"rc&




AMH

$l re+istro de !& crecientes mostrado en la @abla 9corresponde al Ejemplo !"" de :cCuen 29;;&3 / procede dela cuenca 5ubio Bas* de Los n+eles' USA $n tal cuenca

el porcenta4e de ,rea impermeable 2=Urb3 pasó del 9& al !"=en el lapso del inicio del re+istro a 9;<! $n la @abla 9' seindica este cambio

Tabla 1. Registro de gastos máximos anuales (m3/s) en la cuenca Rubio Wash deLos Ángeles, .!.". # sus $orcenta%es de urbani&aci'n (cuen, 1**+).

A0o =Urb Gasto A0o =Urb Gasto A0o =Urb Gasto A0o =Urb Gasto

9;; 9&" 9&% 9;!9 ;" E!" 9;HE E;" <H! 9;<H !"" <H99;E" 9&" !%; 9;! E"" %&% 9;H! E;" E<H 9;<< !"" H%&9;E9 9;" < 9;!E E9" H!% 9;HH E;" HH& 9;<% !"" <;%9;E "" !& 9;!! EE" H"! 9;H< E;" &!! 9;<& !"" &9&9;EE "" H&< 9;!H E!" !< 9;H% E;" %%< 9;<; !"" %9;9;E! 9" !%< 9;!< E!" %H" 9;H& E;" %&% 9;%" !"" 9"!&9;EH 9" E&& 9;!% EH" H; 9;H; E;" %; 9;%9 !"" EH99;E< " EE! 9;!& E<" 9H" 9;<" E;" HH 9;% !"" &;%9;E% E" <&" 9;!; E%" E"" 9;<9 E;" E!" 9;%E !"" H<9;E& H" !&% 9;H" E&" <!& 9;< E;" EE! 9;%! !"" ;""9;E; <" &E 9;H9 E&" &HH 9;<E E;" !!H 9;%H !"" H&<9;!" &" H!; 9;H E;" <E 9;<! !"" H%& 9;%< !"" %E;

La aplicación del procedimiento de a4uste por urbani7ación sedesarrolla en la @abla ' para el periodo de 9;; a 9;<!' /a-ue a partir de tal a0o / *asta final de re+istro 29;%<3' no

e.istió aumento del porcenta4e de urbani7ación Ló+icamente'el lapso citado se corri+e para un porcenta4e de urbani7acióndel !"=

Tabla . orrecci'n del registro de gastos máximos anuales (Q, m3/s) con el m-todo de los actores de a%uste.

Datos *istóricos Cero urbani7ación Urbani7ación final 2!"=3A0o Q =Urb m P2 X ≤ x3 f 9 Qcu mcu P2 X ≤ x3 f Qa

9;; 9&% 9& ""H! 9HH 99 ""H! "H !&9;E" !%; 9& 9& "!&< 9!9 E!" E "< 9%< H;&9;E9 < 9; E ""&9 9H< 9!H H "9EH 9;& &%9;E !& " 9! "E%& 9!; &% 9< "!E 9&E HH9;EE H&< " H "<%< 9!9 !9< ; "%&! 9<& <;;9;E! !%< 9 9% "!H; 9H" E9% 9; "H9! 9&" H%9

9;EH E&& 9 9E "EH9 9H HH 9! "E%& 9&H !%9;E< EE! ; "!E 9H% 9E 9 "E! 9&% E;&9;E% <&" E E" "&99 9! !%; E9 "&E& 9<< %;H9;E& !&% H 9; "H9! 9H! E9< 9& "!&< 9&9 H%9;E; &E < < "9< 9<& 9<& % "9&; 9;E E!9;!" H!; & "H;H 9H& E!% ! "<!; 9%! <"!9;!9 E!" ; 9" "%" 9<; "9 99 ";% 9&& E%&9;! %&% E" EE "&; 9!& HE E! ";9; 9H; &!<9;!E H!% E9 9 "H<& 9<! EE! "H;H 9%% H;99;!! H"! EE " "H!9 9<& E"" 9% "!H; 9& H!<9;!H !< E! 9< "!E 9% <; 9H "!"H 9&! !;H9;!< %H" E! E9 "&E& 9H% !%& E" "&99 9<% %;&9;!% H; EH < "%"E 9<! E<9 H "<%< 9%E <H9;!& 9H" E< 9 ""% "9 %H 9 ""% 9" 9H&9;!; E"" E% % "9&; 9&& 9<" < "9< 9;% E9H9;H" <!& E& & "%H% 9<% E&& % "%E" 9%" <<"

9;H9 &HH E& E< ";%E 9!; H%! E< ";%E 9H9 &<%9;H <E E; % "%E" 9<; E<; < "%"E 9% <EH9;HE <H! E; ; "%&! 9<< E;! & "%H% 9<; <<<9;H! E<H E; 9 "E! 9&H 9;% 9" "%" 9&; E%9;HH HH& E; E "< 9%E EE " "H!9 9%; H%&9;H< &!! E; EH ";!< 9HE HH EH ";!< 9H< &<99;H% %%< E; E "&<H 9<9 !& E "&<H 9<! %;"9;H& %&% E; E! ";9; 9H% H"9 EE "&; 9< &99;H; %; E; H "9EH 9;< 9! ! "9"& "" &!9;<" HH E; ! "9"& 9;& 9; E ""&9 9" %99;<9 E!" E; 99 ";% 9&% 9& ; "!E 9;" E!<




AMH

9;< EE! E; & "9< 9&; 9%% & "9< 9;9 EE&9;<E !!H E; 9H "!"H 9;% < 9E "EH9 9&< !"9;<! H%& !" ! "<!; 9%! EE 9 "H<& 9%& H;9

La corrección del re+istro por factores de a4uste 2 f 9' f 3'reali7ada corresponde a una versión simplificada 2@abla 3' lacual difiere del m1todo propuesto por :cCuen ? @*omas29;;"3 / :cCuen 29;;&3' basado en la aplicación simult,neade los factores de a4uste de los factores de a4uste / eniteraciones debidas a los cambios del n6mero de orden 2m3 delos +astos Se considera aceptable la versión propuesta' dada la

precisión -ue impone el uso de la Fi+ura 9

Los par,metros estadísticos media aritm1tica / desviaciónest,ndar de los datos ori+inales / de sus lo+aritmos decimales'son los si+uientes para el re+istro ori+inal 2@abla 938 HH" mEs'9 mEs' 9%"E%H / "9;9"; Para el re+istro corre+ido porurbani7ación son8 H&9 mEs' "& mEs' 9%E9;" / "9%&!% Seobserva -ue reali7ado el a4uste las medias aumentan' /a -uelos primeros +astos ocurren cuando e.iste menor ,reaimpermeable Las desviaciones se reducen debido a -ue los

+astos aforados inclu/en su variabilidad natural / la de losdiferentes niveles de urbani7ación / el a4uste elimina a lase+unda Lo anterior se refle4ar, en los resultados del AFC'cu/as predicciones del re+istro corre+ido ser,n ma/ores perocon menor variabilidad 2:cCuen' 9;;&3

Al re+istro corre+ido se le a4ustaron tres modelos probabilísticos' 1stos fueron8 la distribución Lo+IPearson tipo 2B5C' 9;%% ob1e ? As*Kar' 9;;93' la distribuciónGeneral de alores $.tremos 2Campos' "9"a3 / ladistribución Lo+ística Generali7ada 2>osKin+ ? Ballis' 9;;%S*aM et al#' "993 Sus respectivos errores est,ndar de a4ustemínimos 2Nite' 9;%%3 fueron8 &' % / EH mEs' por lo tantose adoptó a la distribución G$' misma -ue tambi1n se a4ustóal re+istro sin corre+ir' sus predicciones fueron las mostradasen la @abla E

Tabla 3. redicciones (m3/s) obtenidas con la distribuci'n 02 en los dos registrosde la cuenca Rubio Wash de Los Ángeles, .!.".

@ipo de re+istro8Periodos de retorno en a0os

H 9" H H" 9"" H"" 9 """5e+istro sin corre+ir H!! %E< &E% ;!" 9""E 9"H< 99!& 99%&5e+istro corre+ido H& %<H &H< ;!H ;;% 9"E; 99"% 99%

Los resultados de la @abla E son consistentes e.clusivamente*asta el periodo de retorno de H a0os' /a -ue a partir de a*í'las predicciones del re+istro sin corre+ir son ma/ores -ue lasde los +astos a4ustados Lo anterior se debe a las si+uientesdos particularidades del re+istro ori+inal8 293 en +eneral elimpacto de la urbani7ación es leve' pues no cambia desde

9;<! *asta el final / de 9;! a 9;<! sólo aumentó un 9"= 23los tres +astos m,s +randes del re+istro ocurren cuando lacuenca /a *abía alcan7ado el desarrollo urbano final' en losa0os 9;%"' 9;%! / 9;%

Al parecer la variabilidad del re+istro ori+inal se sobrepone enefecto en las predicciones' al del aumento en la media delre+istro corre+ido Campos 2"93 presenta un e4emplonum1rico similar' en el cual los efectos de la urbani7ación sonnotorios en las predicciones adem,s se inclu/en otras t1cnicasde corrección o procesamiento del re+istro *idrom1tricoori+inal

Corr#cc!n )#d&nt# )od#*&c!n +dro*!c&

$l procedimiento de esta t1cnica consta de los seis pasossi+uientes 2>o++an' 9;;%38

Paso "3 Se definen o estiman las condiciones físicas de lacuenca en el final de re+istro / en otros cuatro tiempos durantela evolución de 1ste Con base en esta información se calibraun modelo *idroló+ico lluviaIescurrimiento de eventos' pore4emplo el >$CI9 2USAC$' 9;&93' el >U@ 2:iller et al#'9;%%3 o el @5IHH 2SCS' 9;&<3 $.isten otros modelos de

cuenca de eventos m,s comple4os -ue re-uieren de calibración/ validación antes de poder ser utili7ados

Paso $3 Se desarrolla una tormenta de dise0o para un periodode retorno de H a0os $sto re-uiere el establecimiento inicialde las curvas ntensidadIDuraciónIFrecuencia 2DF3 -ue

caracteri7an a las tormentas de la 7ona donde se ubica lacuenca ba4o estudio $ste intervalo de recurrencia estotalmente arbitrario' pero ello es irrelevante' /a -ue en el

procedimiento no se re-uiere una correspondencia entre lafrecuencia de la lluvia / la del escurrimiento 2crecienteestimada3' como se observa posteriormente

Paso %3 Se aplica una serie 2mínimo seis3 de factores decorrección de la tormenta *ipot1tica desarrollada en el pasoanterior' seleccionados de tal manera -ue las crecientesestimadas con el modelo *idroló+ico aplicado' abar-uen laamplitud mostrada / re-uerida por el re+istro -ue se corri+eCada nueva tormenta *ipot1tica se lleva al modelo *idroló+icoutili7ado' para aplicarlo en cada una de las condicionesdefinidas en el Paso "

Paso &3 Con base en los resultados de paso anterior' se dibu4anlas curvas de +asto m,.imo estimado 2ordenadas3 contra losfactores de corrección de la tormenta 2abscisas3' una curva

para cada fec*a 2a0o3 de condiciones físicas en la cuenca2 Paso "3

Paso 3 A*ora cada +asto m,.imo del re+istro por corre+ir' selleva a la +r,fica construida en el paso anterior' entrando en ele4e de las ordenadas / lle+ando *asta una curva real o




AMH

ima+inaria correspondiente al a0o de tal +asto / de a*í seavan7a verticalmente *asta la 6ltima curva 2condicionesactuales o finales de la cuenca3' para definir' nuevamente en ele4e de las ordenadas' el valor a4ustado o corre+ido buscado

Paso ' 3 Por 6ltimo' se procesa probabilísticamente el re+istrocorre+ido' para obtener las predicciones buscadas o de dise0o

re-ueridas

S#und& &$*c&c!n nu)"rc&

Enunciado$n re+istro por corre+ir se muestra en las dos primerascolumnas de la @abla !' corresponde a una cuenca *ipot1tica

de E"" Km de ,rea' ubicada en las cercanías de la ciudad [email protected] Guti1rre7' C*iapas Por lo anterior' las curvas DF porutili7ar / definidas se+6n la fórmula de C*en' tienen los

par,metros si+uientes 2Campos' "9"b38 ( "<E!'

) 9!;%&' "<H9"9 #i = mm' a !&E!' b 99"&"! /

c "&&! Las condiciones físicas inicial / final de la cuenca'así como otras dos intermedias' *an sido especificadas a trav1sdel n6mero N de la curva de escurrimiento / del tiempo deconcentración 2*c3 en *oras / son las si+uientes8 293 a0o de9;&"' N %H / *c H" *oras 23 a0o de 9;;"' N &" /*c !H *oras 2E3 a0o de """' N &H / *c !" *oras / 2!3a0o de "";' N ;" / *c EH *oras Los suelos de la cuencafueron considerados del +rupo *idroló+ico C

Tabla . Registro de gastos máximos anuales (m3/s) obser4ados # a%ustados a las condiciones actuales.

"5o0asto

obser4ado0asto

a%ustado "5o0asto

obser4ado0asto

a%ustado "5o0asto

obser4ado0asto

a%ustado9;&" H" E%;" 9;;" ;<& 9<"" """ 9<"H "9"9;&9 "H" E!<" 9;;9 H"" ;%H ""9 9%%" 9H"9;& ;%" 9&&H 9;; <HE 99!" "" 99H" 9!E"9;&E 9HE& <&" 9;;E %EH 9H" ""E %"E ;""9;&! &H" 9<<" 9;;! H!" ;!" ""! &<& 9"%"9;&H &EH 9H;" 9;;H ;<E 9!<" ""H <%H &""9;&< E<H &&" 9;;< H<E ;EH ""< 9";& 9H"9;&% ;%H 9%!" 9;;% E!" H%H ""% ;HE 9"H"9;&& H%E 99H 9;;& 99"H 9HE" ""& 9E;" 9!"9;&; 9;" "%H 9;;; <;& 9"" ""; 9!&" 9!&"

Descripción de cálculos$l modelo *idroló+ico aplicado fue el del *idro+rama unitariotrian+ular o >U@ 2:iller et al#' 9;%% Campos' "9"a3 / losfactores de corrección de la tormenta variaron de "H a H"en incrementos de "H Aplicando el modelo >U@ a las

cuatro condiciones físicas de la cuenca / para cada una de las9" tormentas de dise0o se obtienen las !" estimaciones decrecientes citadas en la @abla H' con las cuales se constru/eronlas curvas mostradas en la Fi+ura

Tabla 6. 0astos $ico o máximos (m3/s) estimados con el modelo del 7T, $ara las condiciones indicadas.

(a5o) # condiciones 8sicasen la cuenca9

:actores de correcci'n de la tormenta;.6 ;.6; ;.<6 1.;; 1.6 1.6; 1.<6 .;; .6 .6;

29;&"3 N %H *c H" * H 9"< &; HE! &9" 99"; 9!H 9%H" "&E !29;;"3 N &" *c !H * 9%& !% %E" 9"<9 9!"; 9%<& 9EE H"E &%%2"""3 N &H *c !" * !< && <99 ;%% 9E< 9%H; 9<! H%E ;&< E!""2"";3 N ;" *c EH * 9"! !!& &H< 9; 9%E; 9;9 <!% E9"H EH<E !"9

Resumen de resultadosAplicando el procedimiento descrito en el Paso se vanobteniendo los +astos a4ustados o corre+idos' los cuales semuestran en la @abla ! Por e4emplo' en la Fi+ura 9 se ilustrala transformación de los +astos m,.imo / mínimo observados'correspondientes a los a0os 9;&" / 9;;% *abi1ndose obtenidoE%;" / H%H mEs' respectivamente

Por 6ltimo' se procesa probabilísticamente el re+istro a4ustadoo corre+ido' en este caso se aplicó la distribución General dealores $.tremos 2G$3 a trav1s del m1todo de losmomentos + 2>osKin+ ? Ballis' 9;;% Campos' "9"a3' se

obtuvieron como par,metros de a4uste 2ubicación' escala /forma3 los si+uientes8 u 99<%;9& mEs' O !E!H!& mEs /, I"99!!' con un error est,ndar de a4uste 2Nite' 9;%%3 de9%E! mEs Las predicciones asociadas a diversos periodos deretorno se muestran en la @abla <

Tabla =. redicciones (m3/s) obtenidas con la distribuci'n 02 en los registros original # a%ustado de la Tabla .

Ti$o de registro9eriodos de retorno en a5os

6 1; 6 6; 1;; 6;; 1 ;;;




AMH

5e+istro ori+inal 2Qo3 ; 9EH& 9<< "<< E&9 %"< EH"; E&%&5e+istro a4ustado 2Qa3 9EE! 9;EH !" E9H! E&"E !H!% <%H; %;<%Cocientes QaQo 9!!% 9!H 9!H< 9H% 9H;% 9<&" 9;< "H!

$l a4uste del modelo probabilístico G$ al re+istro ori+inalcondu4o a los valores si+uientes8 u %&%EE mEs'O E<E;9& mEs / , I""H%;!' con un error est,ndar dea4uste 2$$A3 de <!" mEs / las predicciones mostradas en la@abla <

Discusión de resultadosLas predicciones de ambos re+istros difieren bastante' desdeun !H= en los periodos de retorno ba4os *asta m,s del doble

en los elevados Lo anterior se debe a tres condiciones b,sicas8293 los cambios físicos en la cuenca fueron mu/ severos' /a-ue el n6mero N cambió de %H a ;" / el tiempo deconcentración se redu4o un E"= 23 los +astos m,.imos dere+istro ocurrieron en su inicio' de manera -ue al corre+irlos

por urbani7ación se convirtieron en valores e.tremosdispersos' por ello el $$A subió de <!" a 9%E! mEs / 2E3 lamedia aritm1tica del re+istro se incrementó de 9"9H9 a 9H;"mEs' es decir un H9=




AMH

Conc*u'on#'

$l primer procedimiento e.puesto / aplicado en este traba4o'constitu/e la técnica básica del a4uste de un re+istro decrecientes -ue se *a vuelto no *omo+1neo debido al impactode la urbani7ación ocurrida en su cuenca de captación talcorrección se reali7a antes del an,lisis de frecuencia decrecientes 2AFC3

Por otra parte' en el se+undo procedimiento e.puesto' es deimportancia vital el modelo *idroló+ico -ue permite estimarlas crecientes de la cuenca conforme cambian sus condicionesfísicas debido a la urbani7ación La selección entre losmodelos pr,cticos citados 2>$CI9' >U@ / @5IHH3 u otro m,ssofisticado' ló+icamente depende en primer lu+ar del tama0o




AMH

de la cuenca / despu1s de la cantidad / calidad de lainformación *idroló+ica disponible

Debido a -ue las cuencas rurales con impacto de desarrollourbano' ser,n cada ve7 m,s comunes / la necesidad de estimarsus crecientes m,s apremiante' resulta imprescindible llevar acabo un monitoreo de la evolución de su cambio de

condiciones físicas' tanto del suelo como de su red de drena4eLo anterior permitir, la aplicación de los dos procedimientose.puestos' al disponer de la información física sobre lae-olución de la urbanización en la cuenca

Debido a -ue la Comisión acional del A+ua 2CQAGUA3no lleva a cabo un re+istro de la evolución de la urbani7aciónen las cuencas de sus estaciones *idrom1tricas' -ue /a

presentan tal afectación *abr, -ue buscar' aplicar / contrastarotras t1cnicas de estimación del desarrollo urbano para podercorre+ir los re+istros de crecientes -ue se *an vuelto no*omo+1neos

R#%#r#nc&'

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Resumen

Se describe el procedimiento de aforo de una corriente natural,empleando un molinete hidrométrico de hélice. El aforo serealizó sobre un puente tubular localizado en un tramo rectodel cauce. Se realizó un análisis estadístico con la finalidad dedeterminar el tiempo de muestreo y el número de puntos deaforo óptimos en cada vertical de la sección transversal delrío. Se probaron 3 tiempos de muestreo 3!, "! y #$!s% y #!,& y 3 puntos de muestreo en cada vertical. ' partir de los

resultados obtenidos del análisis estadístico, se determinó (uela opción óptima fue utilizar un tiempo de inte)ración de "!se)undos y con 3 puntos en la vertical *$!, "! y +! de la

profundidad-. El caudal contra el (ue se compararon lasmediciones se obtuvo del reportado en el oletín de/nformación 0idrométrica, 1limatoló)ica y de 2resas (ue la1omisión acional del ')ua emitió en esa misma fecha.

Introducción

El aforo de corrientes naturales es una práctica común en elmundo% sin embar)o, en muchas ocasiones se ha mecanizado yse aplica por i)ual en cual(uier tipo de corriente, a pesar de(ue cada una de ellas presenta características propias. En estetraba4o, se muestra el procedimiento y resultados obtenidosdel aforo sobre un puente de una sección de un río, ubicada

en el río Samaria, en el estado de 5abasco, 6é7ico *8i)ura #-.En la medición se empleó un molinete hidrométrico marcaS/'2, modelo 60## */S5'9: S/'2, $!##- y se aplicaronlas recomendaciones de aforo establecidas por la ;r)anización6eteoroló)ica 6undial en su 6anual :uía de 2rácticas0idroló)icas *;66, #<<=-.

E7isten diferentes maneras de realizar aforo con molinete*'S>, $!!$-

6étodo por vadeo 6étodo desde puentes 6étodo del teleférico o cable va)oneta 6étodo desde bote o con doble torno

En este caso en particular se empleó el método de aforo en puentes. ?a recomendación es (ue las mediciones debenrealizarse sobre puentes de un solo claro *'2'9/1/;, $!!<-%sin embar)o, en el estado de 5abasco, como en al)unos otros,no es muy común encontrar este tipo de estructuras dada laamplitud de los ríos. @ebido a esto, se debe (ue poner especialcuidado en la realización del aforo, especialmente al centro delos claros entre las pilas del puente. 1on el ob4etivo dedisminuir errores producidos por las distorsiones en las líneasde corriente por efecto de las pilas, se construyó un contrapeso*escandallo- con un estabilizador de flu4o *29/E:;, $!#$-.

'demás, se realizó un análisis estadístico con el propósito dedeterminar el tiempo de muestreo óptimo, y seleccionar elme4or método de aforo de acuerdo al número de puntos demedición en cada vertical, lo)rándose resultados estadísticosaceptables. ?os resultados obtenidos, fueron comparados conlos resultados reportados en la Estación 0idrométrica Samariade la 1omisión acional del ')ua, or)anismo encar)ado delmane4o de la información hidrométrica en el país.

Figura 1. Sitio del aforo

Metodología

El puente tubular mide #"3 metros de lar)o y consta de #!claros entre apoyos con separaciones promedio de #& metros.Se puso especial cuidado en seleccionar un puente (ue seencontrara en un tramo recto del río, de tal manera (ue laslíneas de corriente fueran perpendiculares a la sección deaforo. Se realizó el levantamiento batimétrico de la seccióntransversal sobre la (ue se llevaron a cabo las mediciones.2ara ello se empleó un sensor de profundidad marca 8ish8inder y se tomó como referencia la lámina de a)ua (ue setuvo durante la medición.El e(uipo de aforo consistió en un molinete hidrométrico concontador di)ital para obtener el número de revoluciones,escandallo, sistema mecánico para facilitar el ascenso ydescenso del e(uipo mediante un cable de su4eción de acero*8i)ura $-.

DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE MUETREO ! PUNTO DE A"ORO EN UNA CORRIENTE NATURAL

Priego Gastón1, Hernández Ayuxi1, Gamboa V!tor1 y "i#era Fabián1

# @'/', Aniversidad Buárez 'utónoma de 5abasco, 1unduacán Balpa de 6éndez, 1ol. ?a Esmeralda, 1.2.+""<!, 1unduacán, 5abasco, 6é7ico.

ECmail)astonphDhotmail.com, anhc$+Dhotmail.com, in)victor)amboa)Dhotmail.com, 4)fabianriveraD)mail.com.





Figura $. a% &s!andallo, b% 'olinete 'H11, !% Sistema me!áni!ode a!enso y des!enso del es!andallo y molinete, d% Sensor de

(rofundidad, e% )ontador digital

Tareas #reliminares

@eterminación de tiempo de muestreo.Se seleccionó un punto arbitrario hacia el centro de la seccióntransversal, cuidando (ue este punto (uedara entre uno de losclaros del puente, estación !F!G< *8i)ura 3-.

Figura *. +bi!a!ión de esta!ión de aforo1on el sensor de profundidad se midió el tirante y se ba4ó ele(uipo para realizar las mediciones tomando #! puntose(uidistantes sobre la vertical *8i)ura =-, en cada punto sere)istraron #! medidas considerando tres distintos tiempos demedición 3!, "! y #$! se)undos *5abla #-.

Figura . Puntos medidos sobre la #erti!al

?a velocidad en cada punto se obtuvo a partir de la si)uientee7presión

*#-

En donde

velocidad en /

paso )eométrico de la hélice, !.$&. número de revoluciones

tiempo de medición en se)undos.

' partir de un análisis estadístico de las velocidades obtenidas*0;?6', #<<!-, y su desviación estándar, se calculó lavelocidad media por el método de puntos reducidos para uno,dos, tres, cinco y diez puntos *5abla $-. @espués de compararestos resultados se determinó el número óptimo de puntos demedición de la velocidad por cada vertical.

Puntos de a$oro

En la determinación del número de verticales en la sección, la

;r)anización 6eteoroló)ica 6undial recomienda (ue elespacio entre dos verticales sucesivas no debe superar el #H$!del ancho total y (ue el caudal entre esas dos verticales nodeberá ser superior al #! del caudal total *;66, #<<=-. Sinembar)o, ya (ue el aforo se realizó desde un puente tubularcon más de un claro libre, la determinación del espaciamientoentre verticales estuvo en función de los claros dele puente,tratando de ubicar cada vertical lo más ale4ada posible de las

pilas del puente, para de esta manera reducir los efectos deturbulencia ori)inados por las mismas. Se realizó el aforo en#! verticales, tal y como se recomienda en la literatura*'S', $!!$-. En la 8i)ura &, se muestra un es(uema de lasección transversal.

Figura -. Sealamiento de #erti!ales en la se!!ión trans#ersal

Ana vez identificadas las verticales se inició el aforo,si)uiendo la convención de mar)en iz(uierda a mar)enderecha *2I9EJ K @L'J, $!!!-. Se dividió el ancho de lasección transversal en dovelas para posteriormente con elsoftMare 'uto1ad medir el área hidráulica de cada una de

ellas *8i)ura <-. Se decidió considerar un tiempo de muestreode "! se)undos y calcular la velocidad media con el métodode tres puntos, tal como se detalla más adelante en el apartadode resultados. 2or lo tanto, se midió la velocidad a $!, "!y +! de la altura *0-, medida a partir de la superficie libredel a)ua% además, se midió la velocidad en la superficie y enel fondo para completar el perfil de velocidades y dibu4ar lacurvas isotá(uicas con el softMare 1ivil1ad. ?a 8i)ura "es(uematiza los puntos de medición.





Figura /. Perfil de #elo!idades 0t1$2 s%.

En la 5abla $ se muestran los resultados de la aplicación delmétodo de puntos reducidos, para uno, dos, tres y cinco puntos.

3abla $. "esultados del m4todo de (untos redu!idos

A$oro de la sección trans%ersal

El área hidráulica obtenida para cada dovela se muestra en la8i)ura #!.

Figura 12. 5reas de do#elas

?a velocidad media en cada vertical por el método de tres puntos y el cálculo del caudal total (ue pasa por la seccióntransversal en estudio, se muestra en la 5abla 3. En la 8i)ura## y #$, se representan los perfiles de velocidades obtenidos

para cada vertical.

3abla *. )audal 3otal 0'4todo de tres (untos%.

Figura 11. Perfiles de #elo!idad





Figura 1$. Perfiles de Velo!idad

Se muestran en la 8i)ura #3, las curvas isotá(uicas de lasección transversal del 9ío Samaria.

Figura 1*. )ur#as isotá6ui!as

El aforo medido fue de GGG.&+ mHs, mientras (ue en laEstación 0idrométrica Samaria se reportó un caudal de <#Gm3Hs en el 9ío Samaria, en el mismo día en el (ue se realizó elaforo sobre el puente tubular, ver 8i)ura #=.

8AE5E 1;':A'Figura 1. 7oletn Hidrom4tri!o

Conclusiones

?a zona del río Samaria, en donde se llevó a cabo el aforo,tiene un ancho de #"3 m, por lo (ue, con este proyecto, se buscó optimizar no sólo el tiempo de medición, sino tambiénla cantidad de puntos a medir.

En la 5abla # se observa (ue la velocidad media obtenidausando diez puntos es muy similar para los tres intervalos detiempo considerados. Sin embar)o, considerando la desviaciónestándar y con base en las )ráficas presentadas en las 8i)urasG, + y <, se observa (ue hay mayor uniformidad en los perfilesde velocidad conforme se incrementa el tiempo de medición,es decir, para un tiempo de #$! se)undos se presentan uncomportamiento más uniforme (ue el (ue se presenta para 3!y "! se)undos.

@espués de aplicar el método de puntos reducidos *5abla $-,se tiene una desviación estándar menor para tres y cinco

puntos. 'demás se observó (ue no e7isten variacionessi)nificativas entre los intervalos de medición de "! y #$!se)undos, por lo (ue el aforo a lo lar)o de la seccióntransversal seleccionada se realizó considerando un tiempo demedición de "! se)undos, a !.$!, !."! y !.+! del fondo a

partir de la superficie libre del a)ua. Este método permitevalidar estadísticamente el tiempo de inte)ración y el númerode puntos en la vertical. o se puede aplicar de manera)eneral para otras corrientes, por lo (ue cada una deberáse)uir el procedimiento descrito con el fin de validar losmétodos.

@espués de realizar el aforo de velocidades a lo lar)o de las #!verticales marcadas en la sección transversal se puede ver (ueel perfil de velocidades obtenido en cada una de ellas es muysimilar al (ue se muestra en la literatura, salvo el caso de lasverticales correspondientes a las estaciones !F!##.=!, !F!GG y!F!+=.&!% esta diferencia se atribuye al efecto local de las

pilas sobre las líneas de corriente ya (ue la primera sección seencuentra cercana al aproche del puente y la !F!GG y!F!+=.&! se encuentran al centro del cauce, en el mismo claroy ambas cercanas a las pilas.

El caudal total calculado con el método de tres puntos es deGGG.&+ m3Hs, el cual resulta #3<.=$ m3Hs menor (ue elre)istrado en la Estación Samaria, y aun(ue ambos puntos deaforo se encuentran en el mismo río, la distancia entre ellos es

de #=.+! Nilómetros, e7iste a)uas aba4o de la Estación0idrométrica una bifurcación del río Samaria el cual vuelve aformar uno solo cauce a & Om a)uas arriba del puente detubos, por lo (ue se esperaba ver refle4adas pérdidas en elcaudal. 'unado a ello, no e7iste precisión en la manera en (ueel personal de la Estación mide la profundidad total en cada

punto de sondeo y la profundidad de medición de cada punto,lo cual ocasiona (ue se reporten caudales con variaciones enmas o en menos al (ue circula realmente por la seccióntransversal establecida.





Se estimó además el caudal total con el método de dos puntos,el cual fue de G&+.=# m3Hs, ya (ue este método es el empleado

por la 1;':A'% sin embar)o el método para ladeterminación de la velocidad media debe ser seleccionado enfunción de la precisión (ue se desee obtener en el aforo y deltiempo disponible para realizarlo. En cuanto a las curvasisotá(uicas dibu4adas, se tienen las mayores velocidades hacia

el centro de la sección y decrecen hacia las orillas y el fondo.

Re$erencias

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del estado de Tabasco. 1ap #. 1aracterísticas :eo)ráficas delEstado de 5abasco, pp. $=$.

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de Gasto, 1omisión acional del ')ua, pp. 3<.

.8 Holman ?a!@ P. *#<<!-. Métodos Experimentales para

n!enieros. 1uarta edición, 6c:raMC0ill. pp. &&3.

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de A!ua% sitio &eb nstituto 'acional de Tecnolo!"a del A!ua%

entrada ())(% consultado el *+,,+(),,. -L/

MMM.inta.)ov.arHsantia)oHinfoHdocumentosHa)uaH!!!".pdf

E.8 S3A"G SAP S.A. *$!##-. 9ecuperado el #3 dediciembre de $!##. A9? MMM.instar)Csiap.com.arH6##$!6;?/5E$!0/@9;6E59/1;.html

D.8 );AG+A 0$!##-. 0olet"n de nformación Hidrométrica% $limatoló!ica y de #resas. 1onsultado el &H#$H$!##.

/.8 Priego G., Gamboa V., "i#era F., '4ndez S. *$!#$-. 1ise2o y construcción de un contrapeso para molineteuni3ersal , 'probado para su publicación en la '60 QQ//1on)reso acional de 0idráulica, 'capulco, 6é7ico.





Introducción

La CONAGUA maneja un amplio proceso de elaboración decálculo hidrométrico para generar las series históricas de

gastos de la red hidrométrica nacional. El !A "#$ es laherramienta computacional empleada$ por los especialistas dela Conagua para reali%ar el cálculo hidrométrico & as'

actuali%ar la base de datos nacional$ mejor conocida como(Anco Nacional de )atos de Aguas uper*iciales

+(AN)A,.

El presente art'culo describe el proceso -ue siguen los datos

básicos$ dentro del !A "#$ para generar los gastos diarios$mensuales & anuales -ue un usuario de datos hidrométricosmaneja cotidianamente.

Metodología

Figura 1. Proceso general de obtención de datos básicos (escalas,

aforos y sedimentos) para generar el cálculo hidrométrico.

La red hidrométrica nacional -ue implementa la Conagua$ está

instalada en los principales r'os de nuestro pa's. Eistena*oradores -ue se encargan de registrar diariamente ni"eles deagua en el cauce +lecturas de escala, & cantidad de agua -ue

pasa en un momento determinado +a*oros,$ labor mu&

importante &a -ue son los insumos -ue a&udan a cuanti*icarlas aguas super*iciales nacionales.

/osteriormente$ se generan epedientes por estación$ por mes& por a0o en o*icinas *oráneas -ue recopilan la in*ormación1una buena cantidad de epedientes es calculada por mismo

personal de Conagua$ otra cantidad de epedientes se en"'a acálculo masi"o.

La in*ormación de cada epediente es capturada$ anali%ada e

in"entariada para proceder al cálculo hidrométrico. En la2igura 3$ se obser"a el *lujo & proceso -ue sigue lain*ormación hasta llegar &a con el cálculo hidrométrico hechoa las bases de datos históricas consultables en (AN)A. El

cálculo hidrométrico es la cuanti*icación del agua a tra"és deobser"aciones de mediciones diarias -ue se lle"an a cabo en

las estaciones hidrométricas por personal de la Conagua en los principales r'os de nuestro pa's. Los datos de camponecesarios para el cálculo hidrométrico son4 +3, A*oros de

campo$ +#, Limnigrama$ +5, 6esumen de escalas$ +7, 6esumende A*oros & +8, edimentos$ su "olumen & peso.

El !A "# utili%a la siguiente metodolog'a para reali%ar uncálculo hidrométrico4 +3, Captura de lecturas de escala$ a*oros& sedimentos$ +#, Cálculo del gasto diario por método 9E oLE & los conceptos considerados en la base de datos

hidrométrica +(AN)A,$ & +5, Actuali%ación diaria$ mensual& anual de la base de datos.

El análisis de mediciones se hace mediante despliegue grá*ico

del hidrograma. El cálculo del gasto emplea el método L +relación Lectura escala, en presencia de a"enidas1 & elmétodo ! +relación Escala : Gasto, en época de estiaje.

EL proceso completo -ue siguen los datos hasta llegar cálculoresultante$ son4

Captura de lecturas de escala & a*oros

Análisis & depuración de las mediciones !denti*icación de periodos de tiempo )eterminación de relación Escala : Gasto Cálculo del gasto

Análisis integral Cálculo de los gastos diarios$ mensuales & anuales.

Análisis de las mediciones efectuadas en las estaciones

(lectura de escala, aforos y sedimentos).

El análisis de mediciones se hace mediante despliegue grá*icodel hidrograma. Los pasos necesarios para este análisis son4

SISTEMA DE INFORMACIÓN DE AGUAS SUPERFICIAES PARA O!TENCIÓN DE

C"CUO #IDROM$TRICO %SIAS &'(

ol's Al"arado ;olanda3

<edina Garc'a <iguel#

Garc'a 6ui% Alejandro

5

+3,

!<=A$ /aseo Cuauhnáhuac >85#$ Col. /rogreso$ ?iutepec$ <orelos$ <éico. C/. @#88.

+#,

Consultor !ndependiente

+5,

CONAGUA$ A". de los !nsurgentes ur No. #73@$ 7 piso$ Ala /oniente Col. Copilco El (ajo$ )eleg.

Co&oacán <éico$ ).2.$ C/. 757

&solisBtlaloc.imta.m$ contetBprodig&.net.m$ alejandro.garciaBconagua.gob.m





• Leer los datos de las lecturas de ECALA & deECALA : GA=O. )atos *uente4 de archi"os .db*

de isual 2o /ro$ por compatibilidad con !A3DD71 & archi"os .mdb de <icroso*t Access,.

• Generar dos grá*icas por cada a0o de datos$ una

donde se gra*ican los datos de ECALA & GA=O

a lo largo del a0o +en el eje de las se gra*ica eltiempo & en las ; la ECALA & el GA=O comográ*icas independientes,. En la grá*ica de ECALA

mostrar los periodos de tiempo sin datos cuandoéstos son de cinco o más d'as consecuti"os.

Figura ". #nálisis y depuración de mediciones.

• Anali%ar las grá*icas4 En la grá*ica de ECALA$ al

oprimir el botón derecho del ratón sobre algFn puntode la grá*ica se muestran los datos registrados 38

d'as antes & 38 d'as después del punto seleccionado.Estos datos se presentan en *orma tabular para -ueel calculista pueda re"isar los "alores & editarlos silo considera pertinente$ con posibilidad de modi*icar

directamente el archi"o de datos.

• eleccionar periodo de tiempo a calcular4 En ambostipos de grá*icas se puede seleccionar otro periodode tiempo$ dentro del periodo original del archi"o

seleccionado inicialmente$ lo -ue generará nue"as"entanas con las grá*icas anteriores para el periodode datos selección.

Calculo del gasto diario, mensual y anual.

Una "e% hecho en análisis & depuración de mediciones$ se procede a identi*icar los periodos de tiempo a los cuales se lesaplicará alguno de los métodos de cálculo. Estos periodos semarcan principalmente donde ha& "ariaciones en la grá*ica

debido a la presencia de a"enidas. /or ejemplo$ en la 2igura #en la Fltima grá*ica$ se obser"a -ue de enero a julio semantiene un *lujo más o menos constante & -ue de julio aagosto &a aparecen registros de a"enidas$ de manera gruesa

esos dos periodos son aptos para aplicar di*erentes métodos decálculo.

El cálculo del gasto emplea el método LE cuando eistemucho mo"imiento & presencia de a"enidas. Las cur"as por

LE son caracter'sticas de los grandes r'os1 & el método 9Edurante la época de estiaje.

Métodos para cálculo del gasto: Método QE

El método 9E se utili%a cuando no eiste mucho mo"imientoen el cauce$ para cálculo de gasto nulo1 para cuando no eisterelación EscalaGasto$ cuando no eiste "elocidad en el cauce+agua estancada, &Ho presencia de sedimentos. Algunos casos

de sus usos son4

3. /er'odo +s, de gasto nulo$ puede haber datos o no$ siempre &cuando se aclare -ue es gasto nulo incluso de un a0o$ agua

estancada$ cauce seco$ cierre total de compuertas.

#. /er'odos en los -ue$ para di*erentes escalas eiste gasto

nulo. Lectura de escala para gasto nulo$ este dato se obtendrá precisamente en el campo & dada la importancia sedeterminará con ma&or cuidado$ si la estación no tiene control$"ariará con cierta *recuencia.

5. /er'odos de estiaje en -ue eistan a*oros & -ue el

comportamiento de la escala se mantenga digamos estable osin mucha "ariación.

7. /er'odos -ue no ha& relación$ Escala : Gasto lo -ue impideuna tra&ectoria de a*oros bien de*inida$ para el tra%o de cur"asde gasto.

8. Con respecto al nFmero de datos a utili%ar$ si por algunacausa justi*icada o no$ en el cual no se midió el gasto dealgunos d'as$ los *altantes de esos d'as$ se deducen por simple

interpolación o etrapolación entre los gastos de los d'as"ecinos$ por lo menos dos a*oros +datos,.

@. En el cálculo por 9E$ se calculan los "alores porinterpolación o etrapolación$ procurando dar el nFmeronecesario de gastos +a*oros, -ue cubran todas las grá*icas dellimn'gra*o o de los hidrogramas$ los puntos de in*leión$además del máimo & m'nimo no a*orados.

Figura $. %emplo de gráfica empleando el método !

Una recomendación para el calculista es tener cuidado endi*erenciar gasto nulo de *alta de datos$ pues no es lo mismo.

El método 9E es un cálculo basado directamente en los





a*oros4 en estaciones donde no es posible obtener una relación bien de*inida entre las alturas de la escala & los gastos$ el

cálculo en los "olFmenes tiene -ue basarse directamente enlos "alores obtenidos de los a*oros.

El método consiste en e*ectuar una interpolación lineal a partir

de los datos de los a*oros. i tenemos una lectura de escala E auna hora en la -ue no se e*ectuó un a*oro$ la *órmula mediantela cual se reali%a el cálculo es la siguiente4

)onde

9 I Gasto a calcular.

93 I Gasto inicial$ del a*oro pre"io a la lectura de escala.

E3 I Escala del gasto inicial$ del a*oro pre"io a la lectura deescala.

9# I Gasto *inal$ del a*oro posterior a la lectura de escala.

E# I Escala del gasto *inal$ del a*oro posterior a la lectura de

escala.

E I Es la lectura de escala registrada entre los a*oros.

El método está pensado para reali%ar el cálculo usando el

gasto medido pre"io & posterior a la lectura de escala$ pero enalgunos casos el tiempo entre los a*oros es mu& grande & esmás con"eniente usar los a*oros pre"ios +o posteriores, a lalectura de escala.

)os "ariantes del método 9E son los denominados 9E/J+9E pre"io, & 9EK +9E siguiente,. El primero es a-uel endonde se reali%a el cálculo por medio de 9E$ pero usando los

datos de los a*oros pre"ios más próimos a la lectura deescala1 &$ el segundo es la misma lógica -ue el anterior$ sólo-ue en este caso se toman los dos a*oros siguientes más

próimos a la lectura de escala.

Métodos para cálculo del gasto: Método LE

<étodo de LE se aplica cuando eiste mucho mo"imiento & presencia de a"enidas1 se elaboran cur"as de gasto$ donde se

gra*ica EscalaGasto en un plano cartesiano. Las cur"as pueden contener desde 5 a*oros$ hasta un nFmero nM dea*oros en un periodo$ dependiendo del comportamiento de laestación$ se toman criterios para el tra%o las mismas$ pues este

comportamiento puede dar la tendencia de ascenso &Hodescenso de las cur"as o cambio de sección.

6elación EscalaGasto4 e presenta en corrientes en donde para cada lectura de escala le corresponde un gasto. A estacorrespondencia se le llama 6elación Escala Gasto. Estarelación la da la cur"a de gastos & en determinado momento

se puede obtener el gasto con solo tener la escala. En estoscasos se puede obser"ar -ue las cur"as de di*erentes per'odoscambian ligeramente.

El primer paso para hacer cálculo de gastos escurridos poruna estación$ consiste en la determinación de la relaciónEscalaGasto. En las corrientes donde "ar'anconsiderablemente los caudales & es di*'cil estimar los gastos

-ue corresponden a las lecturas in*eriores &Ho superiores$ escon"eniente ampliar la parte baja & alta de la cur"a de gastos

para leer con ma&or precisión.

Eisten cambios *recuentes en la cur"a de gastos en estacionesdonde las condiciones son inestables$ donde son a*ectadas por

material de acarreo +sedimentos,.

En estaciones en donde se dan "ariaciones del cauce comoresultado de las "ariaciones de las alturas de las crestas de las

a"enidas & de la "elocidad de ascenso & descenso de losni"eles altos +en teor'a cual-uier tramo ascendente de unacur"a de gastos -uedará situado un poco abajo del tramodescendente,$ en éstos casos se *orman cur"as paralelas es

decir están separadas por una di*erencia de lecturas de escalaaproimadamente constante. En estos casos la cur"a de gastos

pasará entre ambas$ &a -ue los a*oros se hacen durante el

ascenso como el descenso. Cuando los a*oros se registran enla parte alta & las escalas +-ue no están a*oradas, en la parte

baja$ se recomienda el tra%o de una cur"a de gastos.

Figura &. %emplo de gráfica empleando el método L

=ambién se recurre al tra%o de cur"as$ cuando se tieneinsu*iciencia de a*oros para calcular meses en -ue no losregistran & -ue solo se cuentan con lecturas de escalas.

Cuando se tienen solamente a*oros & eista relación escalagasto se recomienda el cálculo por LE. Eperimentalmente seha obser"ado -ue el ni"el del agua E & el gasto 9 están

relacionados por una epresión del tipo $ dondeA & b son constantes particulares para cada cauce$ A es un

*actor de escalamiento -ue relaciona las unidades de medición& b está relacionada con la rapide% de cambio la "elocidad delagua en el cauce. i se conocen # & b el cálculo del gasto

para cual-uier lectura de escala es inmediato.

En principio se supone -ue ha& una Fnica relación para cadaestación$ siempre & cuando la sección de donde se encuentra laestación no se modi*ica con el paso del tiempo. Como por lo

general esto no se mantiene$ es necesario determinar larelación apropiada para periodos de tiempo particulares.

El !A "# e*ectFa de inmediato el cálculo de las constantes

A & b a partir de los datos a*orados en el periodo de tiemposeleccionado por el usuario. El cálculo se reali%a por medio unajuste de m'nimos cuadrados pesado$ asignando un peso

proporcional al gasto medido$ de esta *orma se logra -ue la





relación se ajuste mejor a las a"enidas ma&ores en el periodode tiempo anali%ado.

arámetros de a!uste

La cur"a de ajuste muestra la grá*ica de la relación Escala :Gasto ajustada por m'nimos cuadrados a una cur"a del tipo 9

I A+EE,b$ de los datos de la estación en cuestión para el periodo de tiempo espec'*ico.

Figura '. %emplo de parámetros de a%uste

/or cada ajuste de la cur"a se calcula un nue"o juego de parámetros de ajuste$ donde además de la grá*ica de los a*oros

& de la cur"a ajustada$ se ehiben los parámetros A$ b$ E +-uees la escala donde el gasto "ale cero, & el error cuadráticomedio eP obtenido del ajuste$ 2igura 8 a, & b,$ marcados eno"alo rojo. Adicionalmente se tra%a con una l'nea en color

magenta la lectura de escala máima registrada en el periodo

de tiempo$ lo -ue *acilita la identi*icación del "alor máimode gasto -ue se obtendrá si se aplica la cur"a obtenida a losdatos del periodo de tiempo dado$ 2igura 8 c,$ de manera -uese pueda ir anali%ando el comportamiento de la cur"a guiada

por el error cuadrático medio$ para obtener as' un cálculo más preciso. Estos parámetros de ajuste$ posteriormente se utili%anen el proceso de cálculo de gastos por el método LE.

Análisis integral de resultados

e re"isan de manera conjunta los cálculos generados$ &a se por método 9E o LE a cada uno de los periodos delimitados

en el análisis & depuración de los datos$ debido a -ue engeneral se pueden tener "arios cálculos para un mismo

periodo de tiempo e intercepciones en *echas. /ara su análisis

se gra*ican todos los cálculos de interés en una sola grá*ica$en la cual se puede saber la *echa$ el gasto & la escala paracada punto.

En la 2igura @ se obser"a en color rojo la cur"a de los datos

de a*oro$ en c&an los puntos de la escala del a*oro$ en "erdeclaro los gastos calculados por método 9E & en magenta losgastos calculados por método LE. =odo lo anterior para el

per'odo seleccionado. En el caso del ejemplo se tiene hecho

un acercamiento +Qoom, a los meses de enero a mar%o$ sinembargo$ la grá*ica eiste para todo el per'odo seleccionado.

Figura . %emplo de gráfica de integración de resultados

Actuali"aci#n de la $ase de datos (del cálculo %idrométrico

diario, mensual y anual).

Cálculo & actuali%ación de datos diarios

La actuali%ación de los gastos medios diarios históricos sereali%a a partir de los gastos calculados para cada lectura deescala$ &a sea por el método 9E o LE +2igura R,. El área bajoel hidrograma para un periodo de tiempo dado es el "olumen

-ue escurre en ese inter"alo de tiempo. El gasto medio diarioes4 9m I olumen H td.

)onde td es el nFmero de segundos en un d'a4 5@#7. El"olumen se determina calculando el área bajo la cur"a4

A I Si+9i T 9iT3,+tiT3 : ti,H#

Cálculo & actuali%ación de datos mensuales & anuales

La actuali%ación de los datos mensuales se reali%a a partir de

los datos de entrada & de los datos diarios históricos. Losdatos de entrada se emplean para determinar el gasto máimo& m'nimo registrado en los a*oros del mes$ as' como el d'a$ lahora & la escala correspondiente. =ambién a partir de estos

datos & de los datos calculados$ se determina la escala máima& m'nima registrada en el mes$ & el d'a & la hora de cuando se

presentaron. )e los datos diarios se calcula el "olumenmensual de escurrimiento$ -ue es la suma de los "olFmenes

escurridos diarios.

Como el "olumen diario es el gasto medio por el nFmero desegundos en un d'a +5@#7 I >@7,

mensual I Si 9i>@7

El gasto medio mensual se calcula di"idiendo el "olumen

mensual escurrido entre el nFmero de d'as del mes9mensual I mensual H n)ias

La actuali%ación de los datos anuales se reali%a a partir de losdatos mensuales históricos. =ambién se determinan los gastosmáimos & m'nimos registrados en el a0o$ grabando la *echa

+mes$ d'a & hora, en -ue se presentaron$ as' como la escalacorrespondiente.

imilarmente se determinan las lectura de escala máima &m'nima registradas$ grabando la *echa +mes$ d'a & hora, en -uese presentaron.





Adicionalmente se calcula el "olumen anual de escurrimiento$-ue es la suma de los escurrimientos mensuales & el gasto

medio anual$ -ue es la suma de los gastos medios mensuales.

Figura . *álculo de gasto diario, mensual y anual.

Algunos "alores mensuales son4 gasto máimo & m'nimoregistrado en los a*oros del mes$ hora & escalacorrespondiente$ escala máima & m'nima registrada en el

mes$ *echa de cuando se presentaron$ "olumen mensual deescurrimiento & gasto medio mensual1 & algunos "aloresanuales son4 gastos & lecturas de escalas máimos & m'nimosregistrados en el a0o$ *echa en -ue se presentaron & escala

correspondiente.

La actuali%ación de los gastos medios diarios históricos sereali%a a partir de los gastos calculados para cada lectura de

escala & es4 9m I olumen Htd. El "olumen se determina

calculando el área bajo la cur"a & td es el nFmero de segundosen un d'a.

A partir de los gastos & "olFmenes diarios se calculan los"alores mensuales & anuales.

Re)ultado)

Una "e% hecho el cálculo hidrométrico el banco almacena4

+alores diarios4 Gasto medio diario +m5Hs, d'a 3 a d'a #D53.

+alores mensuales Gasto máimo en el mes +m5Hs,$ )'a en

-ue ocurre el gasto máimo$ ora en -ue ocurre el gastomáimo$ Lectura de escala para gasto máimo +m,$ Gastom'nimo en el mes +m5Hs,$ )'a en -ue ocurre el gasto m'nimo$ora en -ue ocurre el gasto m'nimo$ Lectura de escala para

gasto m'nimo +m,$ Lectura de escala máima en el mes$ )'ade lectura de escala máima$ ora de lectura de escalamáima$ Lectura de escala m'nima en el mes +m,$ )'a delectura de escala m'nima$ ora de lectura de escala m'nima$

olumen mensual de escurrimiento +miles de m5,$ Gastomedio mensual +m5Hs, & olumen mensual de sedimentos

+miles de m5,.

+alores anuales Gasto máimo en el a0o +m5Hs,$ <es$ d'a$hora en -ue ocurre el gasto máimo$ Lectura de escala paragasto máimo +m,$ Gasto m'nimo en el a0o +m5Hs,$ <es$ d'a$hora en -ue ocurre el gasto m'nimo$ Lectura de escala para

gasto m'nimo +m,$ Lectura de escala máima en el a0o +m,$<es$ d'a$ hora en -ue ocurre escala máima$ Lectura de escala

m'nima en el a0o +m,$ <es$ d'a$ hora en -ue ocurre escalam'nima$ olumen anual de escurrimiento +miles de m5,$Gasto medio anual +m5Hs, & olumen anual de sedimentos+miles de m5,.

idrograma4 2echa en -ue ocurre el gasto$ ora en -ue ocurreel gasto & Gasto instantáneo +m5Hs,.

Limnigrama4 2echa de lectura$ ora de lectura & Lectura deescala +m,.

edimentos4 2echa de lectura$ ora de lectura & /orcentaje desedimento. Cuando ha&.

U)o) de SIAS *'

El primer uso -ue tu"o el !A "#$ *ue para calcular los gastosde 5 estaciones hidrométricas de la cuenca del 6'o antiagoen el a0o #D$ "ariando los a0os calculados entre #@ &#R$ dichos resultados se usaron para el cálculo de

disponibilidad super*icial de dicha cuenca.

/osteriormente$ el !A "# se empleó en una actuali%ación

masi"a de hidrometr'a$ & correspondió al per'odo #R$ #>& #D. Cabe aclarar -ue en este Fltimo uso$ & debido a -uemucha in*ormación de datos básicos estaba &a capturada porlos responsables de las estaciones$ se adicionaron algunasherramientas para importar in*ormación desde archi"os Ecel

a !A "#.

Conclu)ione)

El proceso al interior de la Conagua$ -ue su*ren los datos

básicos hasta llegar a los gastos publicados$ es un procesotransparente para los usuarios (AN)A eternos a laConagua$ -uienes Fnicamente usan los datos históricos decada estación. El cálculo hidrométrico es un proceso laborioso-ue implica mucha eperiencia del personal calculista para

primero$ ingresar la cantidad de in*ormación necesaria &

su*iciente$ & segundo$ interpretar de manera adecuada losresultados$ as' como el análisis numérico de las "ariacionesde la cur"a de ajuste.

/or otro lado$ el !A "#$ es una herramienta -ue con"i"e conlos nue"os sistemas operati"os & apo&a la elaboración del

cálculo hidrométrico.

Re+erencia)

1.- */#0# +3DD7,. Manual del Sistema de Informaciónde Aguas Superficiales SIAS .





Introducción

La cuenca del río Sabinal, está ubicada dentro de la Regiónhidrológica No. 30 denominada Grijalva!sumacinta, en lacuenca administrativa Grijalva"u#tla Guti$rre% &ue drena unárea a'ro#imada de (0) *m+. l río nace en la loma l-hu'adero, unos *m al noroeste de la 'oblación de/errio%abal, -hia'as, a una altitud a'ro#imada de 00 msnm

'ara descargar 1inalmente en el río Grijalva.

La cuenca se locali%a en la de'resión central, la cual se

e#tiende al noroeste de la Sierra 2adre 'aralelamente a $sta,&uedando limitada al noreste 'or la alti'lanicie de -hia'as alnorte 'or la sierra Se'tentrional de -hia'as. Se integra 'or microcuencas, las cuales son4 +( de 5unio, 6rroos -entroSur, -erro 7ueco, -hacona, l 8oti, 8atria Nueva otros, 8oc8oc, 8omarosa, San 6gustín, San 9rancisco, San 5os$ el6renal, San Ro&ue, Santa 6na, "oto'oste /errio%abal.

:entro de la cuenca se locali%an tres manchas urbanasim'ortantes4 San 9ernando ;0.<< *m+=, /errio%abal ;+.3+*m+= "u#tla Guti$rre% ;)>.0> *m+= la cuales generan un área totalurbani%ada de >.3< *m+ lo &ue re'resenta el +0? del áreatotal de la cuenca, la maor 'arte de esta área se encuentra enla 'arte más baja corres'onde a la -iudad de "u#tlaGuti$rre%. -omo se observa en la 1igura .

Problemática

l cambio de uso del suelo ha ocasionado la '$rdida de lacubierta vegetal original la e#'ansión del área urbana. lcrecimiento urbano la ciudad de "u#tla Guti$rre% ha tenido unnotable incremento durante las @ltimas dos d$cadas,aumentando el n@mero de 1raccionamientos, 'or lo tanto decalles, avenidas, e&ui'amiento urbano, construcción de

'uentes, viviendas, edi1icios áreas '@blicas etc. sto hasigni1icado de1orestación acelerada de la cuenca. La

bibliogra1ía muestra &ue ha habido diversas avenidase#traordinarias &ue han 'rovocado inundaciones im'ortantes

en la ciudad, tales como las de octubre de <+0, junio de <<A,agosto de <<A, se'tiembre de <<>, mao de +00, octubrede +003 agosto de +00.

Siendo la más severa la del A octubre de +003 en la cual laciudad de "u#tla Guti$rre% se vio a1ectada 'or inundacionesdebido a &ue se 'resentaron 'reci'itaciones de alta intensidad,

'rovocadas 'or el 1enómeno hidrometeorológico Larr, elregistro 'luviom$trico de la estación climatológica/errio%abal 1ue de ++ mm en la 'arte alta de la cuenca,generando una avenida estimada de 300 m3Bs, con 'eriodo de

retorno de aCos seg@n estimaciones de la -DN6G!6, enla tabla se muestran los registros de 'reci'itaciones decuatros estaciones de los eventos de <<A, <<> +003, seg@ndatos de -LE-D2.

Tabla 1. Precipitaciones en mm de las cuatro estacionesmeteorológicas dentro de la cuenca del Sabinal

9echa"u#tla;:G=

/errio%abalSan

9ernando"u#tla;-9=

<<A 0(.A +(A >> )A.(<<> A.3 )0 <A. )).(+003 )3. ++. 3 A0

La inundación del A octubre de +003 'rovoco &ue el Sabinal sus a1luentes inundaran (0 colonias de la ca'ital de -hia'as,causando daCos económicos a1ectaciones a la in1raestructuraurbana. l saldo 1ue de + mil a1ectados 3 mil damni1icados,seg@n 8rotección -ivil statal.

7asta antes de <<A, las inundaciones siem're habían sido 'arciales, a &ue se habían inundado áreas es'ecí1icas a lolargo del cauce, es decir, solamente a&uellas colonias ubicadasen las %onas más 'ró#imas. :ebido a esto las autoridadesres'ondían de manera 'arcial ante el 'roblema, tratando deresolver la situación solamente a los a1ectados, con accionestales como el desa%olve lim'ie%a de basura del cauce antesde la tem'orada de lluvias.

Antecedentes

8or lo tanto en agosto de +00( la -omisión statal del 6guade'endiente de Dbras 8@blicas statal encargo a la!niversidad 6utónoma de -hia'as en colaboración con elEnstituto de Engeniería de la !N62 un estudio 'ara darsolución a la 'roblemática de inundaciones en la cuenca delrío Sabinal, a &ue las dos instituciones desarrollaron diversos

'roectos en &ue se anali%a tanto la 'roblemática como las 'osibles soluciones a las inundaciones 'rovocadas 'or el ríoSabinal en la -iudad de "u#tla Guti$rre% ;Guichard et al,<<AF Guichard, <<>F Ló'e% á%&ue%, +003, Ló'e%, +003=.

PRESA ROMPEPICOS COMO ALTERNATIVA DE SOLCI!N A LAS

INNDACIONES PROVOCADAS POR LLVIAS E"TREMAS EN LA CIDAD

DE T"TLA #TI$RRE%& C'IAPAS

6guilar Suáre% 2iguel HngelI, :omíngue% 2ora RamónII, Guichard Romero :elvaI,2uciCo 8orras 5uan 5os$I

!niversidad 6utónoma de -hia'asI, Enstituto de ingeniería de la !N62IImaasJunach.m#, rdmJ'umas.iingen.unam.m#, dguichJunach.m#, jmucinoJunach.m#

#

S A N F E R N A N D O

#

T U X T L A G U T I E R R E Z

#

B E R R I O Z A B A L

+.3+ *m+

0.<< *m+

)>.0> *m+

#

S A N F E R N A N D OS A N F E R N A N D O

#

T U X T L A G U T I E R R E ZT U X T L A G U T I E R R E Z

#

B E R R I O Z A B A LB E R R I O Z A B A L

+.3+ *m+

0.<< *m+

)>.0> *m+





Alternati(as de solución

8or lo tanto se 'lantearon di1erentes alternativas de soluciónlas cuales 1ueron alternativas estructurales ++ alternativasno estructurales.

stas acciones estructurales consisten en la construcción de

obras &ue inter1ieren directamente con el agua &ue escurre 'orlos cauces 'roducto de las lluvias, 'ara im'edir su 'aso,con1inarla encau%arla Bo modi1icar su velocidad de 1lujoo'ortunamente.

Las acciones &ue se determinaron se enuncian a continuación4

• Reubicación de 'oblación habilitar %onasdesocu'adas como %onas de amortiguamiento

• -anal a cielo abierto 'ara desviar e#cedentes de lacuenca del río Sabinal a la cuenca del río Suchia'a.

• "@nel de desvío de e#cedentes de gastos de lacuenca del río Sabinal a la cuenca del río Suchia'a.

• /ordos muros longitudinales en algunas %onas del

cauce• ncau%amiento recti1icación del cauce.• -olectores 'erimetrales norte sur 'ara desviar el

agua de tormentas en la %ona urbana.• 8resa reguladora en la con1luencia del río Sabinal

el San 9rancisco.• -ombinación de 'resa en con1luencia reubicación• -ombinación de 'resa en con1luencia, bordos

longitudinales.• -ombinación de 'resa en con1luencia, colectores.• -ombinación de 'resa en con1luencia, bordos,

colectores.

stas alternativas estructurales 1ueron 'lanteadas 'or losestudios 'revios reali%ados 'or la !N6-7 el EE de la!N62, 'or colegios de ingenieros civiles, ar&uitectos,geólogos la sociedad civil.

Las alternativas no estructurales 1ueron 'lanteadas 'or la9acultad de 6r&uitectura de la !N6-7 son tambi$n

'lanteamientos obtenidos de diversos 1oros reali%ados, sedividieron en cuatro se 'resenta resumidos4

6'rovechamiento4 s necesario mantener la ca'acidad derecarga de los acuí1eros, 'or lo &ue ha &ue reorientar la 1ormade a'rovechamiento con el objetivo de mantener la 1ertilidadde los suelos, evitar la de1orestación la erosión, así comoreducir los niveles de contaminación degradación del suelo del agua al tiem'o &ue conservar e incrementar la cubierta

vegetal.8rotección4 s necesario 'roteger el área inmediata dondeactualmente el Sabinal 'enetra a la ciudad, controlandoestrictamente el cambio de uso del suelo mediante el diseCo deun 'lan de manejo.-onservación4 8ara lograr la conservación de las áreas &uea@n contienen vegetación natural, es necesario e1icientar el usode los recursos naturales, tales como la tierra, el agua el

bos&ue. 8ara lograr esto, 'or ejem'lo, ha &ue incentivar ladensi1icación del área urbana actual desincentivar la

ocu'ación de áreas nuevas en las laderas en %onas 1uera dela actual mancha urbana.

Restauración4 Re1orestar con vegetación nativa, es de sumaim'ortancia conservar las caCadas, las cimas las laderas,evitando a toda costa la agricultura, la ganadería, larecolección la urbani%ación de estas áreas.

Criterios )ue se si*uieron +ara determinar lassoluciones ó+timas estructurales

Los criterios &ue se siguieron 1ueron geot$cnicos, geológicos,hidrológicos, hidráulicos de evaluación de 'roectos, elanálisis de costobene1icio, la tasa interna de retorno el valoractual neto 1ueron determinantes 'ara dar una soluciónó'tima, así en la tabla + se muestran estos índices derentabilidad 'ara cada alternativa.

Tabla 2. Índices de rentabilidad para acciones estructurales ALTERNATIA Tr

!a"os#AN

$ mill pesosTIR% &'(

Reubicación habilitación de%onas de a mortiguamiento.

+,A Ende1inido 0.A

-anal a cielo abierto 'ara desviare#cedentes del cuenca del ríoSabinal a la cuenca del ríoSuchia'a.

0 A3.>> 0.0> 0.A>

"unel de desvío de e#cedentes degastos de la cuenca del río sabinala la cuenca del río Suchia'a.

0 <.+> A.30 .(3

/ordos muros longitudinales de 'rotección contra inundaciones.

0 >A.> Ende1inido 0.

ncau%amiento recti1icación delcauce.

0 +.(A 3<.< .3

-olectores4• -olector Norte• -olector Sur

+0+

(0.<< Ende1inido 0.3

8resa en la con1luencia +00 2)*.*+ 1+.), 1.-*-ombinaciones4

• 8resa en la con1luencia• Reubicación

+000

3)).0+ ).30 0.<

-ombinaciones4• 8resa en la con1luencia• /ordos longitudinales

+000

+3.( .00 .30

-ombinaciones4• 8resa en la con1luencia• -olectores Norte• -olector Sur

+00+0+

A.+A 3.3 .3

-ombinaciones4• 8resa en la con1luencia• -olectores Norte• -olector Sur• /ordos longitudinales

+00+0+

0

+0.3) .A+ 0.<A

:e acuerdo a la tabla + el 'roecto más rentable es la 'resa derom'e'icos, la cual controla la 'arte alta de la cuenca hasta

'ara gastos con un 'eriodo de retorno de +00 aCos, 'ero en la 'arte media de la cuenca de acuerdo a las simulaciones, sesiguen 'resentando inundaciones en ciertas áreas críticas delSabinal ;9raccionamiento Lum7a, smeralda, Rincón deLagos, 8ortal de 7ierro 2adero= 'or&ue los 'rimeros cuatro1raccionamientos se encuentra a'ro#imadamente 0.>0 m 'ordebajo de la cota del 1ondo del río el 1raccionamiento2adero está en el centro de un meandro &ue al desbordarseaguas arriba, el agua cru%a hacia las 'artes bajas. -omo 'uedeverse en las 1iguras +.





igura 1. (orte trans/ersal de la colonia Lum0a EsmeraldaRincón de los Lagos 3 Portal de ierro a la i45uierda se obser/a

el cauce del r6o Sabinal

Sección aguas arriba

7ona 8abitada del 9raccionamiento:adero

Sección aguas aba;o

igura 2. (orte trans/ersal del meandro del 9raccionamiento:adero

La 1igura 3 muestra la mancha de inundación con un 'eriodode retorno de 00 aCos, sin ning@n ti'o de obra estructural enel cauce, abarca un área de (.+> *m+, calibrada con la mancha&ue obtuvo la -DN6G!6 el día A de octubre de +00A.

igura *. :anc8a de inundación para un Tr<1)) a"os sin obras

estructurales obtenidas con el so9t=are In9o=or>sLa 1igura ( muestra la mancha de inundación 'ara un 'eriodode retorno de 00 aCos con la 'resa rom'e'icos en1uncionamiento, en la simulación se consideró condicionese#tremas de 'reci'itaciones, es decir una lluvia generali%adaen toda la cuenca, el área de la mancha es de . *m+.

La 1igura ( muestran &ue a 'esar de e#istir la 'resarom'e'icos aguas arriba e#iste un área a1ectada 'or lasinundaciones, esto es debido a la consideración &ue se hace de&ue todos los a1luentes de la 'arte norte sur del río a'ortanuna cantidad de agua im'ortante &ue hace &ue los1raccionamientos mencionados se inunden.

igura ?. :anc8a de inundación para un Tr<1)) a"os con obraestructural presa rompepicos obtenidas con el so9t=are

In9o=or>s

6ctualmente se llevan a cabo una serie de obras estructurales

en el cauce del río, recti1icación de algunas %onas, am'liacióndel cauce, construcción de bordos, canali%ación modi1icación de la rasante de algunos 'uentes, colectores 'araca'tar 'arte del agua de algunos a1luentes del lado oriente dela ciudad, todas estas obras son com'lementarias a la 'rinci'al&ue es la 'resa rom'e'icos en la con1luencia de los ríos San9rancisco Sabinal. 8ara 'lantear su construcción sereali%aron estudios geológicos de mecánica de suelos.

Estudios *eoló*icos , de mecánica de suelos

-omo resultado del análisis hidrológico de evaluación de 'roectos, se determinó como solución ó'tima la 'resarom'e'icos con una altura má#ima de a'ro#imadamente (m, &ue se locali%aría en las coordenadas geográ1icas Ao (K

3)KK de latitud Norte <3 +K 3+KK de longitud Deste. nconsideración de lo anterior, tomando en cuenta unreconocimiento geológicogeot$cnico del sitio 'ro'uestoaguas abajo de la con1luencia del río San 9rancisco con elSabinal como se muestra en la 1igura , con la to'ogra1íalocal, la geología su'er1icial del sitio, estudios de geo1ísica,así como con e#'loraciones ubicadas en la %ona del cauce, 1ue

'osible 'ro'oner un modelo geológico 'reliminar de la bo&uilla donde se estudia la 1actibilidad de construcción deuna 'resa.

l sitio seleccionado lo constitue un caCón o estrechamientoto'ográ1ico con1ormado 're'onderantemente de rocas cali%asestrati1icadas, 1racturadas sin muestras o huellas decarsticidad, tambi$n se tienen de'ósitos de talud material deacarreo en el lecho del arroo, constituidos de arcillas 1rancas,arcillas arenosas boleos calcáreos &ue 1ueron traídos 'or lascorrientes de los arroos o bien son caídos de las 'aredes dedicho encajonamiento.

Lum0a Esmeralda Rincón de los LagosPortal de ierro raccionamiento :adero





Río San Francisco

MesetaizquieraMeseta

"osi#$ees$iza%iento

De&'sitos eta$u

Río Sa#ina$

igura @. bicación de la presa rompepicos en la con9luencia delos r6os San rancisco 3 Sabinal

La bo&uilla es de geometría asim$trica con la ladera derecha1ormada de rocas cali%as bien estrati1icadas dis'uestas enca'as &ue varían de 0.0 m hasta los + m de es'esora'ro#imadamente, color beige claro &ue intem'eri%an aoscuro, un grado de 1racturamiento &ue va de moderado aintenso, sin cavidades de disolución , en su 'arte su'erior

1orma una meseta, la 'ared es casi vertical con un de'ósitode talud al 'ie.

La margen i%&uierda 'resenta la misma litoestratigra1ía &ue lamargen derecha descrita arriba, con un talud de unos ( Mcom'uesto desde la media altura de esa ladera hacia el niveldel cauce.

8artiendo del análisis 1otogeológico, así como de los rumbos echados tomados en cam'o, se determinó &ue las rocas &uea1loran dan origen al encajonamiento 'ro'uesto como

bo&uilla, se encuentran en una 'osición estructural &uede1inen el 1lanco de un anticlinal, &ue 'or los es1uer%os &ue ledieron origen 'ro'icio el 1racturamiento de las rocas de estesitio del maci%o rocoso en su totalidad, además trajo consigo

la 1ormación de 1allas locales con algunos corrimientos 'rimordialmente hori%ontales de 'oca magnitud, de las cualesse 'lantea 'recisamente la 1ormación de esta gargantato'ográ1ica de la bo&uilla en cuestión.

!n rasgo a destacar en las laderas de la bo&uilla son losrumbos, echados 1allas e#istentes en la bo&uilla &ue en suconjunto no 'oseen un 'atrón direccional estructural de1inido,esto 'uede ser a &ue durante la 1ormación de la estructurarectora de la región denominada sinclinal de "u#tla Guti$rre%,en el 'eriodo cretácico, los em'ujes o'osición entre grandes

blo&ues rocosos de ti'o calcáreo, rebasaron los limites deresistencia al doblamiento de estas ca'as de rocas del área &uenos ocu'a, 'roduciendo el seccionamiento en blo&ues en1unción a un 1allamiento 'revio en res'uesta al continuo

em'uje estos giraron o desli%aron 'ara &uedar 1inalmente en 'osiciones diversas seg@n la dirección sentido de esa 1uer%a 'redominante. 6ctualmente ninguno de estos blo&ues omaci%os rocosos calcáreos ha mani1estado actividad tectónicaalguna aun&ue se tienen un gran numero de 1allas, el área ensi esta inactiva.

-on base a las e#'loracionesF una ubicada en el lecho delcauce las otras dos sobre la terra%a aluvial en los e#tremosde cada margen, cerca de los 'untos de in1le#ión hacia lasladeras de la bo&uilla, 1ue 'osible detectar &ue el cauce se

desarrolla en una terra%a aluvial 1ormada 're'onderantementede boleos calcáreos en diversos diámetros o dimensiones arcillas arenosas color ca1$, 'roveniente del continuo arrastre de'osito de los arroos San 9rancisco Sabinal &ue seg@nlas 'er1oraciones e#'loratorias reali%adas en el eje de la

bo&uilla, 'osee un es'esor 'romedio &ue va de 0 a 0 m. Losdenominados de'ósitos de talud, tal como los de1ine el

nombre, se ubican en laderas al 'ie de las rocas &ue losoriginaron a sea 'or derrumbes Bo desli%amientos de losmismos &ue con el 'aso del tiem'o geológico han su1ridolos e1ectos del intem'erísmo, ra%ón 'or la cual no son mas &ue

blo&ues de cali%as de diversas dimensiones em'acadas enarcilla se encuentran en ambas 'aredes

6bajo del de'ósito aluvial e#iste un basamento constituido 'oruna 1ormación de lutitas arenosas de color oscuro detectadacon los sondeos a una 'ro1undidad media de > m, condiscordancias en la ubicación del estrato su'erior alterado dela mismaF es decir, se mani1iestan variaciones de la

'ro1undidad del 'iso de la terra%a aluvial.

Se desconoce si esta 1ormación de lutitas se e#tiende bajo lascali%as de ambas laderas, cuanto hacia aguas arriba haciaaguas abajo del sitio de la bo&uilla. n 'rimera a'ro#imación,se asume &ue la %ona alterada de las lutitas las variacionesdel 'iso de la terra%a son la consecuencia del intem'erismo delas lutitas de la 'osible e#istencia dos 1allas geológicasenterrada bajo la terra%a aluvial del cauce. -on la in1ormacióndis'onible en este estudio a nivel de 1actibilidad, no es 'osible

'recisar la ubicación e#tensión de la 1alla geológica. Sesu'one &ue el caCón tuvo su origen a 'artir de una 'aleo1alla.

-on la in1ormación dis'onible es 'osible 'ro'oner un modelogeológicogeot$cnico 'reliminar con las variantes de loscro&uis de las 1iguras A ). 6mbos modelos consideran unde'ósito de talud en la ladera derecha una variante con un

desli%amiento maor en la i%&uierda cuo es'esor, arreglo e#tensión se desconocen, de a&uí las variantes de la masa deroca caída mostradas en las 1iguras A ). 8robablemente estedesli%amiento o masa de roca caída 1ue inducida 'or la 1allageológica &ue se asume enterrada bajo la terra%a aluvial delcauce.

S-S.

Mar*en derec/a

S0

Mar*en i1)uierda

Cauce

%ona deIn2luencia de

3alla #eoló*ica

S-S.

Mar*en derec/a

S0

Mar*en i1)uierda

Cauce


3alla #eoló*ica


3alla #eoló*ica

e

igura -. :odelo geológico0geotBcnico conceptual condesli4amiento en ladera i45uierda 3 depósito de talud en laderec8a





S- S.

Mar*en derec/a

S0

Mar*en i1)uierda

Cauce


3alla #eoló*ica

S- S.

Mar*en derec/a

S0

Mar*en i1)uierda

Cauce


3alla #eoló*ica


3alla #eoló*ica

igura ,. :odelo geológico0geotBcnico conceptual con depósitosde talud en ambas laderas

Los estudios de evaluación de 'roectos determinaron &ue unacortina de materiales graduados es la o'ción ó'tima adecuada, con el des1ogue en un t@nel e#cavado a trav$s de laladera derecha el vertedor de e#cedencias libre en un tajoe1ectuado en la meseta de la misma,. Los detalles del diseCode esta cortina de terracerías de'enderán de la con1irmación dela %ona de 1alla geológica, su 'ro1undidad su e#tensión. n

general, se 'ro'one una 'resa de n@cleo am'lio 'rotegido conun buen 1iltro, incluendo una trinchera de relleno de la %onade 1alla, bajo la cual se com'letará con un tratamiento deinección en la lutita 'osiblemente 1racturada. 8ara lo anteriordeben hacerse 'ruebas de inección 'ruebas Lugeón, antes des'u$s de la inección de 'rueba 'ara ajustar las 'resiones deinección veri1icar la e1ectividad del tratamiento(

-

4

5

6

)( N*c$eo i%&er%ea#$e con trinc!era

+( Trinc!era en zona e ,a$$a-( In.ectao en zona e ,a$$a

/ ( Fi $t ro s

0 ( R es &a $o

1( 2!a&a e roca

3( Roca e es&$ante 4Lutita5

6( Terraza a$u7ia$

8( Lut ita a$teraa)9( Lutita sana

7

8

0

.

9

-:

-

4

5

6

)( N*c$eo i%&er%ea#$e con trinc!era

+( Trinc!era en zona e ,a$$a-( In.ectao en zona e ,a$$a

/ ( Fi $t ro s

0 ( R es &a $o

1( 2!a&a e roca

3( Roca e es&$ante 4Lutita5

6( Terraza a$u7ia$

8( Lut ita a$teraa)9( Lutita sana

7

8

0

.

9

-:

Sección ti+o +ara una cortina de materiales *raduados

igura +. Arreglo general de una presa de materiales graduados

!n detalle es'ecial a cuidar 'ara este ti'o de cortina es ela'oo en la ladera derecha, el cual debe 'er1ilarse con un taludde a'oo mínimo del orden A0M ;0.)74=, lo cual im'lica ungran corte 'ara ajustar el cantil original casi vertical de esaladera. n el talud inclinado recomendado 'ara a'oar este

ti'o de cortina, no se admiten bermas ni escar'es en ningunaladera, a &ue se inducen riesgos de la 1ormación deagrietamientos transversales al n@cleo como consecuencia

'eligros de erosión interna, tanto 'or de1ormacionesdi1erenciales del terra'l$n o la generación de %onas de tensiónen el n@cleo ;9iguras < 0=.

l 'er1il de a'oo en la ladera i%&uierda de'ende del es'esordel de'ósito de talud, se es'era &ue la inclinación de la %onaa lim'ia tenga una mejor condición no se re&uieran

adecuaciones maores en el 'er1il natural del terreno de esaladera, solo 'er1ilar la ladera derecha ;9iguras +=.

S- S.

Mar*en derec/a

S0

Mar*en i1)uierda

2auce

%ona dein2luencia de 2alla

*eoló*ica

Trinc!era

S- S.

Mar*en derec/a

S0

Mar*en i1)uierda

2auce


*eoló*ica

Trinc!era

igura C. Per9il longitudinal de una presa de materialesgraduados laderas per9iladas 3 con /ertedor en ta;o

S- S.

Mar*en derec/a

S0

Mar*en i1)uierda

2auce


*eoló*ica

Trinc!era

S- S.

Mar*en derec/a

S0

Mar*en i1)uierda

2auce


*eoló*ica

Trinc!era

igura 1). Per9il longitudinal de una presa de materialesgraduados laderas per9iladas 3 con /ertedor en tDnel !es#

S- S.

Mar*en derec/a

S0

Mar*en i1)uierda

%ona dein2luencia de

2alla *eoló*ica

Trinc!era

S- S.

Mar*en derec/a

S0

Mar*en i1)uierda


2alla *eoló*ica

Trinc!era

igura 11. Per9il longitudinal de una presa de materialesgraduados ladera derec8a per9ilada 3 con /ertedor en ta;o

S- S.

Mar*en derec/a

S0

Mar*en i1)uierda


2alla *eoló*ica

Trinc!era

S- S.

Mar*en derec/a

S0

Mar*en i1)uierda


2alla *eoló*ica

Trinc!era

igura 12. Per9il longitudinal de una presa de materialesgraduados ladera derec8a per9ilada 3 con /ertedor en tDnel !es#

:urante esta 1ase de estudios de 1actibilidad geológicageot$cnica de la construcción de una 'resa, con1orme almodelo geológico 'reliminar 'resentado en la 1igura A ), es





1actible construir una 'resa de materiales graduados, en el sitio 'ro'uesto aguas abajo de la con1luencia de los ríos San9rancisco Sabinal, en un estrechamiento del cauce antes dela desembocadura al valle donde se ubica la ciudad de "u#tlaGuti$rre% -hia'as.

Los es&uemas de cortina se 'ro'onen tomando en cuenta las

condiciones geológicasgeot$cnicas más des1avorablesencontradas en este estudio de 1actibilidad. n la condiciónmás des1avorable se considera la e#istencia de dos %onas 1allasgeológicas en el cauce, se 'ro'onen los tratamientosmínimos necesario 'ara la cortina, los cuales se 'recisarándurante el estudio 'roecto de la alternativa seleccionada.

La cortina de materiales graduados de'ende de la adecuacióndel a'oo en la ladera i%&uierda , to'ográ1icamente, de la

'osibilidad de construcción de un tajo vertedor en la mesetade la ladera derecha. Se estima &ue la %ona de 1alla noa1ectaría, si el n@cleo de la cortina la trinchera se 'rotegencon buenos 1iltros.

#astos de dise;o obtenidos en las subcuencasSan 3rancisco , Sabinal , las subcuencasrestantes

Los gastos de diseCo 1ueron obtenidos mediante unaregionali%ación de la cuenca del río Sabinal, el m$todoa'licado es el de estaciones aCos ;!N6-7, +00, Ló'e%,+00A= los resultados se observan en la tabla 3, com'arandoel área de a'orte de las subcuencas San 9rancisco Sabinal(<.3 *m+, con el área de las 3 cuencas restantes +).) *m+ ,se observa en la tabla 3 &ue a 'esar de &ue el área de a'ortedel San 9rancisco Sabinal es de 3) ? del área total de lacuenca, $sta a'orta 'ara todos los 'eriodos de retorno el 0 ?del gasto total de la cuenca, esto se debe a &ueto'ográ1icamente se encuentran en la %ona más alta de cuenca

el a'orte de 'reci'itación ante un 1enómeno meteorológicoe#tremo es maor, como &ueda demostrado en los registros delluvias de la tabla , donde el 'luviómetro de la estación-limatológica /errio%abal registra los maores datos de

'reci'itaciones.

Tabla *. astos en m*'s de las estaciones San rancisco 3 Sabinal3 las 1* subcuencas restantes

Periodo deretorno

Sanrancisco3 Sabinal

(uencasrestantes

astoTotal

astos totaleSan rancisco

3 Sabinal

astos para1* cuencasrestantes

"r+ ).+ (.0 . ? (<?

"r (.3 3.> +<0. 3 ? ()?

"r0 +3. +0>.< (((.0 3 ? ()?

"r+0 3+.A +><.> A.( 3 ? ()?

"r0 ((3.) (0A.> >0. + ? (>?"r00 (.3 0+.0 0(3.3 + ? (>?

"r+00 A(+. A0+.A +(. + ? (>?

"r00 )>.( )(+.> +(.+ ? (<?

"r000 >><.A >3.< )(3. ? (<?

3uncionamiento de la +resa rom+e+icos

Las simulaciones llevadas a cabo 'ara ver el com'ortamientode la 'resa se muestran en las siguientes 1iguras se hace unacom'aración entre hidrogramas 'roducto de las cuencas/errio%ábal San 9rancisco ;con1luencia= de entrada loshidrogramas de salidas en el mismo sitio con la 'resa de ( m

'ara "r de 00 a 0,000 aCos.

:e las 1iguras 3 (, 'uede observarse &ue 'ara el "r de 00aCos no se utili%a el vertedor de e#cedencias, mientras &ue

'ara el "r de 00 aCos en adelante comien%a a 1uncionar elvertedor de e#cedencias, sin embargo el gasto de descarga esa@n menor com'arado con el hidrograma de entrada.

Hidrogramas en la confluencia

Tr=100 años

9

)99

+99

-99

/99

099

199

9 + / 1 6 )9 )+ )/ )1 )6 +9

Tiem+o <'r=

> < m

. ? s =

ENTRADA SALIDA

igura 1*. idrogramas de entrada 3 salida en la presa Tr < 1))a"os

n el caso del "r de ,000 aCos &ue se muestra en la 1igura ,se tiene un gasto má#imo de entrada de >><.A+ m3BsF o'eran elvertedor la descarga de 1ondo con un gasto de salidamá#imo de +3.+ m3Bs en la elevación 3).0, &uedando un

bordo libre de (.0 metros un volumen almacenado de 0.Amillones de metros c@bicos.


Tr=500 años

9

)99

+99

-99

/99

099

199

399

699

899

9 + / 1 6 )9 )+ )/ )1 )6 +9

Tiem+o <'r=

> < m . ? s =

ENTRADA SALIDA

igura 1?. idrogramas de entrada 3 salida en la presa Tr < @))a"os






Tr =1,000 años

9

)99

+99

-99

/99

099

199

399

699

899

)999

9 + / 1 6 )9 )+ )/ )1 )6 +9

Tiem+o <'r=

>

< m . ? s =

E NTRA DA S AL ID A

igura 1@. idrogramas de entrada 3 salida en la presa Tr < 1)))a"os

'idro*ramas en la Con2luencia

Tr@ -:& ::: a;os

9

+99

/99

199

699

)999

)+99

)/99

9 0 )9 )0 +9 +0

Tiem+o <'r=

>

< m . ? s =

ENTRADA SALIDA

igura 1-. idrogramas de entrada 3 salida en la presa Tr<1)))) a"os

8or @ltimo, 'ara el "r de 0,000 aCos &ue se muestra en la

1igura A, se tiene un gasto má#imo de entrada de ,+A(.(m3Bs, o'erando el vertedor la descarga de 1ondo con un gastode salida má#imo de A).( m3Bs en la elevación (0.0 m,&uedando un bordo libre de .0 metro un volumenalmacenado de .<A millones de metros c@bicos.

n la 1igura ) se observa la curva elevaciones vol@menes conla cual identi1icamos seg@n la altura de la 'resa el volumen&ue contendría el vaso de almacenamiento.

(RA ELEA(IFNES0FL:ENES

-) )

-1 )

-2 )

-* )

-? )

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/ o l u m e n e s e n m *

Ele/aciones

igura 1,. (ur/a ele/aciones0/olDmenes para el /aso de lacon9luencia del r6o San rancisco 3 &errio4abal

Tabla ?. olDmenes totales para todos los periodos de retorno laaltura de cortina 5ue alcan4an estos /olDmenes en msnm 3 laaltura de la presa en m

olumen total en m* para la presa en con9luencia de Sanrancisco 3 Sabinal

Trolumen

Total!G1)- m*#

Altura de lacortina msnm

Altura de lapresa0

m 3.33 A3) +

0 (.)( A( ++0 A.(+ A( +<0 >.>< A0 3(

00 0.A A3 3)+00 +.0 AA (000 (.0 A< (3000 ).0 AA+ (A

:ebido los estudios geológicos la altura de la cortina de la 'resa no debe rebasar los ( m ;incluendo bordo libre=, 'orlo tanto, en la tabla 3 se observa &ue 'ara 'eriodos de retornomenores a 00 aCos se 'uede almacenar liberargradualmente des'u$s de una tormenta e#traordinaria de la

'arte alta de la cuenca.

Las manchas de inundación aguas abajo con la 'resa 'reseleccionada se 'resentan en la tabla .

Tabla @. Hreas de inundación con presa de ?1 en >m2 Tr

!a"os#astototal!m*'s#

Presa?1m

Presa*@m

Presa2Cm

Presa2*m

Presa1+m

+<0. 0.+ 0.+A 0.+> 0.3 0.330 (((.0 0.(> 0.3 0.+ 0.( .A3+0 A.( 0.) 0.)3 0.) .(< +.A(0 >0. 0.<) 0.<< .( +.>< 3.(00 0(3.3 .) .< +.(A 3.(> 3.>+00 +(.+ .3A .<> 3.< 3.<+ (.<

000 )(3. .>( +.< 3.>) (.(( (.)I Gasto total generado

Im+acto social , ambiental de la +resa

6 continuación se 'resentan un resumen general de im'actossociales ambientales &ue 'ueden 'rovocarse con el

'roecto de la 'resa en las eta'as de 'laneación,construcción o'eración.

La 'laneación no generara acciones 1ísicas en la %ona del 'roecto, sin embargo generara im'actos socioeconómicos,a &ue al ser seleccionado el sitio habrá un cambio en elvalor de la tierra, generando 'rotestas de los 'ro'ietarios delos 'redios &ue 'oseen tierras en el interior del vaso einmediatamente aguas abajo del lugar donde se construirá lacortina. stas 'rotestas deberán ser tomadas en cuenta 'ara

en el caso de las 'ro'iedades estas deban ser com'ensadaseconómicamente, 'ara evitar el descontento en los 'obladores de la %ona.

Los 'roblemas sociales &ue 'ueden causar la construcción deuna 'resa aguas arriba de la ciudad de "u#tla Guti$rre%

'ueden ser im'ortantes, la 'oblación tendrá &ue valorar vivircon cierto riesgo o su1rir inundaciones con 1recuencias cadave% más cortas.





8or su 'arte la construcción 'rovocará modi1icaciones en elambiente 'roducidas 'or los movimientos de tierras,construcción de caminos, cortes en las laderas 'ara las obrasde e#cedencias, 1ormación de bancos de materiales,

're'aración 'ara el sitio de la cortina construcción de obracivil, acumulación de des'erdicios de di1erentes acciones, 1inalmente las avenidas retenidas des1ogadas. Los as'ectos

del im'acto en esta eta'a son mu im'ortantes a &ue 'ueden generar trans1ormaciones ecológicas, est$ticas socioeconómicas con am'lios ámbitos de duración magnitud.

Las inecciones en la %ona de 1alla 'odrían alterar el r$gimengeohidrológico a1ectar manantiales 'o%os cercanos. Loscortes e#cavaciones act@an como drenes 'or lo &ue en laeta'a de construcción 'odrían in1luir aguas abajo del sitio dela cortina La e#'lotación de los bancos de 'r$stamo en tajosa cielo abierto debe diseCarse de 1orma &ue la restauraciónde estos sitios sea económica. 8or ejem'lo, antes de iniciar ela'rovechamiento, recoger la cubierta del suelo vegetal amontonarla en los límites del áreaF 'roceder a lae#'lotación evitando en lo 'osible taludes verticales, dejando

bermas, etc. Si en alguna 'arte de la obra ha unae#cavación, el material de re%aga 'uede clocarse en los

bancos de 'r$stamo a e#'lotados , al 1inali%ar cubrirsecon el suelo vegetal &ue se recogió al inicio de los trabajos re1orestar la %ona con es'ecies de la región, vigilando sucrecimiento, regando sustituendo a los individuos &uemueran. La restauración de los bancos de material debe

'lantearse junto con las otras actividades de construcción

:urante la inección de concreto en la %ona de 1alla durante la construcción de la cortina de materiales graduadosse re&uerirá grandes cantidades de agua.

:urante la 1ase de o'eración mantenimiento el im'acto

ambiental en la con1luencia aguas arriba de la cortinacausaran 'roblemas de a%olvamientos en el vaso, a &ue al 'resentarse una avenida de 1uerte magnitud, esta traerá ciertacarga de sedimentos los cuales al ser detenidos 'or la cortinade la 'resa tenderán a de'ositarse inmediatamente aguasarriba de esta. 8or eso es necesario &ue en los estudios dediseCo se determinen con 'recisión la cantidad de a%olve &uese de'ositara en el vaso.

n el área del vaso hasta la cota del N62D en A(> msnm se 'roducirá una modi1icación ecológica debido a &ue en elcaso de 'resentarse avenidas menores a 00 aCos el agua sealmacenara será des1ogada de manera controlada, estealmacenamiento tem'oral de agua ocasionará &ue lases'ecies animales ;ma'aches, %arigOeas, ser'ientes, nidos

de aves, insectos etc.= de la %ona se des'lacen o se ahoguencon una subida de nivel rá'ido en el caso de las es'eciesvegetales ;selva baja caduci1olia= se vean a1ectadas 'or elatra'e de sedimentos.

6guas abajo del 'roecto 'ueden 'resentarse modi1icacionesambientales como el cambio de los niveles 1reáticos del agua la a'arición de a1loramientos de agua. -ambios en lavegetación debido a &ue esta invadirá el lecho del río, menorcantidad de a%olves una menor e#'osición de las márgenesdel Sabinal a la erosión.

Conclusiones

Endudablemente la 'resa introducirá el elemento riesgo a la 'oblación situada aguas abajo. n este caso la 'eligrosidadesta relacionada con la 'oblación &ue vive unos cientos demetros aguas abajo de $sta, 'ero este riesgo es com'ensadocon la eliminación del riesgo, &ui%á menos grave, 'ero más

cierto 1recuente, &ue es el da las avenidas, &ue resultanreguladas 'or el embalse.

n la actualidad la ingeniería de 'resas en 2$#ico, uno de losmás im'ortantes en el mundo, ha ido a'arejado al surgimientode ingenieros e#'ertos en la materia en disci'linas a1ines,tales como la geología, la hidráulica, la hidrología lamecánica de suelos rocas, la construcción la ingenieríaestructural. 6sí el 'aís cuenta con ciencia tecnología de

'resas de talla mundial con in1raestructura &ue ha sidodeterminante en el desarrollo del 'aís ;6ldama, +00A=.

n el estado de -hia'as e#isten cuatro grandes 'resas delsistema 7idroel$ctrico Grijalva, 1ueron construidas 'ara lageneración de energía el$ctrica a su ve% controlan grandesavenidas, las cuatro son de materiales graduados, la 'resa

Net%ahualcootl terminada en <AA, la 6ngostura terminadaen <)A, -hicoasen terminada en <>0 8eCitas terminadaen <>), sin embargo el riesgo &ue re'resentan 'ara la

'oblación aguas abajo de estas es mínimo.

Re2erencias

1.0 Aldama A.A et al. ;+00A=. Seguridad 7idrológica de las 'resas en 2$#ico. 2$#ico :.9., 2$#ico4 Enstituto 2e#icanode "ecnología del 6gua E2"6.

2.0 &anco Nacional de Fbras 3 Ser/icios PDblicos. ;<<<=.6'untes sobre valuación Social de 8roectos. 8rimeradición. 2$#ico.

*.00&ol6/ar . Bctor !2))1# lementos 'ara la evaluaciónde 'roectos de inversión. 2$#ico, !N62, 9acultad deEngeniería. 2$#ico.

?.00(NA !2))1#. studio a nivel de 'er1il de la evaluaciónsocial del 'roecto integral 'ara la 'rotección contrainundaciones de la 'lanicie de los río Grijalva !sumacinta.;En1orme 9inal=. Subdirección "$cnica. Gerencia de studiosde Engeniería -ivil, -9, 'ara la Gerencia Regional 9ronteraSur. 2$#ico.

@.00Jom6ngue4 :.R. ;<<A=. valuación de 'roectos.

-a'ítulo +( del 2anual de Engeniería de Ríos. Series delEnstituto de Engeniería de la !N62, No. )). 2$#ico.

-.0 uic8ard et al. ; <<A=. 6nálisis del sistema 'rinci'al dedrenaje de la ciudad de "u#tla Gut$rre%, -hia'as. SerieEngeniería 7idráulica. !N6-7. 2$#ico.

,. NA( ;+00= studio de a'rovechamiento hidráulicointegral de control de inundaciones de la cuenca del ríoSabinal. "u#tla Guti$rre%, -hia'as. 2$#ico.





Introducción

Aunque el planeta ha experimentado un alza exponencial en

las pérdidas humanas y naturales debido a los desastresnaturales (W. Neil et al ., 2003, persisten los debates sobre elaumento en la !recuencia e intensidad de los e"entoshidrometeorol#$icos extremos, en particular aquellos debidosal cambio clim%tico (&ou$hton et al ., ').

*as razones de las mayores pérdidas se deben a las actuales pr%cticas de desarrollo, las cuales han pro"ocado unincremento en el deterioro del medio ambiente con los

procesos de de!orestaci#n, deserti!icaci#n, pérdida de la biodi"ersidad y la reducci#n en la cantidad y calidad del a$ua.

+l deterioro del medio ambiente incrementa la intensidad de

los desastres naturales y es a menudo el !actor que trans!ormaun peli$ro natural o un e"ento clim%tico extremo tal como un!uerte a$uacero, en un desastre (annon, '-. +n al$unasocasiones las inundaciones se "en a$ra"adas o incluso

causadas por la de!orestaci#n, la cual pro"oca erosi#n yobstrucci#n de ros.

+n traba/os disponibles en la literatura se pueden encontraral$unos an%lisis sobre el comportamiento del patr#n de

precipitaciones en la escala planetaria (radley et al ., '1

re$ional ( &ulme, '2, 4u y Neil, '3, 5uppiah y &enessy,'1, e incluso en la local (6odri$uez78uebla et al ., '19e *uis et al ., '1. *os resultados muestran "ariacionessi$ni!icati"as de éste en los tres ni"eles de estudio.

+n la osta de hiapas se han incrementado los da:osecon#micos y sociales tanto por la presencia de llu"ias de tipo

torrencial y cicl#nico como por la de$radaci#n de las cuencasque la con!orman, tal como lo constatan los e"entosobser"ados en los a:os '1, 200; y 20'0.

*as condiciones meteorol#$icas aunadas al acelerado procesode de!orestaci#n y urbanizaci#n de la re$i#n hacen necesariola toma de medidas proacti"as.

+l conocimiento de la modi!icaci#n del comportamiento

espacial y temporal de la precipitaci#n es un !actor rele"ante

en el adecuado mane/o, mediante medidas estructurales y noestructurales, de zonas potencialmente susceptibles ainundaciones, desla"es y a la pérdida de suelos producti"os.

8ara lle"ar a cabo esta in"esti$aci#n se analizaron las series de

precipitaci#n re$istradas en ;' estaciones climatol#$icaslocalizadas en la osta de hiapas. *a lon$itud de re$istrodisponible es de ;' a:os y comprende el periodo ')0720'0.

*a homo$eneidad de las series !ue medida a partir de las pruebas estadsticas de &elmert, ramer, t de 5tudent y <ann

=endall y se determin# el comportamiento en la "ariaci#n del

n>mero de das asociados a una determinada ma$nitud de precipitaci#n propuesta por la omisi#n Nacional del A$ua?nulas, li$eras, moderadas, !uertes, intensas y torrenciales.

Pruebas de homogeneidad

*as pruebas de &omo$eneidad e"al>an si todos los "alores

que con!orman la muestra, pro"ienen estadsticamente de unamisma poblaci#n, lo$rando con ello "eri!icar si ha existidocambio en la tendencia de la serie. 8ara ello es necesario

di"idir la muestra en dos o m%s $rupos y se compara al$>nestadstico de la muestra como por e/emplo la media y la"arianza.

Prueba t de Student

5i se considera una serie para i @ ', 2, 3,, n j, del sitio j, la

cual se di"ide en dos bloques de tama:o = = ,

entonces el estadstico de prueba se de!ine?

= − . + .

+ − 2 . 1

+ 1

('

donde? , media y la "arianza de la primera parte del re$istrode tama:o n' , media y la "arianza de la se$unda parte del re$istrode tama:o n2

+l "alor absoluto de se compara con el "alor de la

distribuci#n t de 5tudent de dos colas y con v @ n'B n2 C 2$rados de libertad y para un ni"el de si$ni!icancia D @ 0.0;.

5i y solo si el "alor absoluto de t d es mayor que aquel de la

distribuci#n t de 5tudent, se concluye que la di!erencia entrelas medias es e"idencia de inconsistencia, y por lo tanto la

serie se considera no homo$énea.

Prueba de Cramer

+sta prueba "eri!ica la homo$eneidad en el re$istro de la

serie j para i @ ', 2, 3,, n j, y también para determinar si el

"alor medio no "ara si$ni!icati"amente de un perodo detiempo a otro.

ANÁLISIS TEMPORAL DE LA PRECIPITACIN EN LA COSTA DE C!IAPAS

+scalante75ando"al arlos, Amores76o"elo *eonardo

Eacultad de Fn$eniera, GNA<

caesHunam.mx, leonardoIamoresHhotmail.com.mx





5e consideran tres bloques, el primero del tama:o total de la

muestra, n j, el se$undo de tama:o (>ltimos )0J de los

"alores de la muestra y el tercero de tama:o (>ltimos

30J de los "alores de la muestra. *a prueba compara el "alor

del re$istro total con cada una de las medias de los bloques

ele$idos y . 8ara que se considere la serie comoestacionaria en la media, se deber% cumplir que no existe unadi!erencia si$ni!icati"a entre las medias de los dos bloques.

=

8ara una sola muestra analizada j @ '.

(2

= 1 − 1! . − !" #

(3

= $% (-

= &% (;

'( = − ()

'(

= −

(

) = * ). − 2! − ). 1 + ') ! ,- . ') (1

/03 4567 65 0 85375 0907:060

658/70;79 65 0 85375 0907:060

< 45670 65 8 >?58

' < ' 58@0678@7;8 65 8 >?58

)

58@0678@7; A030 ;060 8?4?58@30 BCD E FDGH

+l estadstico ) tiene distribuci#n t de 5tudent de dos colascon v = n1 + n2 – 2 $rados de libertad y para un ni"el de

si$ni!icancia D @ 0,0;. 5i y solo si el "alor absoluto de ) para

w = 60 y w =30, es mayor que el de la distribuci#n t de5tudent se concluye que la di!erencia entre las medias es

e"idencia de inconsistencia y por lo tanto la serie se

considera no homo$énea.

Prueba de Mann-Kendall

+sta prueba se ha utilizado ampliamente para probartendencias en los datos clim%ticos de las series de tiempo. +s

una prueba no paramétrica, que asume que las obser"acionesde una serie de n datos (Q', Q2. Qn son independientes eidénticamente distribuidos, y supone la aceptaci#n pre"ia de lahip#tesis nula 0, que supone la no existencia de tendencia.

+sta prueba se de!ine con la expresi#n si$uiente?

= IB − JHJK

LJ (

donde?

8M9 − J! = N 1 O − J! P DD O − J! = D−1 O − J! Q DR ('0





9e acuerdo con 0 la distribuci#n S es normal en el lmitecuando nKL, la media de la "arianza de S , considerando que

puede haber nodos en las series Q, son?

+M5@0

STUVW = XB − 2 + YH− B − 1HB2 + YHZ [\1]

(''

9onde t es la lon$itud de al$una cola y ^ denota la suma detodos los datos i$uales, la asunci#n de normalidad para 5 seencuentra aun para una n peque:a(nO'0, con una correlaci#n

de P' y la "ariaci#n est%ndar tpica es utilizada para probar lahip#tesis.

_ =ac − 1VSTUBHW O P DD O = D

+ 1VSTUBHW O Q Daf

('2

+s una prueba de dos lados para tendencias, la hip#tesis nulaes rechazada en un ni"el de si$ni!icancia de D si QRQSR ('7DT2,

donde R ('7DT2 es el "alor de la distribuci#n normal que excedea DT2. Gn "alor positi"o de R indica una atendenciaascendente un "alor ne$ati"o indica una tendenciadescendente en la serie e"aluada.

"ona de estudio

*a re$i#n denominada osta de hiapas es una !ran/adispuesta en !orma paralela al océano paci!ico la cual est%de!inida por la existencia de la 5ierra <adre de hiapas, queori$ina un partea$uas paralelo a la costa y comprende desde el

rio Uapanatepéc hasta el rio 5uchiate, abarca desde los '-V30a los ')V33 de latitud norte y de los 2V- a los -V' delon$itud oeste con una super!icie total de '3,;' Xm2 y est%constituida por ' municipios.

+l clima en la costa es c%lido subh>medo con llu"ias en

"erano, la "e$etaci#n es de sel"a ba/a y espinosa o sel"acaduci!olia en las "e$as de los ros. No obstante, buena partede esta "e$etaci#n ori$inal ha sido sustituida por praderas parala cra de $anado bo"ino en estas %reas !orestales se hansu!rido !uertes impactos ne$ati"os debido a pr%cticas no

controladas de extracci#n de madera. 8or su economa la6e$i#n osta se puede a$rupar en dos zonas? 5oconusco eFstmo osta (Ei$ura '.

*a re$i#n 5oconusco est% con!ormada por ') municipios y selocaliza en el sureste del estado. 8or su "ariedad oro$r%!ica

existe di"ersidad de climas y suelos, su principal riqueza es laa$ricultura, dedic%ndose a esta acti"idad -00,000 ha, 10J del

total de la re$i#n. *os culti"os m%s importantes son el ca!écon ;,000 ha, el pl%tano de exportaci#n con ';,000 ha y elmaz con -3,000 ha.

*a re$i#n Fstmo osta est% inte$rada por 3 municipios y la$anadera es la acti"idad principal de esta re$i#n, se dedican

30',3'0 ha a su explotaci#n.

Figura 1. División de la Costa de Chiapas de acuerdo con sus

actividades económicas.

An#$isis de$ %atrón de $$u&ias

+n este traba/o se seleccionaron de la base de datos (*FY<20'0 ;' estaciones climatol#$icas localizadas en la re$i#nosta de hiapas (Uabla '. +l periodo analizado es ')0 a20'0.

9ado que la base de datos de llu"ia disponible presentadiscontinuidades en la in!ormaci#n, se procedi# a completar

los re$istros mediante la técnica de interpolaci#n de ladistancia in"ersa al cuadrado (F9W, el cual ha demostrado ser

m%s consistente que las técnicas =ri$in$ Gni"ersal y el 5pline(6amesh, 200.

+l primer an%lisis que se realiz# !ue el comparar el promediode la llu"ia acumulada anual para cada uno de los 2)municipios que con!orman la osta de hiapas. 8ara ello sedi"idi# la in!ormaci#n en dos periodos, el primero de ')0 a

'1- y el se$undo de '1; al a:o 20'0. +n la tabla 2 se presentan las llu"ias acumuladas para este periodo, adem%s delos porcenta/es de incremento o decremento con respecto a

cada periodo. +n ella se obser"a que existe un decremento promedio del 1J en la llu"ia acumulada anual, sin embar$o,es necesario determinar su comportamiento de manera m%sespec!ica. on este prop#sito, se !ormaron series compuestas

por el n>mero de das por a:o de di!erentes ran$os de llu"ia,

basados en la clasi!icaci#n propuesta por *a omisi#n Nacional del A$ua (YNAZGA? llu"ias li$eras aquellasentre 07; mm, moderadas de ;720 mm, !uertes de 2070 mm,intensas de 07';0 mm y las mayores de ';0 mm comotorrenciales.





Tabla 1. Nombre y ubicación de las estaciones climatológicas

empleadas en el estudio.

Latitud Longitud Altura

# Clave Nombre rados rados !msnm"

' 0'2 Einca Ar o"ia ';.'; 2.3 )202 0'- elisario 9omin$uez ';.21 2.3 ))03 0'1 acahoatan '-.1 2.' 3;0- 0' 5uchiate '-.1 2.2; 3;0; 031 9espoblado ';.22 2.; )0) 0-; +l 9orado '-.) 2.'1 0-1 Einca el Uriun!o ';.33 2.;2 '1 0;3 +scuintla ';.2 2.)3 ''0 0;) Einca hiripa ';.'1 2.21 ;0'0 0; Einca hicharras ';.' 2.2; '2)-'' 0;1 +l 8er> ';.' 2.2 100'2 0)0 Einca Zéno"a ';.' 2.32 110'3 0)' &ambur$o ';.'3 2.33 '22;'- 0)1 Erontera &idal$o '-.1 2.'1 )0'; 02 *as <ara"illas ';.' 2.21 ))0') 03 5an rist#bal ';.1 3.2 31' 0- &orcones ';.3 3.; '-0'1 0; &uehuetan ';.02 2.- --

' 0 &uixtla ';.'3 2.- -020 01 F$nacio *#pez 6ay#n '-.)2 2.2 2' ''3 <apastepec ';.-3 2. 3222 ''; <ar$aritas ';.; 3.0 1023 '') <edio <onte '-.11 2.'1 '02- '' <etapa '-.1; 2.2 32; '2 8i/i/iapan ';.3 2.2; '212) '3) 8to.madero '-.; 2.-2 -2 '-) 5an [er#nimo Gni#n ';.0; 2.' )'221 '; 5anto 9omin$o ';.03 2.01 '300

2 ')1 Uonal% ').01 3.; ;;

30 '12 Arria$a ').23 3. )-

3' '1; +scuintla ';.32 2.) ''0

32 '1 *a 8atria ';.' 2.22 00

33 '' <alpaso '-.; 2.2 3033- ' Uanque 6e$ulador '-.11 2.3 ;2

3; 200 Uapachula '-.3 2.2 '

3) 20' Uonal% ').01 3. '3 201 +l No"illero ';.; 2.1 0

31 221 Ures 8icos ';.13 3.;2 ;;

3 320 5al"aci#n ';.'; 2.)1 '-'-0 32) <azatan '-.1; 2.-3 ';

-' 333 uenos Aires ';.32 2.21 2)0

-2 33- Erancisco 5arabia ';.-3 2.1 ;0-3 33) &uehuetan '-.1 2.-1 31

-- 33 +l 8or"enir ';.-2 2.33 100

-; 3-2 enito [u%rez ';.0; 2.; ;-0

-) 3-- +/ido Fbarra ';.3; 2.3 )0

- 3- Zuadalupe \ictoria ';.;; 2.11 2''-1 3-1 Fndependencia ';.3 2.)

- 3;2 5an die$o ';.3 3.3 1-0

;0 20'-1 5.8.Uapanatepec ').3 -.22 3;

;' 20321 hahuites ').21 -.2 3;

Tabla . $ariación en % del promedio de la lluvia acumulada

anual & Hp!mm"' en cada municipio de la Costa de Chiapas.

# (unicipio 1)*+,1)- 1)-/,+1+ %

' Acacoya$ua 2)'3 32- 2)J

2 Acapetahua 3' 23)3 72)J3 Arria$a '); ') 'J

- acahoat%n -2' -3' 'J

; hahuites 322 '0 731J

) +scuintla 20 3--3 2J

Erontera &idal$o '23 ');3 7-J

1 &uehuetan 2;'' 20'3 720J

&uixtla 303 23; 72'J

'0 <apastepec 3'' 2;2) 7'J

'' <azat%n 22-) ')33 72J

'2 <etapa '3 2'-3 ''J

'3 <otozintla 2)0) 22 7'2J

'- 8i/i/iapan 2223 22;' 'J

'; 5an Erancisco del <ar 22'; '' 7'3J

') 5an 8edro Uapanatepéc 2-0 ';) 72J' 5uchiate '310 ''0 7'-J

'1 Uapachula 21 2'2 73J

' Uonal% '10' '13- 2J

20 Uuxtla hico 22 2-0 7'J

2' Uuzant%n 33 32)3 7-J

22 Gni#n [u%rez -;2 -- 7)J

23 \illa omaltitl%n 2)- 2;'0 7';J

8or e/emplo, en las !i$uras 2 a se muestra $r%!icamente el

comportamiento de las series analizadas en la estaci#n EincaAr$o"ia (0'2. +n ellas se aprecia como se ha mantenido el

n>mero de das al a:o con llu"ia cero, pero se hanincrementado el n>mero de das con llu"ias intensas y

torrenciales, lo cual aumenta el ries$o de inundaciones y pérdida de suelos en la zona.

8ara detectar si existe o no modi!icaciones en la tendencia de

cada una de las series analizadas se procedi# a aplicar las pruebas de homo$eneidad descritas pre"iamente.

+stas pruebas comprobaron que el cambio de tendencia en laseries es si$ni!icati"o desde el punto de "ista estadstico,

hecho que debe tomarse en cuenta ya que se ha incrementadoel potencial destructi"o de la las llu"ias intensas y torrenciales,lo que potencia la de$radaci#n sistem%tica de la cuenca.

+n la !i$uras 1 a '3 se muestra el comportamiento de las

tendencias a lo lar$o de la osta de hiapas para losdi!erentes das con llu"ia.

+n la tabla 3 se indican el porcenta/e de incremento odecremento del numero promedio de das al a:o para cada tipo

de llu"ia de!inido por la YNAZGA, para los mismos periodos de la tabla 2.





Figura . Tendencia de la serie n0mero de das con lluvia cero en

la estación Finca Argovia !2+1".

Figura 3. Tendencia de la serie n0mero de das con lluvia ligera

en la estación Finca Argovia !2+1".

Figura . Tendencia de la serie n0mero de das con lluvia

moderada en la estación Finca Argovia !2+1".

Figura /. Tendencia de la serie n0mero de das con lluvia 4uerte

en la estación Finca Argovia !2+1".

Figura *. Tendencia de la serie n0mero de das con lluvia intensaen la estación Finca Argovia !2+1".

Figura 2. Tendencia de la serie n0mero de das con lluvia

torrencial en la estación Finca Argovia !2+1".

Figura -. Tendencia de la serie n0mero de das con lluvia cero en

la Costa de Chiapas.





Figura ). Tendencia de la serie n0mero de das con lluvia ligera

en la Costa de Chiapas.

Figura 1+. Tendencia de la serie n0mero de das con lluviamoderada en la Costa de Chiapas.

Figura 11. Tendencia de la serie n0mero de das con lluvia 4uerte

en la Costa de Chiapas.


intensa en la Costa de Chiapas.






torrencial en la Costa de Chiapas.

Tabla 3. $ariación en % del n0mero de das al a5o por tipo de

lluvia en cada municipio de la Costa de Chiapas.

N 0 m e r o

( u n i c i p i o s

L l u v i a n u l a

L l u v i a l i g e r a

L l u v i a m o d e r a d a

L l u v i a 4 u e r t e

L l u v i a i n t e n s a

L l u v i a t o r r e n c i a l

' Acacoya$ua 72J 733J 2J 33J 3'J '2)J

2 Acapetahua 23J 73J 730J 72J 7';J 2'3J3 Arria$a 72J '0J )J 73J 2J -)J

- acahoat%n J 7'J 7J -J '3J )3J

; hahuites 21J 7'J 722J 73)J 731J 730J

) +scuintla 0J 7-0J 7-J 2)J -J '0J

1 &uehuetan 'J 7-1J 721J 72'J 71J 2'J

&uixtla 22J 7-;J 730J 72'J 7J '00J

'0 <apastepec 20J 7-)J 72-J 7'J 7''J 200J

'' <azat%n 3-J 7)J 7;3J 72J ;2J '1)J

'2 <etapastepec 2J 72-J 7J '3J ;-J ;J

'3 <otozintla J 720J 7)J 7'2J 71J ')0J

'- 8i/i/iapan 0J 72J 73J 0J '2J 'J

'; 5. E. del <ar J 7''J 7'J 720J )J 7'3J

') 5. 8. Uepanatepec 'J 7')J 720J 730J 7'3J 722J

' 5uchiate )J 723J 720J 7'-J 2J ''J'1 Uapachula 2J ;J 72J 73J 0J )J

' Uonal% 0J J 'J 'J J )2J

20 Uuxtla hico -J 722J 7J 2J J '0J

2' Uuzant%n )J 7J 7''J 7J 2J '00J

22 Gni#n [u%rez -J 72J -J 7J '2J 72J

23 \illa omaltitlan 'J 7-3J 72J 7')J )J 2;J

*os resultados expresados en las tablas 2 y 3 nos permitendetectar la "ariaci#n del comportamiento de la precipitaci#n a

ni"el municipal, por e/emplo?

+l <unicipio de Acapetahua mostr# un incremento en el

acumulado anual entre los periodos (')07'1- y ('1;720'0 del 2)J y un incremento en el n>mero de das conllu"ias torrenciales del 2'3J.

+n <unicipio de +scuintla también se presentaron este tipo de

incrementos, con un 2J en el acumulado anual y '0J en eln>mero de das con llu"ias torrenciales.

+n otros municipios como &uehuet%n y \illa omaltitl%n, a

pesar de que se obser"an tendencias ne$ati"as en la llu"iaacumulada anual, el n>mero de das con llu"ias torrenciales seha incrementado en ambos municipios alrededor del 20J

Conc$usiones

5e lle"o a cabo un estudio para analizar si existe o no"ariaci#n en el patr#n de llu"ias en la osta de hiapas.

*a homo$eneidad de las series !ue medida a partir de las pruebas estadsticas de &elmert, ramer, t de 5tudent y <ann

=endall y se determin# el comportamiento en la "ariaci#n deln>mero de das asociados a una determinada ma$nitud de

precipitaci#n propuesta por la omisi#n Nacional del A$ua?nulas, li$eras, moderadas, !uertes, intensas y torrenciales.

+n $eneral, en la osta de hiapas no se ha obser"ado unatendencia si$ni!icati"a en l%mina de llu"ia acumulada anual,sin embar$o, el n>mero de das con llu"ias intensas y

torrenciales si creci#.

+n particular, la re$i#n del 5oconusco !ue la que present# un

incremento si$ni!icati"o en el n>mero de das al a:o conllu"ias torrenciales, lo cual puede incrementar el potencial de

inundaciones y la pérdida de suelos, lo que a!ectar% en el corto plazo a los habitantes de la re$i#n.

+sta modi!icaci#n en la ma$nitud de las intensidades de llu"iadeber% tomarse en cuenta dentro del dise:o de las obras

hidr%ulicas.

Re'erencias

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AMH XXII C ONGRESO N ACIONAL DE H IDRÁULICA ACAPULCO , G UERRERO , M ÉXICO , N OVIEMBRE 2012

AMH

PREDIMENSIONAMIENTO DE LA PRESA PASO ANCHO, OAX.

Domínguez E. José Y.1, Hungsberg Ulrich2, Vega Pérez Macario, De !an"iago #are""a $our%es&.1Es'ecialis"a en E(ui'amien"o %e Presas, 2)eren"e %el #onsul"i*o +écnico, !ubgeren"e %engeniería Hi%r-ulica Elec"romec-nica, &Es'ecialis"a en )eohi%rología. )erencia %el #onsul"i*o+écnico. #omisi/n 0acional %el gua #onagua3.

4ose.%ominguez5conagua.gob.m6, ulrich.hungsberg5conagua.gob.m6, macario.*ega5conagua.gob.m6,lour%es.%esan"iago5conagua.gob.m6,

Introducción

!e 'resen"a una ac"ualizaci/n %el es"u%io hi%rol/gico %el 'roec"o %e la 'resa Paso ncho, 7a6., al consi%erarse unaubicaci/n al"erna %el e4e original 'ro'ues"o 'or la #omisi/n8e%eral %e Elec"rici%a% #8E3 'ara gobierno %el es"a%o %e7a6aca, con me4ores carac"erís"icas geol/gico9es"ruc"urales

'ara la cons"rucci/n %e una 'resa %e almacenamien"o 8igura13.

Figura 1. Ejes original (CFE) y alterno (CONAGUA), de lacortina del proyecto de la presa Paso Anco, Oa!.

Por lo an"erior, se e6'lora analiza un nue*o si"io conme4ores con%iciones geol/gicas 'ara la cons"rucci/n %e una

'resa %e almacenamien"o, 8igura 1 1:; 2&< :.=> $a" 0 ?:;@2< &:.@> $ong A3, (ue se localiza a 1.B Cm,a'ro6ima%amen"e, aguas aba4o %el si"io %el e4e original %e lacor"ina.

Ubicación de !itio de "ro#ecto

El si"io %el 'roec"o %e la 'resa Paso ncho se localiza en lacorrien"e %el río Ver%e o "oac, en la egi/n Hi%rol/gica 0o2 #os"a #hica %e )uerrero 8igura 23.

$a cuenca %el río Ver%e colin%a al nor"e con el !is"emaHi%rol/gico Pa'aloa'an %e la egi/n )olFo, al sur con elocéano PacíFico, al es"e con la cuenca %el río +ehuan"e'ec, alsures"e con las cuencas %e los ríos #olo"e'ec #o'ali"a, alsuroes"e con la cuenca %el río rena, al oes"e con la cuenca

%el río 7me"e'ec %el !is"ema Hi%rol/gico #os"a %e )uerrero al noroes"e con la cuenca al"a %el río "oac %el !is"emaHi%rol/gico Galsas.

Figura ". #itio del proyecto de la presa Paso Anco, Oa!.

Pro"ó!ito de a "re!a de a$acena$iento

El uso 'rinci'al %e la 'resa %e almacenamien"o Paso nchoen 'roec"o, es el %e suminis"rar agua 'o"able a la zoname"ro'oli"ana %e la ciu%a% %e 7a6aca, con ela'ro*echamien"o %e los escurrimien"os %el río "oac.Es'ecíFicamen"e, los munici'ios a beneFiciar son 7a6aca %eJu-rez, !an"a #ruz Io6oco"l-n, !an"a $ucia %el #amino, !anJacin"o mil'as, !an n%rés Huaa'am, !an Pablo E"la !an !ebas"i-n +u"la.

Ob%eti&o

El ob4e"i*o %e es"e an-lisis es %e"erminar el hi%rograma %e%iseo 'ro'orcionar el %imensionamien"o 'reliminar %ela'ro*echamien"o %e la 'resa en 'roec"o Paso ncho, 7a6.,en el nue*o si"io 'ro'ues"o, con sus ele*acionescarac"erís"icas 0M0, 0M7, 0ME, #7703K asícomo, el %imensionamien"o general %el *er"e%or %ee6ce%encias.

E%e de cortina ori'ina (C)E*+

,-/0102.34 LN # 3-5/1/3.-4 L6

E%e de cortina "ro"ue!to

(CONA7UA*+ ,-/01-.24 LN

# 3-5/10-.54 L6

Sitio de "ro#ecto !obree r8o 9erde




AMH

AN:LISIS DEL )UNCIONAMIENTO DEL 9ASO

Con!ideracione!

Para el an-lisis %el a'ro*echamien"o se ha "oma%o comoinFormaci/n base las %eman%as consi%era%as en el es"u%io$Facti%ilidad t&cnica de las o%ras para su'inistro de aguapota%le a la ciudad de Oa!aca y 'unicipios conur%ados,%esarrolla%o 'or #8E 'ara el gobierno %el es"a%o %e 7a6aca,en el (ue se seala una %eman%a Firme 'ara agua 'o"able %e.* mLs un gas"o ecol/gico %e +. mLs, %escri"os en la+abla 1 con su %is"ribuci/n mensual corres'on%ien"e.

En el an-lisis %esarrolla%o se e6'lora el 'o"encial (ue 'ue%e 'ro'orcionar el río "oac 'ara agua 'o"able a gas"o Firme%éFici" 3 en el rango %e .? mLs a 2. mLs a'or"an%oin*ariablemen"e el gas"o o escurrimien"o ecol/gicoes"ableci%o en la +abla 1.

Un as'ec"o im'or"an"e a consi%erar es 're*er la no aFec"aci/n 'or inun%aci/n %el 'obla%o Yogana, localiza%o en la cola %el*aso, el (ue se encuen"ra a'ro6ima%amen"e 'or arriba %e lasco"a 1: a 1& msnm, con%ici/n (ue %ebe *eriFicarse coninFormaci/n "o'ogr-Fica m-s %e"alla%a %el *aso %ealmacenamien"o así como %el ci"a%o 'obla%o.

-a%la 1. Gastos ir'e y ecol/gico y su distri%uci/n 'ensualconsiderados en el estudio de acti%ilidad t&cnica desarrollado por

CFE.

En relaci/n con la inFormaci/n "o'ogr-Fica, 'ara la ob"enci/n%e las cur*as Ele*aciones9Nreas9#a'aci%a%es, u"iliza%as "an"o

'ara el an-lisis %e Funcionamien"o %el *aso como 'ara el"r-nsi"o %e la a*eni%a %e %iseo, 'ara %e"erminar los ni*elescarac"erís"icos %e la 'resa, se ob"u*o %e la inFormaci/n

car"ogr-Fica %is'onible en la base %e %a"os, el Mo%elo Digi"al%e Ele*aci/n 1@ e1&O2Ogr%3, cur*as %e ni*el 1@Kse u"ilizaron "ambién 7r"oFo"os 11 e im-genes %esa"éli"e !'o" con una resoluci/n %e 2.@ m.

#on el mo%elo %igi"al %e ele*aci/n se %e"ermin/ unain"er'olaci/n %e cur*as, en es"a caso Fueron a ca%a me"ro,

'ara el si"io %el nue*o e4e 'ro'ues"o.

Dato! ;idro$<trico! # ci$atoó'ico!

Para el an-lisis hi%rol/gico e hi%r-ulico se %is'uso %einFormaci/n hi%romé"rica %e gas"os m-6imos anuales,

escurrimien"os mensuales, "rans'or"e %e se%imen"os, %a"os %ellu*ias e*a'oraci/n %e la es"aci/n hi%romé"rica EH3 clima"ol/gica Paso ncho +abla 23.

-a%la ". 0atos de la E Paso Anco, Oa!.

E C o r r i e n

t e

A d ' i n i s

t r a Coordena2

das

Periododisponi%le(gastos y3olu'en)

reacuen

ca

5ol'ed

anual

Gasto'ed

anual$0 $A Cm hmQ mQLs

Pasoncho

"oaco

*er%e#8E

1:;22RRR

?:;@R2BRR

1?@B92? @BB& &=? 1@.@

#on base en la %is"ribuci/n %e escurrimien"os me%iosmensuales regis"ra%os en la EH Paso ncho 8igura 3, el

'erio%o %e es"ia4e se %escribe en"re los meses %e no*iembre amao, 'or lo (ue en és"e 'erio%o 'o%ría realizarse el %es*ío%el escurrimien"o, 'ara los "raba4os %e %es'lan"e %e la cor"ina.

Figura +. Escurri'iento 'edio 'ensual registrado en la E PasoAnco, Oa!.

Cur&a Ee&acione!=:rea!=Ca"acidade! (E=A=C*$a cur*a E99# %e"ermina%as 'ara el nue*o si"io %el e4e %e lacor"ina 'ro'ues"a se 'resen"an en la 8igura & siguien"e.

Figura 6. 0atos de la cur3a E2A2C, para el sitio del 3aso PasoAnco, en la nue3a u%icaci/n del eje de cortina.

7es 0e'anda8 Gasto ('+9s)Ecol/ ico A ua ota%le -otal

Ene 1.@ .? 2.&8eb 1.@ .? 2.&Mar 1.@ .? 2.&

br 1.@ .? 2.&Ma 1.@ .? 2.&Jun &.: .? @.@Jul &.: .? @.@

go :.1= .? B.=!e :.1= .? B.=7c" &.:& .? @.@&

0o* 1.@ .? 2.&Dic 1.@ .? 2.&

7edio +. .* +.*




AMH

Acu$uación e!"erada de a>o&e! en a "re!a

l %is'oner %e los %a"os %e 'ro%ucci/n %e se%imen"osregis"ra%os en la EH Paso ncho, con inFormaci/n anual %e

1?=@ al 2:, se %e"ermina el *olumen %e se%imen"oses'era%os 'ara un 'erio%o %e @ aos %e 2&.2 hm +abla 3,lo (ue le corres'on%e una ele*aci/n %e 11.2B msnm.

-a%la +. 0atos de producci/n de sedi'entos anuales y esperadosa dierentes periodos de tie'po de la E Paso Anco, Oa!.

Periodo Produccci/n de sedi'entos ('+)

Me%io anual .&=

@ aos 2.&1@

1 aos &.=1

2 aos ?.::2

& aos 1?.2

@ aos 2&.1@&

Re!utado! de An?i!i! de @unciona$iento de&a!o

En la +abla & se %escriben algunos 'ar-me"ros 'ara elFuncionamien"o %el *aso en la +abla @ el resumen en la8igura @ la relaci/n SFirme90M7, en %on%e se obser*a elrango %e e6"racci/n a gas"o Firme 'ara agua 'o"able %es%e.=? mLs has"a 2.2 mLs, con un 0M7 %e 12: a 1:msnm, res'ec"i*amen"e, consi%eran%o "ambién la e6"racci/n

'ara el gas"o ecol/gico %e .B mLs, con la %is"ribuci/nin%ica%a en la +abla 1.

-a%la 6. Algunos par:'etros iniciales para el unciona'iento del3aso Paso Anco

Escurrimien"o me%io anual &=?.? hm

Vol azol*es @ aos3 2&.1@ hm

Ele* azol*es @ aos3 11.2B msnm

8on%o %el #auce 12B1 msnm

-a%la ;. <esultados del an:lisis de unciona'iento del 3aso de lapresa en proyecto Paso Anco, Oa!.

NA7O

Altu2ra alNA7O

5ol alNA7O

0e'anda ('+) 0e'anda ('+9s)

('sn') (') ('+)Ecol/2gico

AP -otalEcol/2gico

AP -otal

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0o"a P gua Po"able

Figura ;. Gasto ir'e ? NA7O del proyecto de la presa PasoAnco, Oa!.

AN:LISIS DE LAS A9ENIDAS DE DISEO BDETERMINACIN DEL NAME

El si"io %el nue*o e4e 'ro'ues"o 'ara la cor"ina %e la 'resaPaso ncho "iene una cuenca %e a'or"aci/n %e @:=@.?& Cm2 el si"io %e la es"aci/n hi%romé"rica, "ambién %el mismonombre, es %e @BB& Cm2, lo (ue re'resen"a 'r-c"icamen"e el?? res'ec"o a la hi%romé"rica, 'or lo (ue no es necesarioalgTn a4us"e a los resul"a%os %el an-lisis 'robabilís"ico 'ara la%e"erminaci/n %e las a*eni%as %e %iseo.

An?i!i! de )recuencia! de Creciente!

El 'roce%imien"o, en es"e caso, 'ara la es"imaci/n %e lascrecien"es %e %iseo se bas/ en el n-lisis %e 8recuencias %e*eni%as, con la Maoraci/n> %el hi%rograma re'resen"a"i*o%e la cuenca.

$a zona en es"u%io es aFec"a%a 'or la ocurrencia %e "ormen"as%el "i'o cicl/nico, a%icionalmen"e a las 're%ominan"es %e laregi/nK en es"e caso, las 8unciones %e Dis"ribuci/n %eProbabili%a% 8DP3 recomen%ables 'ara la mo%elaci/n %eFen/menos alea"orios con es"e com'or"amien"o son la)amma %e "res 'ar-me"ros Pearson3, $og9Pearson +i'o ,)eneral %e Valores E6"remos )VE3 la )umbel Mezcla%a,o "ambién conoci%a %e %os 'oblaciones. $os 'ar-me"roses"ima%os %e los an"eriores mo%elos 'ue%en ob"enerse con las"écnicas %e momen"os m-6ima *erosimili"u%,a%icionalmen"e la %e o'"imaci/n %e osenbrocC 'ara elmo%elo )umbel %e %os 'oblaciones.

Por lo an"erior, las 8unciones %e Dis"ribuci/n %e Probabili%a%,8DP, a'lica%as Fueron las recomen%ables 'ara regionesaFec"a%as 'or ciclones Pearson +i'o , $og'earson +i'o ,)umbel %e %os 'oblaciones la )eneral %e ValoresE6"remos. $a 8DP )umbel %e %os 'oblaciones resul"/ con elmenor error es"-n%ar EE3, 'or lo (ue es"a Fue selecciona%a

'ara los gas"os %e %iseo +abla :3.

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Paso Anco. Cur3a @ir'e2NA7O

7a!to )ir$e ($D !*

N A M O

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AMH

-a%la . Gastos de diseo para la presa Paso Anco, Oa!.-r

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$og'earson93 GU7DE "Po%laciones

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EE 5< +. +1.; 6*.

En la 8igura : se 'resen"an los hi%rogramas %e %iseo 'ara la 'resa Paso ncho, 7a6., al maorar> el hi%rograma m-6imoanual %e 1?B&. $os hi%rogramas %escriben un "iem'o 'ico

base %e &= 1:= h, res'ec"i*amen"e. Par"icularmen"e elhi%rograma asocia%o al +r %e 1 aos "iene un gas"o 'ico%e 12&.: mLs un *olumen %e B?.: hm.

Figura . idrogra'as de diseo presa Paso Anco, Oa!.

En las +ablas B a 11 se 'resen"an los resul"a%os %el "r-nsi"o %ela a*eni%a %e %iseo asigna%a al +r %e 1 aos,consi%eran%o un *er"e%or libre con longi"u% %e @, B@, 1,12@ 1@ mK coeFicien"e %e %escarga %e 2. un Gor%o $ibre%e 2.@ m. $a al"ura %e la 'resa H 'resa3 se ha %e"ermina%ores'ec"o al Fon%o %el cauce. En la 8igura B se %escribe larelaci/n 0M790ME 'ara longi"u%es %e *er"e%or %e @ a1@ m.

-a%la =. <esultados del tr:nsito de la a3enida asignada al -r de1 aos para una longitud de 3ertedor li%re de ;.

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G a s t o ( ' + 9 s )




AMH

Figura =. <elaci/n NA7O2NA7E del proyecto Paso Anco,Oa!., para longitudes de 3ertedor de ; a 1; '.

Concu!ione!

#on base en los resul"a%os %el an-lisis %e Funcionamien"o %el*aso, %el nue*o si"io %el e4e %e la cor"ina, es 'osible

'ro'orcionar has"a 1.: mLs como gas"o Firme %e agua 'o"able, en a%ici/n a los .B mLs %e gas"o ecol/gico, con un 0M7 en la co"a 1 msnm.

$as %imensiones %el *er"e%or libre e6'lora%o Fueron %es%e @m has"a 1@ m, se obser*a (ue el *aso %e la 'resa

'r-c"icamen"e no "iene ca'aci%a% %e regulaci/n. !i el *er"e%orse localiza al cen"ro %el cauce, la longi"u% m-6ima no %eber-e6ce%er %e 1 m %e cres"a.

#on un *er"e%or %e 1 %e longi"u% 0M7 %e 1 msnm,se "iene un 0ME %e 1:.2 msnm, con un gas"o regula%o %e

:=.& m

Ls al"ura %e cor"ina %e :B.? m, res'ec"o al Fon%o%el cauce. $a co"a lími"e 0ME3 'ara no inun%ar el 'obla%o%e Yogana, ubica%o en la cola %el *aso, se %eber- *eriFicarsecon un le*an"amien"o "o'ogr-Fico %e %e"alle un nue*oan-lisis %e Funcionamien"o "r-nsi"o %e la a*eni%a %e %iseo.

El hi%rograma %e %iseo %e asigna%o a un +r %e 1 "ieneun gas"o 'ico %e 12&.: mLs, *olumen %e B?.@: hm, "iem'o

'ico base %e &= 1:= h, res'ec"i*amen"e.

Reco$endacione!

$a selecci/n %e la al"ura %e la cor"ina es'ecíFicamen"e el 0ME %eber- ser "al (ue no inun%e el 'obla%o %e Yogana,localiza%o en la cola %el *aso.

Re@erencia!

1.9 Aparicio, 7.F.. 1??B3. Fundamentos de HidrologíaSuperficie. E%i"orial $imusa '.".9 Co'isi/n Federal de Electricidad 2=3. nFormehi%rol/gico 8ac"ibili%a% "écnica %e las obras 'ara suminis"ro%e agua 'o"able a la ciu%a% %e 7a6aca munici'iosconurba%os>.

+.9 CoH. 5.-. 1?:&3. Handbook of Applied Hydrology. Mc)ra9Hill, 0e YorC, 0.Y.6.9 Iite, G.J. 1?==3. Frequency and Risk Analyses in

Hidrology. Aa"er esources Publica"ions, 8or" #ollins#olora%o.

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NA7O ('sn')

N A 7 E

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Proyecto Paso Anco. NA7O2NA7E




AMH

METODOLOGÍA HIDROLÓGICA PARA DETERMINAR EL RÉGIMEN DE CAUDAL

ECOLÓGICO A NIVEL DE CUENCA HIDROLÓGICA

López Pérez Mario1

Mendoza Camacho Laureano1

Schroeder Aguirre Aarón Antonio1

(1) CONAGUA A!" de #o$ %n$urgente$ Sur No" &'1 ' pi$o A#a Poniente Co#" Copi#co # *a+o ,e#egación Co-oac.nMé/ico ,"0" CP" '2'

3e#ipe"arreguin4conagua"go5"m/ mario"#opezperez4conagua"go5"m/ #aureano"mendoza4conagua"go5"m/aaron"$chroeder4conagua"go5"m/

Antecedentes

Para mantener e# e6ui#i5rio en #a$ zona$ ri!ere7a$ dentrode# cic#o hidro#ógico #a protección de eco$i$tema$ ripario$

acu.tico$ - terre$tre$ e$ nece$aria #a imp#ementación de unrégimen de cauda# eco#ógico en corriente$ - en #o$e$currimiento$"

La pro5#em.tica en Mé/ico $o5re e$te tema $e deri!a de #adi$minución de# recur$o en #o$ cauce$ #a di$poni5i#idada$8 como #a competencia por e# recur$o aunado a 6ue #ademanda cuenca$ arri5a9 #o$ cua#e$ no con$ideran e#e$currimiento cuenca a5a+o ni #a de$carga de #o$ acu83ero$hacia cuerpo$ receptore$"

La 3a#ta de normati!idad e$peci3ica con re$pecto a# régimende cauda# eco#ógico #a$ conce$ione$ - a$ignacione$ -de$carga$ no con$ideran #a nece$idad de e$ta5#ecer dicho

régimen de gran importancia para #a pre$er!ación deeco$i$tema$"

/i$ten mucha$ de3inicione$ de cauda# eco#ógico orégimen de cauda# eco#ógico - puede de3inir$e como :#acantidad ca#idad - !ariación de# ga$to o de #o$ ni!e#e$ deagua re$er!ada para pre$er!ar $er!icio$ am5ienta#e$componente$ 3uncione$ proce$o$ de re$i#encia eneco$i$tema$ acu.tico$ - terre$tre$ 6ue dependen de

proce$o$ hidro#ógico$ geomor3o#ógico$ eco#ógico$ -$ocia#e$;"

n #a actua#idad e# método de5e de cump#ir principio$3undamenta#e$ 6ue permitan entender e# $igni3icado

eco#ógico de cada componente de# régimen natura# -genera propue$ta$ para $u con$er!ación o re$ta5#ecimientotota# o parcia# de$de e# punto de !i$ta 3unciona#"

Si un eco$i$tema modi3ica $u$ $er!icio$ en re$pue$ta a#aumento de #o$ ni!e#e$ de e$tré$ cua#6uier procedimiento

para #a determinación de cauda#e$ eco#ógico$ partir. dereconocer #a$ condicione$ natura#e$ de# régimenhidro#ógico $u e$tado de a#teración #a$ po$i5i#idade$ decon$er!ación o recuperación de #o$ componente$ de#

régimen hidro#ógico para a#canzar o mantener un e$tadoeco#ógico de$eado u o5+eti!o am5ienta#"

# régimen de cauda#e$ eco#ógico$ e$ un in$trumento 6ue

5u$ca e$ta5#ecer un régimen para $o$tener a #o$eco$i$tema$ #o$ u$o$ de# agua - #a$ nece$idade$ dea#macenamiento a #o #argo de# a7o"

Desarrollo

# e$ta5#ecimiento de un régimen de cauda# eco#ógico $erea#iza mediante un proce$o 6ue e$ de$g#o$ada en #a$$iguiente$ 3a$e$<

1" Una primera 3a$e de de$arro##o de #o$ e$tudio$ técnico$$on de$tinado$ a determinar #o$ e#emento$ de# régimende cauda#e$ eco#ógico$"

Lo$ e$tudio$ de5er.n identi3icar - caracterizar cuenca$

a#terada$ hidro#ógicamente donde puedan e/i$tir con3#icto$$igni3icati!o$ con #o$ u$o$ de# agua" ,urante e$ta 3a$e $ede3inir. un régimen de cauda#e$ m8nimo$ meno$ e/igentecorre$pondiente a $e6u8a$ pro#ongada$"

&" Una $egunda 3a$e con$i$tente en un proce$o deconcertación de3inido por !ario$ ni!e#e$ de acción(in3ormación con$u#ta p=5#ica - participación acti!a)en a6ue##o$ ca$o$ 6ue condicionen $igni3icati!amente#a$ a$ignacione$ - re$er!a$ de# p#an hidro#ógico"

2" Una tercera 3a$e con$i$te en e# proce$o de #aimp#antación concertada de todo$ #o$ componente$ de#régimen de cauda# eco#ógico - $u $eguimiento

adaptati!o"

Para a#canzar e# o5+eti!o am5ienta# e# régimen de cauda#eco#ógico de5er. inc#uir a# meno$ #a$ $iguiente$componente$<

a) Caudales mínimos 6ue de5en $er $uperado$ cono5+eto de mantener #a di!er$idad e$pacia# de# h.5itat -$u conecti!idad"




AMH

5) Caudales máximos 6ue no de5en $er $uperado$ en #age$tión ordinaria de #a$ in3rae$tructura$"

c) Distribución temporal de #o$ anteriore$ cauda#e$m8nimo$ - m./imo$ con e# o5+eti!o de e$ta5#ecer una!aria5i#idad tempora# de# régimen de cauda#e$"

d)

Caudales de crecida con o5+eto de contro#ar #a pre$encia - a5undancia de #a$ di3erente$ e$pecie$mantener #a$ condicione$ 3i$ico6u8mica$ de# agua - de#$edimento"

e) Tasa de cambio con o5+eto de e!itar #o$ e3ecto$negati!o$ de una !ariación 5ru$ca de #o$ cauda#e$"

Procedimiento a seguir

La ap#icación genera# de #a$ metodo#og8a$ hidro#ógica$comprende #o$ $iguiente$ pa$o$ a $eguir<

1. Selección de sitios de estudio

%denti3icar - #oca#izar dentro de# .m5ito de# e$tudio #a$aportacione$ por tri5utario$ - #o$ punto$ de detracción decauda#e$ punto$ donde $e puedan producir cam5io$ m.$$igni3icati!o$ a# !ariar e# cauda# - punto$ e$pec83ico$ -cr8tico$ para un determinado o5+eti!o am5ienta#"

2. Selección de la serie de datos

Para #a cuenca $e o5tendr.n #o$ cauda#e$ origina#e$ onatura#e$ medio$ diario$ de cuando meno$ & a7o$ dein3ormación hidrométrica continua a partir de #ain3ormación regi$trada en #a$ e$tacione$ hidrométrica$"

Figura 1. Caudales medios diarios promedio, estación 11012

uí!, San "edro en el estado de #a$arit, periodo %1&''(1&)*+

. Determinación del r-gimen de caudal ecológico

mensual $ anual

> ,eterminación de a7o$ $eco$ medio$ - h=medo$

Para #a determinación de #o$ a7o$ $eco$ medio$ - h=medo$$e identi3ica e# !a#or m./imo para cada me$ a partir de #o$cauda#e$ medio$ men$ua#e$ (?mi) - $e determina e# a7ocon ma-or !o#umen de e$currimiento (a7o h=medo)9 demanera $imi#ar para e# a7o $eco $e identi3ican !a#ore$m8nimo$ de cada me$ a partir de #o$ ?mi - $e determina e#a7o con menor e$currimiento (a7o $eco)"

# a7o medio $e determina a partir de# promedio entre #o$!a#ore$ m./imo$ - m8nimo$ de cada me$ a partir de #o$?mi" ,e# an.#i$i$ de hidrograma$ $e determina e# cauda#

5a$e 6ue corre$ponde a# ?mi m8nimo de toda #a $erieana#izada - repre$enta #a aportación hacia e# acu83ero a de#a corriente en e$tudio"

> ,eterminación de #o$ periodo$ de e$tia+e - a!enida

Para #a determinación de periodo$ de e$tia+e - a!enidadentro de a7o$ $eco$ medio$ - h=medo$ todo$ #o$ !a#ore$de cauda#e$ medio$ men$ua#e$ (?mi) $uperiore$ a# !a#or de#$currimiento Medio Anua# (MA) - $e con$idera periodode a!enida de manera contraria #o$ 6ue $e encuentren porde5a+o corre$ponden a# periodo de e$tia+e"

Figura 2. Determinación de periodo de estiae $ a/enida

'. Formulación de propuestas de r-gimen de caudal

ecológico mensual $ anual

# régimen de cauda# eco#ógico men$ua# $e determina a partir de# a7o medio con #o$ porcenta+e$ de propue$to$ para#a determinación de régimen de cauda# eco#ógico men$ua#

@ ?mi de cada periodo dentro de# a7o con3orme a #a a5#a1 para un o5+eti!o am5ienta# $e#eccionado"

Para e# régimen de cauda# eco#ógico anua# e$te e$determinado a partir de #a $e#ección de un a7o tipo ($ecomedio o h=medo)"

,e$pué$ de #a e#ección de# a7o tipo de determinan #o$ porcenta+e$ para e# periodo de e$tia+e - ##u!iare$pecti!amente de acuerdo a #o$ !a#ore$ propue$to$ en #aa5#a 1 de# @ MA"

Tabla 1. ecomendaciones de porcentae de caudales con

obeti/os ambientales relacionados %Tennant, 1&)+,modiicado por arcia et al. 1&&& $ propuesto por

C3#454, 2011

O5+eti!o am5ienta#

Periodo

$tia+e A!enida@ MA @ ?mi @ MA @ ?mi

A 2 1 B* & ' 'C 1B 2 2, B ' 1 &

Para un o5+eti!o * #a determinación de# régimen de cauda#eco#ógico men$ua# - anua# en un a7o h=medo $e con$tru-ede #a $iguiente manera<




AMH

omando como 5a$e e# a7o medio - e# o5+eti!o * $econ$tru-e e# hidrograma de# régimen de cauda# eco#ógicocon #o$ par.metro$ mencionado$ en #a a5#a 1 donde para#a periodo de e$tia+e $e co#oca e# & @ de# e$currimientomedio anua# (MA) 0igura & - e# @ de# cauda# mediomen$ua# para cada uno de #o$ me$e$ (?mi) 0igura 29 - parae# periodo de a!enida$ $e tiene e# ' @ de# e$currimientomedio anua# (MA) 0igura & - e# ' @ de# cauda# mediomen$ua# (?mi) 0igura 2"

Figura . Determinación de 6 784 para un obeti/o

ambiental 9, considerando el caudal base

Figura '. Determinación de 6 :mi para un obeti/o ambiental9, considerando el caudal base

,e$pué$ de e$ta5#ecer e# porcenta+e de cauda# para #o$ periodo$ de e$tia+e - a!enida en e# periodo de e$tia+e $ee#ige e# !a#or m.$ 5a+o entre e# & @ de MA - e# @ de#?mi - para e# periodo de a!enida$ $e e#ige e# !a#or m.$ a#toentre e# ' @ de# MA - e# ' @ de# ?mi ta# como $emue$tra en #a 3igura B ca5e $e7a#ar 6ue para am5o$

periodo$ (e$tia+e - a!enida) e# !a#or de# cauda# eco#ógiconunca de5e $er ma-or a# cauda# medio men$ua# (?mi) nimenor a# cauda# 5a$e (? 5a$e)"

Figura *. "ropuesta de :ecol en t-rminos de 6 :mi $ 6 784

para un obeti/o ambiental ;ipot-tico 9, considerando comolímite inerior el caudal base

Resultados

n #a zona de# D8o San Pedro $e #e a$igno un o5+eti!o

am5ienta# A para un a7o h=medo por #o $iguiente<• Ea#or e$cogido de5ido a 6ue $e con$idera 6ue $i e#

porcenta+e de pre$ión $o5re e# recur$o h8drico e/cedeun ' @ #a cuenca o región $e encuentra $ometida auna 3uerte pre$ión h8drica (CONAGUA &11":$tad8$tica$ de# agua en Mé/ico edición &11;)9

• # $itio de e$tudio de cauda# eco#ógico de$cargadirectamente en Mari$ma$ Naciona#e$ Frea Natura#Protegida con categor8a de protección De$er!a de #a*ió$3era9

• umeda# Dam$ar de importancia internaciona#9

•

Frea de %mportancia para #a Con$er!ación de #a$ A!e$Mari$ma$ Naciona#e$ CHB9

• Se encuentra u5icada dentro de #a Degión erre$trePrioritaria 1 dentro de #a Degión idro#ógicaPrioritaria No" && corre$pondiente a# D8o Pre$idioHMari$ma$ Naciona#e$ - dentro de #a Degión MarinaPrioritaria Mari$ma$ Naciona#e$ DMPH&19

• # I@ de# agua $uper3icia# 6ue e$ta De$er!a de #a*ió$3era reci5e pro!iene directamente de# r8o SanPedro Mez6uita# por #o 6ue hidro#ógicamente $uin3#uencia e$ de gran importancia9

•

n cuanto a# e$tudio de di$poni5i#idad con3orme a #a NOMH11HCNAH& e# $itio actua#mente cuenta conuna di$poni5i#idad media anua# de &J"B1 hm29 -

• La pre$ión de u$o por e# recur$o a #a de$em5ocadurade# r8o San Pedro e$ de un @ por #o 6ue $e con$idera

5a+a"

1. Selección del sitio de estudio

La e$tación hidrométrica de# r8o San Pedro en Du8z Na-arit contiene in3ormación hidrométrica a3orada por un#argo periodo - 5ien repre$entada (1J''H&' con e# JB@de #o$ dato$ de #a $erie)" No o5$tante a partir de# a7o 1JIB

e/i$te una reducción progre$i!a de #o$ cauda#e$ en #a épocade e$tia+e comenzando a aparecer periodo$ de ce$e decauda# 6ue duraron ha$ta ' me$e$" Para e+emp#i3icar #a$apro/imacione$ hidro#ógica$ $e determina e# régimen decauda# eco#ógico uti#izando =nicamente #o$ cauda#e$medio$ diario$ regi$trado$ de 1J''H1JIB"

2. Selección de la serie de datos

Lo$ cauda#e$ medio$ men$ua#e$ (o5tenido$ a partir de #o$cauda#e$ medio$ diario$) - #o$ !a#ore$ medio$ anua#e$




AMH

medido$ en #a e$tación de Du8z uti#izado$ para #adeterminación de# régimen de cauda# eco#ógico"

. Determinación del r-gimen de caudal ecológico

mensual $ anual

n #a a5#a & $e encuentran #o$ !o#=mene$ medido$ en #ae$tación hidrométrica de Du8z" Se o5$er!a 6ue e# a7o conma-or !o#umen en e# periodo comprendido en #o$ 2& a7o$e$ 1J (cauda# medio men$ua# de e$e a7o en particu#ar Ken azu#) - e# de menor !o#umen e$ 1JBI (cauda# mediomen$ua# de e$e a7o en particu#ar K en ro+o)9 por #o tanto

para e$te ca$o $er.n con$iderado$ como a7o h=medo -$eco re$pecti!amente"

Tabla 2. <ol=menes medidos en la estación de uí!

Año 1944 1945 1946 1947 1948 1949 1950 1951

Vol. hm3/año 4064 2197 2479 2487 3098 2292 2219 1360

Año 1952 1953 1954 1955 1956 1957 1958 1959

Vol. hm3/año 1768 1934 1974 3341 1522 1309 4800 2581

Año 1960 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967

Vol. hm3/año 1403 2407 2025 3529 2878 2188 3876 3748

Año 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975

Vol. hm3/año 5153 2832 3794 2632 1880 4025 1866 2539

n #a a5#a 2 $e determinan e# periodo de e$tia+e - a!enida para a7o$ $eco$ medio$ - h=medo$" # periodo de a!enida para un a7o $eco e$ de +u#io a $eptiem5re e# periodo dea!enida para un a7o medio - h=medo e$ de +u#io a octu5re"

Para e# a7o $eco #o$ !a#ore$ de cada me$ $e determinantomando e# !a#or m8nimo de todo$ #o$ me$e$ de enero de #a$erie hi$tórica - a$8 $uce$i!amente con #o$ $iguiente$ 11me$e$ tomando como 5a$e #o$ cauda#e$ medio$ men$ua#e$?mi<

n2&1 a7oa7oa7oa7o$eco neroneroneronerom8nimoEa#ornero L=

,e #a mi$ma manera para un a7o h=medo #o$ !a#ore$ decada me$ $e determinan tomando e# !a#or m./imo de todo$#o$ me$e$ de enero de #a $erie hi$tórica - a$8 $uce$i!amentecon #o$ $iguiente$ 11 me$e$ tomando como 5a$e #o$cauda#e$ medio$ men$ua#e$ ?mi<

n2&1 a7oa7oa7oa7oh=medo neroneroneronerom./imoEa#ornero L=

Para un a7o medio de #o$ !a#ore$ $e determinan a partir de#

promedio de todo$ #o$ me$e$ de toda #a $erie hi$tórica<

n2&1 a7oa7oa7oa7omedio neroneroneroneroPromedionero L=

Tabla . Determinación de los periodos de estiae $ a/enidas,

para a>os secos, medios $ ;=medos

Año

Seco Húmedo Medio

m3/s

Ee!o 3.484 80.017 25.19

"e#!e!o 3.347 69.932 16.24Ma!$o 2.697 175.466 13.79

A#!il 1.285 33.505 4.38

Ma%o 0.607 20.157 2.92

&'io 2.810 94.915 30.65

Julio 68.373 297.907 167.49

Periodo de

avenida

Agosto 81.005 613.988 259.53

Septie!re 101.674 722.090 316.76

"#tu!re 21.119 297.321 128.36

(o)iem#!e 7.169 221.866 36.04

*iciem#!e 1.748 138.767 26.53

Proedio 24.610 230.494 85.656

A partir de# a7o medio $e determina e# régimen de cauda#eco#ógico men$ua# (a5#a ') para #o$ periodo$ de e$tia+e -de a!enida$ con #o$ porcenta+e$ propue$to$ con3orme a #aa5#a 1"

Tabla '. -gimen de caudal ecológico mensual %m?s+

MES + mi + ecol

Asi,ado

-e!iodoEsiae 86$

A)eidas 43$

Ee!o 25.19 21.67

"e#!e!o 16.24 13.97

Ma!$o 13.79 11.86A#!il 4.38 3.77

Ma%o 2.92 2.51

&'io 30.65 26.36

&'lio 167.49 72.02

A,oso 259.53 111.60

Seiem#!e 316.76 136.21

c'#!e 128.36 55.19

(o)iem#!e 36.04 30.99

*iciem#!e 26.53 22.81

EMA 85.66+ mi a'dal Medio

Mes'alEMA Esc'!!imieo

Medio A'al

Para e# régimen de cauda# eco#ógico anua# (a5#a B) e$te

e$ determinado a partir de #a $e#ección de un a7o tipo ($ecomedio o h=medo)"

Tabla *. -gimen de caudal ecológico anual %m?s+

MES A HME*+ ecol

Asi,ado

-e!iodoEsiae 25

A)eidas 50

Ee!o 80.02 57.62

"e#!e!o 69.93 57.62




AMH

MES A HME*+ ecol

Asi,ado

Ma!$o 175.47 57.62

A#!il 33.50 57.62

Ma%o 20.16 57.62

&'io 94.91 57.62

&'lio 297.91 115.25

A,oso 613.99 115.25

Seiem#!e 722.09 115.25

c'#!e 297.32 115.25

(o)iem#!e 221.87 57.62

*iciem#!e 138.77 57.62

EMA 20.49+ mi a'dal Medio

Mes'al

EMA Esc'!!imieo

Medio A'al

'. Formulación de propuestas de r-gimen de caudal

ecológico mensual $ anual

Para e# o5+eti!o am5ienta# $e#eccionado de acuerdo con #o$!a#ore$ de #a a5#a 1 $e con$tru-e e# hidrograma de#

régimen de cauda# eco#ógico men$ua# - anua# (a5#a )"

Tabla . -gimen de caudal ecológico mensual $ r-gimen

anual para un a>o ;=medo con un obeti/o ambiental 4 %m?s+

MES+ ecol

Asi,ado

Ee!o 21.67

"e#!e!o 13.97

Ma!$o 11.86

A#!il 3.77

Ma%o 2.51

&'io 26.36

&'lio 115.25

A,oso 115.25Seiem#!e 136.21

c'#!e 115.25

(o)iem#!e 30.99

*iciem#!e 22.81

+ mi a'dal Medio Mes'al EMA Esc'!!imieo Medio A'al

Figura *. -gimen de caudal ecológico mensual $ anual para

a>o ;=medo, para un obeti/o ambiental @4A. 7l inter/alopara un obeti/o 4 es de entre 0 6 del escurrimiento medio

anual %784+.

# cauda# 5a$e $e determinar. como e# cauda# mediomen$ua# m8nimo 6ue repre$enta e# cauda# 6ue de$carga de#acu83ero hacia #a corriente $uper3icia# - 6ue para e#e+emp#o ocurre en e# me$ de ma-o - corre$ponde a "Im2$ (0igura B)" # porcenta+e de# cauda# 5a$e 6ue de5er.con$iderar$e como 3racción de# cauda# eco#ógico - 6uecon3ormar. parte de #a de$carga natura# comprometida de#acu83ero a$ociado hacia #a corriente $er. a# meno$ igua# a#

porcenta+e a$ignado con3orme a #o$ !a#ore$ de #a a5#a 1en 3unción de# o5+eti!o am5ienta# identi3icado"

Conclusones ! Reco"endacones

Aun6ue e/i$te una gran cantidad de metodo#og8a$hidro#ógica$ para e# ca#cu#o de Cauda# co#ógico e$te

procedimiento $e di$tingue por contemp#ar componente$como cauda#e$ m8nimo$ cauda#e$ m./imo$ di$tri5ucióntempora# cauda#e$ de crecida - ta$a de cam5io +unto con#a incorporación de# ? 5a$e o5+eti!o am5ienta# todo$ e$to$

componente$ e$t.n apegado$ a# principio de# paradigma de#régimen hidro#ógico natura# - e# gradiente de #a condición 5io#ógica 6ue $on #o$ principio$ cient83ico$ principa#e$ parae# ca#cu#o de# Dégimen de Cauda# co#ógico"

odo e$to con3orma una metodo#og8a pr.ctica de 3.ci#imp#ementación - de poco co$to 6ue e$ determinada a

partir de una $erie de cauda#e$ hi$tórico$ - 6ue adem.$ e#!a#or 6ue $e determina no e$ un !a#or =nico con$tanteanua# $ino 6ue e# !a#or 6ue $e determina e$ un régimen decauda# eco#ógico men$ua# para una cuenca o en un tramo"

# o5+eti!o am5ienta# e$ e#egido a partir de criterio$ como#a importancia eco#ógica de# $itio - #a pre$ión de# u$o de#

agua" A partir de e$te momento $e #e a$igna un porcenta+ede# $currimiento Medio Anua# (MA) - un porcenta+e de#Cauda# Medio Men$ua# (?mi)"

Re#erencas

1"H Arthington A"" S"" *unn N"L" Po33 - D"" Naiman(&)" he cha##enge o3 pro!iding en!ironmenta# 3#oru#e$ to $u$tain ri!er eco$-$tem$" co#ogica# App#ication$1<1211H121"

&"H Comi$ión Naciona# de# Agua (1JJ)" Prue5a -!a#idación en una corriente de método$ de c.#cu#o de# ga$toeco#ógico" %n$tituto Me/icano de ecno#og8a de# Agua"

Mé/ico" &'J p"2"H Comi$ión Naciona# de# Agua (&11)" :$tad8$tica$ de#Agua en Mé/ico edición &11;" 1Bpp"

'"H Comi$ión Naciona# para e# Conocimiento - U$o de #a*iodi!er$idad - Comi$ión Naciona# de Frea$ Natura#e$Protegida$ (&1)" Sitio$ prioritario$ para #a con$er!aciónde #o$ eco$i$tema$ acu.tico$ epicontinenta#e$" $ca#a1<&B" Comi$ión Naciona# para e# Conocimiento - U$o




AMH

de #a *iodi!er$idad - Comi$ión Naciona# de Frea$ Natura#e$ Protegida$" Mé/ico ,"0"

B"H Con!ención de Dam$ar (1JI1)" Con!ención re#ati!a ahumeda#e$ de importancia internaciona#"

"H ,a!ie$ S" P" - ac$on S"" (&)" he *io#ogica#Condition Gradient< A ,e$cripti!e Mode# 3or %nterpretingChange in A6uatic co$-$tem$" co#ogica# App#ication$<Eo#" 1 No" ' pp" 1&B1K1&"I

I"H Garc8a de a#ón ," - Gonz.#ez de# .nago M" (&')"# concepto de Cauda# co#ógico - Criterio$ para $uAp#icación en #o D8o$ $pa7o#e$" Madrid" %nédito" 1 p"

"H Garc8a "9 Gonz.#ez D"9 Mart8nez P"9 Atha#a "9 -Paz G" (1JJJ)" Gu8a de Ap#icación de #o$ Método$ deC.#cu#o de Cauda#e$ de De$er!a co#ógico$ en Mé/ico"Comi$ión Naciona# de# Agua %n$tituto Me/icano deecno#og8a de# Agua" Mé/ico" 1J p"

J"H

NOMH11HCONAGUAH&" Con$er!ación de#recur$o agua K ?ue e$ta5#ece #a$ e$peci3icacione$ - e#método para determinar #a di$poni5i#idad media anua# de#a$ agua$ naciona#e$" Pu5#icada en e# ,iario O3icia# de #a0ederación e# 1I de a5ri# de &&"

1"H ennant ,"L" (1JI)" %n$tream 0#o Degimen$ 3or0i$h Qi#d#i3e Decreation and De#ated n!ironmenta#De$ource$" Proceeding$ on Stream 0#o Need$S-mpo$ium" *i##ing$ (Montana)" U"S"A" 2BJH2I2 pp"





Introducción

En este trabajo se presenta la metodología empleada parallevar a cabo la distribución de los escurrimientos superficialesen la Cuenca del Río Tijuana, esto debido a que no se cuentacon suficientes estaciones hidrométricas, ni suficientes datosen dichas estaciones y mucho menos con escurrimientosnaturales o restituidos para dicha ona! Esta metodología

puede ser empleada en otras cuencas de característicassimilares "hidrométricamente poco instrumentadas y con

registros porosos#!$a estimación de los escurrimientos consideró las siguientescaracterísticas particulares de la cuenca%

• $os principales usos de agua superficial que e&isten en lacuenca, seg'n el Registro ('blico de )erechos de *gua"RE()*#, son publico+urbano, domestico, servicios,

pecuario y agrícola siendo el p'blico+urbano quienconsume el -./ del agua superficial!

• En la cuenca e&isten 'nicamente dos grandes n'cleosurbanos que son la ciudad de Tecate y la ciudad deTijuana "incluyendo la ona conurbada a ésta que selocalian dentro del municipio de Rosarito#, siendo esta'ltima la mayor y encontr0ndose a la desembocadura dela cuenca, el resto de la cuenca se encuentra

pr0cticamente deshabitada!• El agua superficial para estos dos n'cleos urbanos

proviene principalmente del *cueducto Río ColoradoTijuana "*RCT# el cual emplea la presa El Carrio "EC#

para almacenamiento, control y distribución! $osalmacenamientos de la presa *belardo $! Rodrígue"*$R# 'nicamente son un complemento significativo ena1os h'medos!

• $a agricultura en la ona es principalmente de temporal!• El agua para procesos industriales proviene de agua

subterr0nea!• 2nicamente se cuenta con información de escurrimientos

a través de los registros de funcionamiento de vaso de las presas "*$R y EC# y en dos estaciones hidrométricas, la primera localiada sobre el río *lamar "3.45 El *lamar# pró&ima a su confluencia con el Río Tijuana y la otra a ladesembocadura del Río Tijuana "3.67 Cerca de 8éstor#!$a información es porosa con grandes periodos sin datoen los cuatro registros mencionados, aunque con pocosregistros sin dato en todos los registros a la ve!

• Tres de los factores fundamentales que controlan el proceso lluvia+escurrimiento en una cuenca sonampliamente e&tendidos o distribuidos en la cuenca! estosfactores son% un clima semi0rido "&érico#, una vegetaciónescasa dominada por matorrales y una geomorfología de

relieves suaves a moderados compuesta por suelosarcillosos con gran tendencia a e&pandirse y contraerse!$o anterior establece condiciones de escurrimiento

bastante homogéneas en la cuenca!• El agua captada por las presas $a 9orena y :arrett en los

Estados ;nidos se trasvasa y envía por el *cueducto)ulura a la cuenca de <tay!

• E&isten suficientes estaciones climatológicas distribuidasdentro y fuera de la cuenca que por su densidad permitenestablecer un registro de precipitación distribuidoespacialmente y contin'o a partir de 3-=- hasta el a1o

6..=!El escurrimiento en una cuenca no es otra cosa que el agua delluvia que llega hasta la superficie terrestre y que corre demanera superficial o subsuperficial hasta una corriente parafinalmente ser drenada hacia la salida de la misma, siendo los

principales par0metros que intervienen en el proceso deconversión de la lluvia en escurrimiento, el volumen de aguaque llueve sobre la cuenca, las características generales de lacuenca como son su forma, la pendiente, las diferentescoberturas vegetales "que producen pérdidas por intercepcióny evapotranspiración# y los suelo en la cuenca, así como ladistribución de la lluvia y condiciones clim0ticas en el tiempoy en el espacio!

(ara llevar a cabo la estimación del escurrimiento se consideró

la fórmula racional "*paricio, 6..3#%

= ∗ ∗ "3#

donde Em es el escurrimiento medio, A es el 0rea de la unidadhidrológica sobre la que se desea determinar el escurrimiento,

Pm es la precipitación media sobre el 0rea de la unidadhidrológica y Ce es el coeficiente de escurrimiento actuandoen dicha unidad y que depende de la humedad antecedente!

$a fórmula racional es un modelo simplificado el cual estimael volumen de lluvia a través de la multiplicación del 0rea deaportación por la altura media de la precipitación y consideralas características generales de la cuenca mediante elcoeficiente de escurrimiento, esto es, el coeficiente deescurrimiento depende de la cobertura vegetal, del clima, de lageomorfología y de los suelos que componen la cuenca!

*hora bien, para considerar la distribución temporal de lalluvia y de las condiciones clim0ticas, el coeficiente deescurrimiento no debe ser constante o 'nico sino debe podervariar dentro de un rango posible de valores que tengaimplícito la humedad antecedente!

DISTRIBUCIÓN EN SUBCUENCAS DEL ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL DEL RÍO

TIJUANA USANDO UN ALGORITMO DE RECOCIDO SIMULADO

>anvicente >0nche ?éctor

?ern0nde @en AamínBnstituto 9e&icano de Tecnología del *gua

(aseo Cuauhn0huac 746, Col! (rogreso, Aiutepec, 9orelos, 9é&ico, C(! =6.#

hsanviceDtlaloc!imta!m&, jhgenDhotmail!com





$a distribución espacial de la lluvia, de las condicionesclim0ticas y de las características de la cuenca, igualmentehace variar el coeficiente de escurrimiento, esto es, se debeconsiderar varias unidades de escurrimiento distribuidasespacialmente en la cuenca! ;na unidad de escurrimiento esun 0rea con condiciones de escurrimiento relativamentehomogéneas! $a distribución espacial se maneja

subdividiendo la cuenca en subcuencas y unidades deescurrimiento!

Dei!it"ción de " cuenc" # $u%cuenc"$ de r&oTi'u"n"

Como se muestra en la fórmula racional el primer datorequerido es saber el 0rea de la cuenca o subcuenca sobre lacual est0 lloviendo, por tal motivo se procedió a ladelimitación de la cuenca y de sus subcuencas, esto se logró

procesando el 9odelo )igital de Elevación "9)E# empleandola metodología *rc?ydro "9aidment, 6..6# y lasherramientas de la e&tensión del mismo nombre del softare*rc@is! * partir del procesamiento de los 9)E se obtuvieronlas corrientes principales, el parteaguas de la cuenca, y conello se obtuvo un 0rea total de la cuenca de 5,555!=3 Fm6 y sedelimitaron 36 subcuencas! $a figura 3 muestra ladelimitación de la cuenca y sus subcuencas y la tabla 3 da las0reas de cada subcuenca!

Figura 1. Subcuencas que integran la cuenca del Río Tijuana

Preci(it"ción !edi"Contando con la delimitación de la cuenca y sus subcuencas,se procedió a la b'squeda del segundo dato, la precipitaciónmedia, aquí se consideraron las estaciones climatológicasubicadas dentro y fuera de la cuenca "a una distancia no mayorde 3. Fm6#, de las cuales se encontraron 6= estaciones dellado 9e&icano y = del lado de Estados ;nidos "figura 6#!

Tabla 1. Áreas de las subcuencas que integran la cuenca del ríoTijuana

Subcuenca Área (km2)

>;:CG3 "Río Tijuana# 655!-7

>;:CG6 "$oer CottonoodHRío*lamar#

463!=4

>;:CG4 "(ine Ialley# 6J-!53>;:CG5 ";pper Cottonood# 44!-6

>;:CG "Campo CreeK H RíoTecate#

543!4J

>;:CG= "Río >eco# .6!43

>;:CGJ "$a Cienega# .J!-6

>;:CG7 "$as Canoas# 47!4-

>;:CG- "El :eltran# 653!65

>;:CG3. "$as Calabaas# 4-7!J

>;:CG33 "$as (almas# 63!63

>;:CG36 "El Llorido# 674!==

Total 4444.!1

Figura 2. "bicaci#n de las estaciones climatol#gicas $ara elc%lculo de mallas de $reci$itaci#n

Teniendo la localiación de las estaciones climatológicas consus respectivas series de precipitación, se procedió a crearmallas de lluvias mediante un proceso de interpolación con elmétodo de Friging para preservar la distribución espacial de lalluvia, esto se llevó a cabo mediante la e&tensión >patial*nalyst "9cCoy M Aohnston, 6..6# del sistema *rc@B>!

El método de Friging est0 basado en modelos geoestadísticosque incluyen la autocorrelación espacial "Aourne and?uibregts, 3--J#, esto es, las relaciones estadísticas entre los

puntos medidos! )ebido a esto, estas técnicas tienen no sólo lacapacidad de generar una superficie de predicción de lluvia eneste caso, sino también pueden ofrecer una cierta medida de lacertea o de la e&actitud de las predicciones! Esta medida delas relaciones estadística entre los puntos le da un mayorsoporte con referente a otros interpoladores como son eldenominado N(esado por el inverso de la distanciaO, también





llamado B)P "por sus siglas en ingles#, y las curvas >plineque se basan 'nicamente en los valores medidos alrededor del

punto a determinar a través de una función matem0ticadeterminística!

Como se sabe Friging es similar al B)P en el sentido de pesalos valores medidos en las estaciones, alrededor de unaubicación no medida, para derivar una predicción! $aformulación matem0tica del modelo de Friging al igual que enel B)P es un promedio pesado, como se muestra en lasiguiente ecuación%

= ∑ "6#

)onde s0 es la posición de la predicción o punto ainterpolación, Z(s0 ) es el valor de la predicción ointerpolación, si es la posición de la i+esima estaciónclimatológica alrededor del punto de predicción, Z(si ) es elvalor medido en la i+esima estación climatológica, es el

peso para el valor medido en la i+esima estación y N es eln'mero de estaciones climatológicas o valores medidos!

>in embargo, en B)P, el peso, , depende 'nicamente de ladistancia entre el punto de predicción y la ubicación de laestación! 9ientras que en Friging, las ponderaciones se basanno sólo en esta distancia, sino también en el arreglo espacialcompleto que se establece por la disposición espacial de lasestaciones y sus valores medidos! (ara utiliar el arregloespacial en los pesos, la autocorrelación espacial debe sercuantificada! *sí, en el método de Friging <rdinario, el peso,, es determinado a través de un modelo estadístico ajustadoque depende de los valores medidos en las estaciones, ladistancia a la posición de la predicción y las relacionesespaciales entre los valores medidos en torno a la ubicación dela predicción! *l modelo estadístico que se ajusta para fijar lasreglas de dependencia entre las estaciones y sus medidas se le

conoce como semivariograma pues establece laautocorrelación espacial o semivariana que puede e&istirentre dos medidas separadas una determinada distancia, h!

$os par0metros empleados en el 9étodo Friging para generarlas mallas de precipitación en *rc@is son los siguientes%

• (untos de entrada% Estos son los puntos que establecen la posición espacial de las estaciones climatológicas"cobertura de estaciones#!

• Campo de Ialores Q% Campo de la tabla de la coberturade estaciones, en el que se encuentran almacenados losvalores de las precipitaciones!

• 9étodo Friging% >e seleccionó el método <rdinariodebido a que es el método m0s utiliado en la literatura

para generar superficies de precipitación!• 9odelo de >emivariograma% >e seleccionó el modelo

NE&ponencialO, debido a que éste se aplica cuando laautocorrelación espacial disminuye e&ponencialmentecon el aumento de la distancia y desaparececompletamente sólo a una distancia infinita!

• Tipo de radio de b'squeda% el radio de b'squeda variabledetermina un n'mero de puntos "estaciones# alrededordel punto de predicción, aquí se puede establecer una

distancia m0&ima para evitar radios de b'squeda muygrandes!

• Tama1o de la celda de salida% En este caso se establecióigual al tama1o de celda del 9odelo )igital deElevaciones "9)E#, esto es 4. m, para tener unasobreposición uno a uno con el 9)E y con las coberturas

raster generadas para la delimitación de las cuencas y lassubcuencas!

• >alida raster% Este campo se usa para determinar elnombre de la malla de salida!

El algoritmo de *rc@is también solicita los denominados par0metros avanados que no son otra cosa que los par0metrosde forma del semivariograma! Estos valores pueden ser

proporcionados o tomar los establecidos por defecto en*rc@is! $os establecidos por defecto tienen problemas paramallas finas, como las generadas, por lo que tuvieron que ser

proporcionados! $os par0metrso avanados son%

• Tama1o del intervalo de distancia% Este par0metro fueestablecido como la distancia de separación entre dosnodos de la malla a generar "4. m en nuestro caso#!

• Rango mayor% Este valor se tomo como 3,5J!.J mque es la distancia de separación promedio e&istente entretodas las estaciones climatológicas consideradas!

• >ill parcial% Cuando el semivariograma alcana el valorde 3, quiere decir que ya no hay autocorrelación"com'nmente, el semivariograma se calcula para datosnormaliados de la semivariana#!

• 8ugget% ;n valor de nugget igual a . quiere decir quedos muestras ubicadas en la misma posición est0ntotalmente correlacionadas!

$as mallas se crearon para cada mes de cada a1o, así que segeneraron 555 mallas de lluvia que corresponden a 4J a1osque van desde 3-=-+6..=! El periodo de a1os que se

selecciono fue debido a que la mayoría de las estacionesclimatológicas si contaban con información en ese periodo!

Figura &. Sobre$osici#n de las subcuencas con una malla de$reci$itaci#n obtenida a $artir de las estaciones climatol#gicas

Con las mallas de precipitación se obtiene la distribuciónespacial de la lluvia, lo cual permite determinar la lluvia

promedio de cierta 0rea! Esto se logra sobreponiendo algunade estas mallas a los límites de una subcuenca o de una unidadde escurrimiento! $a figura 4 muestra la sobreposición de las





subcuencas que integran la cuenca del Río Tijuana con una delas mallas de precipitación generada!

En la e&tensión N>patial *nalystO del *rc@is se tiene laherramienta llamada NQonal >tatisticsO, que permite delimitarun 0rea de interés a través de un polígono dentro de una mallay obtener sus principales par0metros estadísticos para dicha0rea! En la figura 5 se muestran los principales par0metrosestadísticos que se producen al ejecutar el NQonal >tatisticsOsobre la cobertura de subcuencas para la malla del mes deenero de 3-=-!, estos par0metros son% la precipitación media,mínima y m0&ima, así como el 0rea que le corresponde! Conesta opción se obtuvieron las precipitaciones medias deinterés!

Figura 4. Resultado de ejecutar la 'erramienta onal Statistics*de +rc,-S

Unid"de$ de e$curri!iento

El tercer par0metro establecido por la fórmula racional, es el

coeficiente de escurrimiento, el cual depende de la coberturavegetal, tipo de suelo y pendiente de la ona estudiada! * partir de la distribución de esta información se puedenestablecer diferentes unidades de escurrimiento que sedistribuyen espacialmente en la cuenca, esto es, onas condiferentes coeficientes de escurrimiento! (ara la cuenca delRío Tijuana del lado me&icano el B8E@B en su cartografíahidrológica tiene identificadas dos unidades de escurrimiento,una cuyo escurrimiento puede variar del . a / del volumen

precipitado sobre ella y otra que va de a 3./, dependiendode la humedad antecedente en la unidad "figura #! (ara elestudio que se presenta, se estableció una tercera unidad deescurrimiento coincidente con las onas urbanas de Tecate yTijuana, pues por sus dimensiones y su grado de urbaniaciónellas han modificado su coeficiente de escurrimiento natural!

(ara la tercera unidad de escurrimiento se consideró que éste puede variar del 4. al J/, seg'n lo reportado en la literatura para onas urbanas "figura #!

En las onas de Estados ;nidos se considero un escurrimientoque va de a 3./, para las subcuencas de Tecate y Río*lamar, y un escurrimiento de . a / para la subcuenca deTijuana, debido a que la cobertura vegetal, el tipo de suelo ylas pendientes se mantienen en ambos países! $as subcuencas(ine Ialley y ;pper Cottonood no fueron consideradas puessus escurrimientos son trasvasados fuera de la cuenca y por

ende no contribuyen en el escurrimiento de la parte baja de lacuenca!

Figura . /artogra0ía 'idrol#gica del -,- 3 onas urbanas

Con la cobertura de unidades de escurrimiento generada seobtuvieron las 0reas dentro de cada subcuenca, quecorresponden a las diferentes unidades de escurrimientoanteriormente mencionados, esto quiere decir que se tienen las0reas de las unidades de escurrimiento cuyos coeficientes deescurrimiento varía de . a /, las de a 3./ y las 0reas delas onas urbanas, las cuales poseen coeficientes deescurrimiento que van de 4. a J/, por subcuenca "figura =#!

Figura !. /obertura de unidades de escurrimiento $ara la cuencadel río Tijuana

Con las 0reas de las diferentes unidades de escurrimiento porcada subcuenca, se procedió a obtener las precipitaciones promedio, para cada mes de cada a1o, en cada 0rea de unidadde escurrimiento, del periodo que va de 3-=- a 3--7, esto sellevó a cabo con la herramienta NQonal >tatisticsO de lae&tensión >patial *nalyst del *rc@is! El periodo de 3-=- a3--7 se determinó debido a que 'nicamente se tienen registrosde escurrimiento para este periodo en los cuatro puntos decontrol aguas abajo de la cuenca% presas *belardo $!Rodrígue, El Carrio estación 3.45 El *lamar y estación3.67 Cerca de 8éstor!

Coeficientes de 0-5%







Coe)iciente$ de e$curri!iento

)ebido a que las unidades de escurrimiento se manejan enrangos que van del . a /, a 3./ y 4. a J/, es necesariodeterminar el valor del coeficiente de escurrimiento que act'a

en cada unidad para las subcuencas, en cada mes de cada a1o,con el fin de estimar los escurrimientos mensuales que sedieron en las mismas! (or tal motivo, se tomó la informacióndel registro de la estación hidrométrica 3.45 "El *lamar# y lasentradas por ríos del funcionamiento de vaso de las presas*belardo $! Rodrígue y El Carrio, para tomarlos comoreferencia del escurrimiento que debería pasar en dichos

puntos y poder calcular los coeficientes en el periodo 3-=-+3--7! $a ubicación de las estaciones hidrométricas e&istentesy las presas consideradas se muestra en la figura J! Cabemencionar que la estación hidrométrica 3.67 "Cerca de

8éstor# no se empleó pues su información mostróinconsistencias con respecto de la estación 3.45 "El *lamar#!

Figura 5. "bicaci#n de estaciones $resas 3 onas de drenaje enque se di6idi# la cuenca del Río Tijuana $ara el c%lculo de loscoe0icientes de escurrimientos

Contando 'nicamente con información de una estaciónhidrométrica y de las dos presas, fue necesario que la cuencase dividiera en cuatro onas de drenaje, tres ubicadas en las

partes altas y controladas por la estación El *lamar y las presas El Carrio y *belardo $! Rodrígue y la 'ltima a ladesembocadura de la Cuenca del Río Tijuana "figura J#! $aona 3 "llamada $ocG3# la conforman las subcuencas del Río>eco, $a Cienega, $as Canoas, El :eltr0n, $as Calabaas y$as (almas! $a ona 6 "llamada $ocG6# la conforman lasubcuenca de Tecate y una parte de la subcuenca del Río

*lamar ya que ésta se divide donde se encuentra la estaciónhidrométrica! $as ona 4 "llamada $ocG4# la conforman lasubcuenca del Río Tijuana, parte de la subcuenca del Río*lamar y la parte de la subcuenca de El Llorido que seencuentra aguas abajo de la presa el Carrio! $a ona 5"llamada $ocG5# es la parte de la subcuenca El Llorido que seencuentra aguas arriba de la (resa El Carrio! $as subcuencasde (ine Ialley "subcG4# y Cottonood "subc+5# no fueronconsideradas para el c0lculo de los escurrimientos debido aque toda su agua es trasvasada fuera de la cuenca!

$a tabla 6 muestra las 0reas que les corresponden a cadaunidad de escurrimiento en cada una de las cuatro onas! Cabemencionar que la unidad de escurrimiento, obtenida a partir dela información del B8E@B, que va de a 3./ se modificó surango a de . a 3./ pues al momento de la estimación de losescurrimientos este rango permitió un mejor ajuste conrespecto de la información registrada!

Tabla 2. Áreas de las subcuencas que integran la cuenca del ríoTijuana

onas Área (7m2)

ona 1 (89/:1) 22;.!

Coeficientes de .+/ 675!77

Coeficientes de .+3./ 6,655!JJ

ona 2 (89/:2) 521.<5

Coeficientes de .+/ 6.!77

Coeficientes de .+3./ =-4!.3

Coeficientes de 4.+J/ J!3J

ona & (89/:&) 44.;4Coeficientes de .+/ 663!66

Coeficientes de .+3./ 3=!37

C<ELBCBE8TE> )E 4.+J/ -!5

ona 4 (89/:4) 114.!&

Coeficientes de .+/ .!33

Coeficientes de .+3./ 335!3

Total &=11.2=

(ara obtener el escurrimiento en cada subcuenca, se desarrollóun programa el cual distribuye el registro de escurrimiento deuna estación en las diferentes subcuencas que le aportan, a

través de determinar el valor del coeficiente de escurrimientoque act'a en cada unidad de escurrimiento! El programa llevaa cabo un proceso de optimiación para minimiar ladiferencia entre el escurrimiento calculado y el registrado,aplicando la fórmula racional a cada unidad de escurrimientoen cada subcuenca y acumulando los escurrimientos primero anivel subcuenca y después al 0rea de aportación total para laestación empleada!

El programa utiliado para el c0lculo de los coeficientesrealia un proceso de optimiación mediante el método deNRecocido >imuladoO "R>#, el cual es un algoritmo que surgea partir de los trabajos de FirKpatricK et al! "3-74# y Cerny"3-7# de manera independiente, y es implementado como un

método para la solución de problemas de optimiacióncombinatoria, principalmente! El algoritmo est0 basado en unafuerte analogía con el proceso físico de recocido de sólidos yes modelado matem0ticamente mediante cadenas de 9arKovde primer orden!

* continuación se da una breve e&plicación del algoritmo R> pero una e&plicación completa del mismo y de cómodeterminar los par0metros que gobiernan su convergencia

puede ser encontrada en >anvicente+>0nche "6..4#!





>i aun material fundido se le baja la temperatura, llegar0 a unestado en el cual la energía termal no es suficiente para

prevenir el congelamiento del spin de sus 0tomos dentro deuna configuración particular! >in embargo, en el conte&to

pr0ctico, una temperatura baja no es suficiente para encontrarestados aterriados "ground states# de la mataría, esto es,estados en los que los 0tomos est0n distribuidos de tal manera

que la energía del sistema es mínima, previa congelación;n estado aterriado se logra mediante un proceso de recocidocuidadoso que se efect'a mediante un ba1o de calor! En elrecocido primero se eleva la temperatura de un sólido paralograr su fusión total y por lo tanto su paso a una fase líquida,y entonces la temperatura es bajada muy lentamente, hastaobtener su congelamiento! >i la temperatura fue losuficientemente alta y el decremento de la misma losuficientemente lento para permitir el equilibrio térmico acada temperatura dentro de la fase líquida, sus partículasalcanar0n el arreglo o configuración del estado aterriado delsólido! )e otra manera el sólido ser0 congelado en un meta+estado "FirKpatricK et al!, 3-74#!

En la fase líquida todas las partículas componentes se arreglan

en forma aleatoria en el estado aterriado, las particulares searreglan en una configuración altamente estructurada y laenergía del sistema es mínima!

* cada valor de temperatura T , se permite al líquido quealcance el equilibrio térmico! El cual, es caracteriado por lafunción de distribución de :oltmann! >e puede decir que lafunción de distribución de :oltmann establece la

probabilidad del líquido de estar en el estado cu0ntico i conenergía ei a la temperatura T una ve que se alcanó elequilibrio térmico!

Cuando la temperatura decrece, la distribución de :oltmannse concentra sobre los estados con m0s baja energía yfinalmente, cuando la temperatura llega a ser cero, 'nicamentelos estados de energía mínima tienen una probabilidad de

ocurrencia diferente de cero!

Figura =. /odi0icaci#n general de un algoritmo de recocidosimulado

;sando la función de costo f(X) en lugar de la energía ydefiniendo la configuración de 0tomos por medio de losvalores de las variables de decisión X = {xi }, se puede llevar acabo una analogía con el sistema termodin0mico y de estaforma generar una población de configuraciones de un

problema de optimiación combinatoria a través de perturbaruna configuración inicial, en alguna temperatura efectiva! Esta

temperatura es simplemente un par0metro de control en lasmismas unidades que la función de costo! $a figura 7 muestraun pseudocódigo general de un algoritmo de recocidosimulado!

El conjunto de par0metros que gobiernan la convergencia delalgoritmo es llamado esquema de enfriamiento y se componede%

• Temperatura inicial% especifica el límite superior del par0metro de control y debe ser tal que permita el libremovimiento en el espacio de soluciones, para evitarquedar atrapado dentro de un mínimo local en una etapatemprana de la ejecución del algoritmo!

• Lunción de decremento de la temperatura% establece la

raón a la cual la temperatura ser0 reducida "raón deenfriamiento# de manera que el algoritmo converja alespacio de soluciones óptimas!

• Temperatura final% fija el límite inferior del par0metro decontrol y es especificada mediante alg'n criterio de paro"usualmente cuando se alcana la temperatura de cero o siel costo después de un determinado n'mero detemperaturas no mejora#!

• $ongitud de la cadena de 9arKov% define el n'mero detransiciones requerido para alcanar el equilibrio delsistema o estado estacionario dentro de cada temperatura!

Cabe mencionar que el algoritmo de recocido simulado esaplicable a problemas cuyas variables de decisión sondiscretas y no continuas, como es el presente problema, por lo

que se tuvo que implementar una codificación especial para poderlo aplicar!

(ara llevar a cabo la determinación de los coeficientes deescurrimiento en el programa de recocido simulado fuenecesario generar archivos de te&to que contuvieraninformación de las 0reas de cada unidad de escurrimiento y elrango de variación de los coeficientes en las mismas "valorm0&imo y mínimo#, así como la precipitación promedio sobredichas 0reas y el escurrimiento naturaliado "puede ser el queestablece una estación hidrométrica o el funcionamiento devaso de una presa# a la salida de la cuenca o ona drenada!

En la figura - se muestra un ejemplo del c0lculo de loscoeficientes en el programa de Recocido >imulado para laona 6, donde se introduce la siguiente información%

• 8'mero de subcuencas% >e introduce el n'mero desubcuencas que est0n contenidas en determinada ona, eneste caso son dos, la subcuenca del Río *lamar "sólo la

parte que se encuentra en la ona 6# y Tecate!

• 8'mero de coeficientes% >e introduce cuantoscoeficientes de escurrimientos se van a calcular, es decir,el n'mero de unidades de escurrimiento contenidas en laona, en el ejemplo de la ona 6 se tienen tres unidadesque van de .+/, .+3./ y 4.+J/!

(R<CE)B9BE8T< )E REC<CB)< >B9;$*)<

comenar

B8BCB*$BQ*R "i configGinicial, c temperaturaGinicial#

repetir

repetir

(ERT;R:*CBS8 "config! i, config! j#

si f"j# f"i# entonces

i j

sino si e&p +∆/ U random V.,3# entonces

i jhasta E$ EW;B$B:RB< "n'mero de iteraciones#

c enfriamiento "c#

hasta CRBTERB< )E (*R< " alcanar la temperaturaGfinal#

terminar





• 8'mero de a1os a usar% >e coloca el periodo de a1os quese considerar0 en la corrida, para nuestro caso se corre el

programa para un solo mes de un a1o! Esto es, en cadacorrida se determinaron los coeficientes para el mes ya1o considerado y que mejor ajustaron el escurrimiento alvalor registrado en la estación! En el ejemplo mostrado sedeterminaron los coeficientes para enero de 3-77,

'nicamente!• 8'mero de decimales de precisión% Establece el n'mero

de decimales que tendr0 la determinación de cadacoeficiente de escurrimiento, esto es, la precisión en ladeterminación de los coeficientes! 9ientras m0s

precisión en los coeficientes, el error entre elescurrimiento registrado y calculado puede ser menor! $a

precisión en la determinación de los coeficientes que seestableció fue de cinco decimales

Figura ;. >ista del $rograma de recocido simulado

Linalmente se solicitan los par0metros que gobiernan laconvergencia del algoritmo de recocido simulado y que fuerondeterminados de la siguiente manera% $a temperatura inicial seestableció como un valor muy alto de escurrimiento "en elejemplo se estableció como 5.......#, la temperatura final esun valor cercano a cero "en el ejemplo es .!.#, el coeficientede temperatura se determino para que en cada paso latemperatura descendiera un 3/, esto es, se conservaba el7/ de la temperatura, y la longitud de la cadena de 9arKovse estableció como 6.., que es 3! veces el tama1o de lavecindad para configuraciones de tres coeficientes con decimales de precisión!

Ejecutando el programa de recocido simulado para lasdiferentes onas de drenaje y cada registro de escurrimientomensual que se tenía a su desembocadura se obtuvieron losvalores de los coeficientes de escurrimiento que actuaron encada unidad para producir dicho escurrimiento a través de lafórmula racional! $a humedad antecedente quedo incluidadentro del propio proceso de optimiación, al considerarse la

solución del mes antecedente como la solución de arranque oinicial en el proceso de optimiación del nuevo mes!

E$ti!"ción de e$curri!iento $u(er)ici"

Xa contando con todos los datos requeridos para la estimaciónde los escurrimientos, se procedió al c0lculo de todos losescurrimientos de cada mes de cada a1o y de cada subcuenca!Cabe mencionar que debido a la carencia de registros de

escurrimientos después del a1o 3--7, el periodo deescurrimientos estimados es 3-=-+3--7!

$a estimación de los escurrimientos realiados para el periodode 3-=-+3--7 en ciertas onas, se tuvo que rellenar, debido aque los registros de las estaciones usadas presentaban huecosen algunas fechas! (or tal motivo, bajo la hipótesis de lahomogeneidad en los factores que determinan los valores delos coeficientes de escurrimiento en la cuenca, se realió unae&trapolación de coeficientes de escurrimiento, bajo uncriterio que estableció que el juego de coeficientes a e&trapolar"emplear en la ona donde no se tenía registro paradeterminarlo# era aquel que produjera el menor errornormaliado con respecto del 0rea de escurrimiento! Esto es,el juego de coeficientes que para un determinado mes

produjera el menor error con respecto de lo que escurrió enuna estación pero pesado por el inverso del 0rea de aportaciónhacia ese punto!

Error Absoluto = Escurrimiento e!istr"#o $ EscurrimientoC"lcul"#o% (&)

Error el"ti'o = Error Absoluto Escurrimiento e!istr"#o () Error Norm"li*"#o = Error el"ti'o +re"! "#

$a ona de drenaje uno "$ocG3# controlada por la presa*belardo $! Rodrígue siempre contó con registro deescurrimiento, por lo que para todo el periodo de 3-=- a 3--7siempre se contó con un juego de escurrimientos que pudo sere&trapolado! (ara la ona de drenaje tres "$oc+4# que no secontó con un registro confiable siempre se le e&trapolaroncoeficientes!

* manera de ejemplo la tabla 5 muestra los escurrimientosanuales, por cuenca propia, estimados para cuatro de los doceríos principales de la cuenca del Río Tijuana, para el periodo3-7-+3--7! En el entendido de que los escurrimientos

calculados por el procedimiento descrito son realmentemensuales!

Tabla 2. scurrimientos anuales estimados $ara cuatro de los ríos$rinci$ales en la cuenca

+?9S

S/"RR-@-T9S +"+8S A9R R-9S (m&)

RB9 T-C"++ RB9 +8+@+R RB9 T/+T+RR9D9 8+S/+8+E++S

3-7- 4=-475-!=J3 6.-4..!56.6 67=7!-56 65.3!56375

3--. 5456375!=.4 455-53!37-J ==4-6=!6..5 3.4==6!7--J

3--3 34553764!= J7=7-!.- 34J64J-!J7 6J6=.6!-5J5

3--6 366.7..J!77 4J7J..-!643 J..7J7.!56 44=.7.-!=37

3--4 6...=J47!54 3-5JJ!J3 43636.6!5 3J.73JJ!55

3--5 3.-.77=.!4J =5.-3J5!73 3337J-3!J= 37753-6!377

3-- 6375-7.!-3 3=.-.!J7 6==6==-6!= 3.67-735!.=

3--= J4J.J73!373 533J=66!33 =7=746!437 J7=.5!=J=4

3--J J7=5-56!743 J47-7J!4=.= 3=J76.!=7- 656-4!..5-

3--7 6.--7=-5!55 3.-7J.-!J5 665=.5.!-5 347=7J7!35





Concucione$

>e desarrolló una metodología para estimar los escurrimientossuperficiales, a nivel subcuenca, en una cuenca pocoinstrumentada y con registros hidrométricos porosos! $ametodología se aplicó a la cuenca del río Tijuana obteniéndoselos escurrimientos superficiales naturaliados distribuidos para

los doce ríos principales, los cuales muestran una altacorrelación con los registrados! $os escurrimientos puedenservir para estudios hidrológicos posteriores! Estosescurrimientos podrían ser mejorados con la mismametodología empleada si para periodos muy h'medos, comolos que se presentaron en los a1os 3--3, 3--4, 3-- y 3--7que producen saturación de los suelos, se permitiera relajar loslímites de los coeficientes de escurrimiento obtenidos a partirde las unidades de escurrimiento de la cartografía hidrológicadel B8E@B!

El algoritmo de recocido simulado facilitó la optimiación enla que cada unidad hidrológica poseía sus propias restriccionesen los valores del coeficiente de escurrimiento que podíatomar y permitió considerar la humedad antecedente al

considerarse la solución del mes antecedente como la soluciónde arranque o inicial en el proceso de optimiación del nuevomes!

Re)erenci"$

1. +$aricio @ijares F.C. "6..6#! un#"mentos #e -i#rolo!." #e /uerficie! Ed! $B9;>*, >!*! de C!I! , @rupo 8oriega Editores, 9é&ico!

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5. San6icenteS%nc'e G. "6..4#! 4eto#olo!." #e P"r"leli*"ci9n #el Ciclo #e Temer"tur" en Al!oritmos Tio ecoci#o /imul"#o! Tesis )octoral, Bnstituto Tecnológico y deEstudios >uperiores de 9onterrey, Cuernavaca, 9é&ico!




AMH ACAPULCO, GUERRERO, M ÉXICO, N OVIEMBRE 2012

ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD, PELIGRO Y RIESGO EN UNA ZONA

DE PLANICIE DE INUNDACIÓN AL SUR DE MÉXICO

Oscar Arturo Fuentes Mariles – Faustino De Luna Cruz – Laura Vélez MoralesInstituto de Ingeniería UNAM - Universidad Nacional Autno!a de Mé"ico

o#!$%u!as&iingen&una!&!" - FLunaC$iingen&una!&!"- LVelezM$iingen&una!&!"

• RESUMEN

'n los estudios de inundaciones los costos de las a#ectacionesa las viviendas de%enden de las características de ellas ( suu)icacin dentro de la zona anegada %ara deter!inar la

%ro#undidad del agua en ellas ( las velocidades de lascorrientes a las *ue %udieran estar so!etidas&Las %érdidas anuales %or inundacin de viviendas se calculanco!o la es%eranza !ate!+tica de las %érdidas *ue esteaconteci!iento %rovoca& ,or lo *ue se !ulti%lican las

%ro)a)ilidades de ocurrencia las inundaciones %or el costo delos daos *ue causa ( se su!an estos %roductos&Los criterios de diseo de las o)ra de %roteccin contrainundaciones est+n directa!ente relacionados con el caudal

!+"i!o de los #lu.os de agua ( las %ro#undidades de lainundacin& Mientras !+s onerosos son los )ienes a %roteger (!a(or es la %osi)ilidad su#rir daos/ el %eríodo de retorno dediseo es !a(or %ara *ue sea !enos %ro)a)le *ue se e"cedanlos as%ectos 0idr+ulicos *ue las originan&'n #uncin de la %ro#undidad del agua de la inundacin en lasviviendas se eval1a el costo del dao *ue su#ren& Las#unciones de este ti%o se %lantean a %artir de los costos de losdaos de la estructura ( de los contenidos de su interior2!ue)les/ enseres do!ésticos/ ro%a/ etc&3&Las relaciones %ro#undidad-daos %arten de la %re!isa de *uela altura del agua es la varia)le !+s i!%ortante cuando lasinundaciones ocurren lenta!ente/ con escaso !ovi!iento delagua/ co!o ocurre en las zonas de %lanicies con escasa

%endiente& Ante la di#icultad de de estas esti!aciones %or nodis%oner de in#or!acin detallada/ se considera *ue los daosson si!ilares %ara estructuras ( contenidos del !is!o ti%o&Otras varia)les *ue in#lu(en en los daos son la duracin de lainundacin/ la carga de sedi!entos ( la actuacin o%ortuna (te!%rana de siste!as de %roteccin&

• Identificci!n de " #$"ne%&i"idd

,ara sa)er cu+les son las viviendas *ue %ueden su#rir !a(oresdaos 2!+s vulnera)les3 *ue se tienen en un %o)lado/ se

%ueden clasi#icar en varias categorías identi#icando suu)icacin/ so)re todo %or la elevacin to%ogr+#ica de su %iso&De acuerdo a la gr+#ica de la #igura 4/ se sealas los

%ar+!etros de daos a estructuras grandes/ estructuras ligeras/zonas inseguras %ara %eatones/ ve0ículos inesta)les ( daos!enores/ %ara esti!ar el índice de vulnera)ilidad&

• E'td( de" %te

'l Cuer%o de Ingenieros de los 'stados Unidos 0adesarrollado una !etodología %ara construir #unciones dedaos calculadas a %artir de datos dis%oni)les %ara di#erentes

%ro#undidades de inundacin&

'stas #unciones %ro#undidad contra dao son de gran a(uda %ara los an+lisis de )ene#icio ( costo de los %ro(ectos decontrol de avenidas&

Figura 1 5ndice de vulnera)ilidad en tér!inos de la velocidaddel #lu.o de agua ( %ro#undidad

La #uncin %ro#undidad-dao en una zona ur)ana relaciona la %ro#undidad del agua so)re el nivel del %iso de una vivienda oun edi#icio ( el costo del dao atri)ui)le a una inundacin&'"isten relaciones %ro#undidad-dao %ara la estructura de laconstruccin ( otras/ %ara los contenidos o !ena.e de ellas&

• O&)eti#( *%inci*"

6ealizar un an+lisis de %eligro ( vulnera)ilidad en una zonaur)ana con %endiente to%ogr+#ica %e*uea& 'llo se 7llev aca)o %ara condiciones actuales ( con las !odi#icadas %or losante%ro(ectos de las o)ras contra inundaciones %ro%uestas

%ara !itigar sus e#ectos nocivos&





An+lisis de la zona8 !itigacin de inundaciones

Figura 2 Diagra!a de an+lisis %ara la creacin de !a%as de %eligro

Las consecuencias de los #en!enos !eteorolgicos e"tre!os*ue %ueden causar daos se suelen esti!ar adecuada!ente/

%or lo *ue/ acciones de %revencin o%ortunas ( organizadasreducen los %er.uicios en #or!a a%recia)le&

Las !edidas de %revencin tales co!o !ane.o de cuencas/re#orza!iento de )ordos/ !anteni!iento de colectores de aguade lluvia dis!inu(en las inundaciones&

Los regla!entos so)re uso de suelo donde ocurreninundaciones de)en )asarse en los !a%as de %eligro de ellas&9ales !a%as son vigentes %or %ocos aos/ de)ido a losca!)ios *ue realiza el 0o!)re en las ciudades&

'n caso de construir viviendas en sitios de %eligro %orinundaciones/ ellas de)en ser acondicionadas %ara *ue no

%resenten daos de consideracin&

'n ocasiones %ara ning1n escenario de inundacin las o)ras se .usti#ican de acuerdo con su relacin )ene#icio-costo/ %eroe"isten daos no cuanti#ica)les *ue en la !edida *ue seincor%oran en los c+lculos de estas relaciones/ %odrían0acerlas co!%etitivas en relacin al dao evitado& Co!o es elcaso de reducir los costos de daos de %ersonas de escasosrecursos econ!icos/ o el evitar lesiones %ersonales oinclusive/ la reducir la %osi)ilidad de !uerte de algunos0a)itantes

Frecuente!ente/ %ara la esti!acin del %eligro de lasinundaciones es necesario to!ar en cuenta la si!ultaneidad deeventos 0idro!eteorolgicos de distinto ti%o *ue %udiesenocurrir&

• C'( de *"icci!n

'n los !a%as de %eligro/ la vulnera)ilidad ( el riesgocorres%onden a viviendas/ aun*ue %odría 0a)erse escogidootra clase de ele!ento e"%uesto al riesgo/ co!o serían las

zonas agrícolas o las carreteras & 'n la Figura : !uestra laselevaciones del agua alcanzadas %or las inundaciones en unaco!unidad %ara varios %eríodos de retorno&

Figura 3 'levaciones del agua re#eridas al nivel !edio del

!ar de un %o)lado en condiciones originales&

Considerando varias !edidas estructurales 2creacin deescotaduras/ recti#icaciones ( a!%liacin de los cauces de losríos entre otras3 %ara reducir las inundaciones se o)tuvieronlas elevaciones del agua en el %o)lado en estudio *ue sea%recian en la #igura ;& la/ el nivel del agua se reduce/ con locual se dis!inu(en costos de los daos&

Figura 4 'levaciones de la su%er#icie li)re del agua del lasinundaciones des%ués de realizar las !edidas estructurales

• An+"i'i' de in$ndci(ne'

'n la #igura < se %resentan la envolvente %ara las condicionesoriginales con la curva %unteada& =e o)serva/ *ue alincre!entarse el %eríodo de retorno au!enta ta!)ién el

%ro#undidad de agua *ue inunda a la zona de estudio & ,or otra %arte/ la curva de línea llena indica *ue al realizarse lasacciones estructurales %ro%uestas el nivel de la su%er#icie li)re





del agua *ue cu)riría ( tendría una reduccin de >&< !etros/a%ro"i!ada!ente&

Figura 5 'nvolvente de elevaciones del agua *ue inundaríanla zona en estudio

La #igura ? !uestra la %ro)a)ilidad de *ue los eventos *ue %rovocan la inundacin se %resenten en un la%so de 4> aosconsecutivos&

Figura 6 ,ro)a)ilidad de *ue ocurra el evento %or lo !enosuna vez en un la%so de 4> aos

's i!%ortante !encionar/ *ue en ocasiones/ la #alla de una!edida estructura8 %or e.e!%lo/ si se constru(en )ordos %ara

%roteger una %o)lacin/ ( estos se ro!%ieran/ %uede 0a)er!a(ores daos *ue los *ue se tenían antes contar con dic0os

)ordos& 9a!)ién/ los 0a)itantes %ueden creer *ue (a est+n %rotegidas con los )ordos ( %odrían rela.ar las !edidas deseguridad *ue re*uieren sus viviendas o erigir !as casas&

• An+"i'i' de Rie'(

Figura 7 'le!entos %ara el an+lisis de riesgo

'n la #igura @ se !uestran los ele!entos *ue se to!an encuenta %ara el an+lisis de riesgo& La evaluacin del riesgo en lazona estudiada se 0izo gru%os de viviendas u)icadas en cada!anzana dentro de los las zonas inunda)les sealadas en losde %eligro/ %ara condiciones actuales ( las *ue e"istir+n cono)ras %ro%uestas&

Las %érdidas anuales %or inundacin de viviendas secalcularon co!o la es%eranza !ate!+tica del costo de losdaos a las viviendas causados %or las inundaciones&

Los daos directos son %rinci%al!ente daos #ísicos a los

)ienes causados %or la inundacin ( se !iden co!o el costode restauracin %ara restituir las condiciones *ue se teníanantes del siniestro&

La su!a de todos los costos de re%aracin *ue son evitados/ esigual al valor de %roteccin ( se %uede usar co!o una !edidade )ene#icio&

Los daos indirectos corres%onden a las %érdidas econ!icasnetas de )ienes ( servicios de)ido a la interru%cin denegocios/ industria/ co!ercio/ tra#ico/ co!unicaciones ( otrasactividades dentro ( #uera de la zona inundada/ así co!o elcosto de las actividades *ue se llevaron a ca)o %ara resta)lecerla actividad nor!al de las co!unidades a#ectadas

9o!ando en cuenta una vivienda de cierto ti%o/ se %resentanalgunos de los resultados/ en la #igura los valores de los

%orcenta.es de daos en contenidos ( estructura de lasviviendas de las ciudades estudiadas res%ectiva!ente&





Figura 8 Valores de daos en contenidos ( estructura %ara laciudad estudiada/ %ro#undidad en !etros

A continuacin se !uestra a !odo de e.e!%lo/ los resultados %ara una !anzana u)icada en la Figura B/ el an+lisis de riesgo %ara di#erentes %eríodos de retorno

Figura 9 '.e!%lo de !anzana en la zona de estudio

'l an+lisis inicia con los c+lculos del índice de vulnera)ilidad %or !anzana %ara cada %eríodo de retorno& 's decir con lau)icacin de cada !anzana 2datos de / / ( cota3 se calculael costo de las a#ectaciones %ara contenidos ( estructura&

Con los datos de las #unciones de dao contra %ro#undidad %ara cada %eriodo de retorno/ ( los resultados de la #uncin devulnera)ilidad/ se o)tiene el índice de vulnera)ilidad

'l costo de las a#ectaciones %or el índice de vulnera)ilidad daco!o resultado el dao asociado a cada %eríodo de retorno&

,or otro lado de la #uncin de %ro)a)ilidad de ocurrencia %ara

cada %eriodo de retorno/ se to!a la %ro)a)ilidad %ara cada!anzana&

Discretizando la #uncin de riesgo/ %ara cada intervalo entre %eriodos de retorno se o)tiene el riesgo %ara cada !anzana&

Final!ente el riesgo en esa !anzana/ es la su!a de los riesgos %ara cada %eríodo de retorno/ el riesgo de la zona analizadaser+ entonces la su!atoria de total de las !anzanas analizadas/las unidades se e"%resan en Eao&

,ara el e.e!%lo *ue se !enciona con anterioridad se !uestranlos resultados de elevaciones contra %eríodo de retorno& Figura4>/ %ara condiciones actuales ( %ara condiciones con o)rasco!%letas&

Figura 10 'levaciones contra %eríodo de retorno

Así !is!o en la #igura 44/ se o)serva la dis!inucin de la %ro#undidad del agua con las o)ras %ro%uestas con un %eriodode retorno de 4>> aos& ,ara el an+lisis se to! la #uncin deíndice de vulnera)ilidad tanto %ara contenidos/ co!o %araestructura& Figura 4G

Figura 11 ,ro#undidad del agua contra %eríodo de retorno

,ara 0acer !enos vulnera)les los in!ue)les al igual *ue suscontenidos/ es necesario realizar las o)ras co!%letas

%ro%uestas/ %ara %eríodos de retorno de 4>> aos/ co!o se!uestra en la #igura 4:





Figura 12 5ndice de vulnera)ilidad contra ,ro#undidad

Figura 13 5ndice de vulnera)ilidad contra ,eríodo de retorno

Así %ues el riesgo/ se calcul %ara di#erentes %eríodos deretorno/ %ara condiciones actuales %ara esa !anzana #ue deE</>;; %esos %or ao/ con la construccin de las o)rasco!%letas/ se %uede a)atir el riesgo/ #igura 4;&

La in#or!acin de vulnera)ilidad se %uede usar %ara re#inarlos costos ( los )ene#icios del %ro(ecto a un nivel de

%re#acti)ilidad&

Las consideraciones de riesgo %ueden ser incor%oradas en losdi#erentes estudios de #or!ulacin del %ro(ecto 2!ercado/ta!ao/ u)icacin/ ingeniería/ etc&3 ( se %ueden seleccionar!edidas de !itigacin estructurales ( no estructurales& A nivelde an+lisis de #acti)ilidad/ la in#or!acin dis%oni)le %uede serco!%letada %or evaluaciones es%ecí#icas de %eligros (utilizada %ara re#inar a1n !+s los c+lculos de costo (

)ene#icio& =e %ueden usar !étodos !+s ela)orados deevaluacin %ro)a)ilística&

Figura 14 6iesgo %or ao en el %unto seleccionado co!oe.e!%lo

• C(nc"$'i(ne' - %ec(.endci(ne'

=e %ro%one una 0erra!ienta %ara la o)tencin de !a%as de %eligro ( an+lisis de riesgo&

=e desarrolla la a%licacin %ara el %eríodo de retorno de G/ </4>/ G>/ <>/ 4>>/ G>>/ <>> ( 4>>> aos a zonas inunda)les decentros ur)anos con %endiente del terreno !enores al 4H!ediante el uso del no!ogra!a *ue relaciona la velocidadcon el %ro#undidad

's conveniente continuar !e.orando las esti!aciones delíndice de vulnera)ilidad de viviendas %ara velocidades!a(ores a G!s ( o)servar con !+s detalle el co!%orta!iento

de sus las estructuras&

's reco!enda)le continuar con la investigacin ( desarrolloen el te!a de curvas de índice vulnera)ilidad %ara otrosele!entos de riesgo distintos al de viviendas co!o serían laso)ras de in#raestructura de ,etrleos Me"icanos/ Co!isinFederal de 'lectricidad/ =ecretaría de Co!unicaciones (9rans%ortes/ así co!o la susce%ti)ilidad a su#rir daos de laszonas agrícolas/ de %astizales/ ganaderas entre otras&

• Refe%enci' Bi&"i(%+fic'

Fuentes/ O&/ et al 'scurri!ientos en ríos ( vol1!enes deinundaciones %or des)orda!ientoJ Cuadernos deinvestigacin/ No& G?/ C'NA,6'D/ Mé"ico 4BB?

=alas/ M O)ras de %roteccin contra inundacionesJCuadernos de Investigacin/ No& ;B/ Mé"ico 4BBB

De%arta!ento de Desarrollo 6egional ( Medio A!)iente=ecretaría '.ecutiva %ara Asuntos 'con!icos ( =ocialesOrganizacin de 'stados A!ericanos/ Una Contri)ucin alDecenio Internacional %ara la 6educcin de Desastres

Naturales& Con el A%o(o de la O#icina de Asistencia %araDesastres en el '"tran.ero Agencia de los 'stados Unidos %arael Desarrollo Internacional& Kas0ington/ D&C&4BB:&



Palabras clave

Caudal ecológico, Río Tunal, recuperación de equilibriohidrológico, restauración de ríos

Introducción

El Río Tunal se localiza en la Cuenca del Valle del Guadiana,en los aledaños a la Ciudad de Durango. u caudal es err!tico" presenta años secos alternados con crecientes que causaninundaciones. El río es regulado por la #resa GuadalupeVictoria $GV% que &unto con otras presas deri'adoras sir'en al(() de la super*icie del Distrito de Riego +-, que en gran

parte ocupa planicies donde las inundaciones ocurren casi toda

'ez que se presenta un gasto etraordinario en el río. /as presas 0antienen seco el cauce en gran parte de su tra"ecto la0a"or parte del tie0po. En algunos tra0os secos se etraenarenas " 0ateriales p1treos, que han originado dos grandes*osas " eiste conta0inación por descargas de aguas negras.

El presente an!lisis, reconoce la situación actual del río, conuna 0odelación hidr!ulica para el estudio de las inundaciones,un an!lisis hidrológico de las políticas de operación de sus

presas " una opti0ización de ob&eti'os 02ltiples, queidenti*ica las condiciones para equilibrar la o*erta " lade0anda del agua, con 0edidas para establecer un caudalecológico. e resu0en los bene*icios de una gestión integradadel recurso hídrico en la cuenca " se 0uestra la *or0a en quela coordinación " co0pro0iso entre los distintos actores de la

cuenca, es un ca0ino 2nico para lograrlo.

.

Figura 1. Perfil longitudinal del tramo estudiado donde se muestra la regionalización

Objetivo general

3denti*icar opciones para4 opti0izar el 0ane&o del agua del ríoTunal, reducir a*ectaciones por inundaciones, 0e&orar larelación o*erta 5 de0anda, " establecer un gasto ecológico alo largo del cauce.

Análisis de la capacidad hidráulica del río Tunal

e caracterizó el cauce desde la cortina de la presa GuadalupeVictoria hasta la con*luencia con el arro"o /a auceda. Contres principales zonas4

Zona de montaña: #resenta pendiente pro0edio pronunciada, corriente capaz de arrastrar cuerpos de gran peso " de gran ta0año por lo que los boleos del cauce son

grandes " angulosos, las secciones trans'ersales son angostaso enca&onadas " con 0!rgenes son escarpadas.

Zona de transferencia: El pri0er subtra0o $T6a% secaracteriza por ser el tra0o donde el depósito de sedi0ento esnotorio, las secciones trans'ersales son 0enos enca&onadas "0!s a0plias. e aprecia una trans*or0ación total del cauce

por e*ecto del apro'echa0iento del 0aterial p1treo epuesto./a presencia de pozas de al0acena0iento es característico deeste subtra0o, que si bien, se presentan co0o sitios dein*iltración hacia el acuí*ero, el estanca0iento pri'ilegia ladegradación del líquido.

#ara el segundo subtra0o $T6b%, aun cuando pertenece altra0o de transición, no se presenta apro'echa0iento de

EVALUACIÓN HIDOLÓ!ICA " HID#ULICA DEL $O %UNAL & DE 'U PO%ENCIAL

PAA E(EC%O' A)*IEN%ALE'Gó0ez 7l0araz Raquel, Escobedo 8uiñones 9ilda, :arrios ;rdóñez <orge Eugenio, del Conde

G. <uan #ablo, 9ern!ndez R. <orge ;0ar, /una R. 7ngel 7arón, de la Cruz Guti1rrez Ra*ael=orld =ildli*e >und 3nc, $==>% Cuenca del río an #edro ?ezquital, #rogra0a 7gua, :oule'ard Guadiana -+(,

-o piso, >racc. /o0as del #arque. 6(@++, Durango, Dgo. 3ngeniería " Gestión 9ídrica, . C., Tulip!n @6A, Col.Ciudad <ardín, Del. Co"oac!n, ?1ico, +(6A+

hescobedoB*0e.org , ebBigh.co0.0



0ateriales p1treos, " sí, el co0ienzo de una apreciableconta0inación hidrológica a partir de descargas de aguasresiduales, principal0ente pro'enientes del a*luente conocidoco0o 7rro"o eco.

Zona de planicie: e caracteriza por presentar pendientessua'es " secciones trans'ersales acotadas por la presencia deobras de protección contra inundaciones, por lo que laacu0ulación de azol'es es 0ucho 0a"or.

#or 0edio del estudio del *unciona0iento hidrológico ehidr!ulico del Cauce, con un 0odelo en a0biente 9ECGeoRas, se analizaron los e*ectos del tr!nsito de una a'enidacon período de retorno de años " cu!l tendría que ser laaltura de bordos de protección 0arginal para i0pedir que 1stase desbordara, los resultados 0uestran que en el tra0o de

planicie, los bordos eistentes son insu*icientes " tendrían quesobreele'arse hasta 0etros para e'itar el desborda0iento

ante este tipo de e'entos sin dar seguridad para e'entos de0a"or 0agnitud. e con*ir0a que principal0ente en 1stetra0o, es con'eniente recuperar espacio para el cauce, que

presenta pendientes casi nulas " secciones que llegan a ser0enores de diez 0etros de ancho.

El gasto 0!i0o que puede escurrir en el cauce sin pro'ocardesborda0ientos es de @+ 06Fs por lo tanto se puede decir queel gasto pro0edio de +.-A 06Fs, no pro'ocar!desborda0ientos en ning2n punto de cauce.

En condiciones actuales, para un gasto correspondiente a un periodo de retorno de años, 6A. 06Fs, el cauce no tienecapacidad para conducir esa a'enida, sin desbordarse,ade0!s, eisten algunos obst!culos que representan unestrangula0iento al *lu&o de cualquier a'enida dispersos a lolargo de todo el cauce.

Figura . Altura !ue re!uerirían los "ordos para contener la a#enida de cinco años de período de retorno

Diagnóstico de la o+eración de la +resa!uadalu+e Victoria , alternativas +araestablecer un gasto base +er-anente en elcauce

/a disponibilidad 0edia anual publicada de 0anera o*icial para la cuenca del río Tunal Hdesde su naci0iento hasta la presa Guadalupe Victoria5 es de A.-A 906, sin e0bargo, ladisponibilidad puede 'ariar seg2n el registro deescurri0ientos considerado para el c!lculo de la o*erta. #arael periodo @I-H-+@+ el pro0edio de entradas *ue de @6I.(-906, para @I-H@I+ de @6 906, para @I+H@II de@(6.( 906 " para el periodo @IIH-+@+ de @@(.@ 906.

7sí co0o ha" periodos prolongados de sequía, donde elescurri0iento es 0enor al pro0edio, ta0bi1n eisten e'entos0!i0os de 0ucha consideración los cuales alientan la

posibilidad de incorporar 0a"ores apro'echa0ientos en la presa o incluso proponer la construcción de un

al0acena0iento aguas arriba que per0ita regular de 0enor0anera la 'ariabilidad de la corriente.

El rango de escurri0ientos que presenta 0a"or *recuencia esde @ a A+ 906, di*erencia i0portante respecto al pro0edioarit01tico que alcanza un 'alor de @6I.(- 906.Escurri0ientos 0enores a + 906 son 0u" raros al igual quelos 0a"ores a -@ 906.



Figura $. %uenca del río Tunal hasta el sitio de la confluencia con

el río &a 'auceda

/a #resa Guadalupe Victoria abastece al ?ódulo 333Guadalupe Victoria del Distrito de Riego +- Estado deDurango. El 'olu0en concesionado de aguas super*iciales es

de 6.I6 906 para regar una super*icie *ísica de I,6II,Aha. Este 0ódulo e0pela aguas super*iciales de la presa$A(.)% " aguas residuales $-.-)%.

De la presa Guadalupe Victoria a la deri'adora /a >errería se presenta una p1rdida del @+) seg2n esti0aciones del propioDistrito de Riego, razón por lo cual, para satis*acer el'olu0en concesionado es necesario etraer desde la presa A@906, 'olu0en que buscaría satis*acer al @++) la de0anda "eli0inar los d1*icits en el ?ódulo 333. ólo el .II) $6 ha%de la super*icie total del ?ódulo 333 se encuentra tecni*icada," a ni'el Distrito de Riego, se esti0an las e*iciencias4 deconducción del I.(), de aplicación del (.) " globaldel -I.@).

Figura (. )ódulo *** +uadalupe ,ictoria

Extracciones promedio consideradas en el funcionamientodel vaso

Cuando la etracción es ba&a, la presa cu0ple sin proble0ascon la de0anda pero en la 0edida que se incre0enta se 'aale&ando de la satis*acción co0pleta. 7sí por e&e0plo, cuandose propone etraer @+ 906, apenas si puede cu0plir con unade0anda 0edia satis*echa de @++. 906.

Figura -. %omponentes del "alance del #aso en porcentaes

Figura /. %omponentes del "alance del #aso en #olumen/a estadística histórica del *unciona0iento del 'asodeter0ina que la etracción pro0edio que ha podidosatis*acerse con la presa Guadalupe Victoria, para la atenciónde las de0andas agrícolas, es de + 906. De acuerdo al0odelo de si0ulación, para esta etracción 0edia, el 'olu0en0edio 'ertido es de 906, lo cual hace notoria la necesidadde incre0entar la capacidad de al0acena0iento.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Extracción media del vaso (Hm3)

Aprovechamiento

Derrames

Evaporación

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

H m 3


Demanda satisfecha media anua

!oumen vertido medio anua

!oumen evaporado medio anua



Figura 0. 2ficit promedio3 má4imo anual 5 permisi"le

/as conclusiones de las si0ulaciones son4 $@% El r1gi0enerr!tico del río Tunal pro'oca derra0es considerables, perota0bi1n te0poradas 0u" secas $-% /a regulación del 'aso noes tan e*ecti'a para al0acenar los grandes picos " utilizarlosen años secos $6% En condiciones actuales el DR +- presentacondiciones 0edias de*icitarias, nor0al0ente eistesuper*icie agrícola castigada por la reducida disponibilidad deagua en la presa. ?ientras eiste en pro0edio una etracciónde (. 906, cuando la presa est! llena se pueden llegar a

etraer hasta @66 906

, " $(% 3ncre0entar la etracción en el'aso incre0enta el apro'echa0iento, pero no reducesigni*icati'a0ente el n20ero de 'ertidos. Esto se debe a quelas a'enidas son grandes " el 'aso no puede a0ortiguarlas porco0pleto aunque se encuentre en pro0edio 0!s 'acía.

/os 0a"ores d1*icits se encuentran en el 2lti0o periodo conin*or0ación, producto de una sequía prolongada entre losaños @IIH-+++. Este e'ento es el que li0ita el 'olu0ensustentable para el periodo @IIH-+@+, de seguir losescurri0ientos a la ba&a es de esperarse esos periodos se

presenten con 0a"or recurrencia, co0o actual0ente sucede para toda la Entidad.

Ta"la 1. 6esumen del funcionamiento de #aso 177-8919

D e 0 a n d a $ 9 0 6 %

# o r c e n t a & e d e

a p r o ' e c h a 0 i e n t o


d e r r a 0 e s


e ' a p o r a c i ó n

D e 0 a n d a s a t i s * e c h

a

0 e d i a a n u a l

V o l u 0 e n ' e r t i d o

p r o 0 e d i o a n u a l

V o l u 0 e n e ' a p o r a d

o

p r o 0 e d i o a n u a l

A+.-A (.) ((.I) .) I.-6 6.I A.6

Este 'alor de etracción pr!ctica0ente es el necesario paracu0plir con la satis*acción de la concesión del ?ódulo 333, "aque las p1rdidas del tra"ecto hacia el punto donde se entreganlos 'ol20enes son del @+) $6.I6 906F+.IJA@ 906%.

#ara introducir el concepto del caudal ecológico a los*unciona0ientos del 'aso se tu'o acceso a in*or0ación del

taller de caudal ecológico desarrollado por la propia ==> en-+@+. En dicho taller se deter0inaron las necesidadesa0bientales de los di*erentes tra0os del río Tunal.

Estos caudales o 'ol20enes *ueron deter0inados para añossecos " h20edos. El cauce se di'idió en tra0os para ladeter0inación de las necesidades a0bientales que cubrir! elcaudal ecológico4 Tres ?olinos, El #ueblito " Kona de la>errería.

El pri0ero abarca desde sus inicios en la cuenca alta hastaaguas arriba de la presa Guadalupe Victoria. /a segundaconcierne al tra0o de la presa a la localidad de El #ueblito, "el 2lti0o al tra0o aguas aba&o, desde la deri'adora >erreríahasta su con*luencia con el río /a auceda.

Figura . %omparación entre caudales ecológicos

El tra0o aguas aba&o de la deri'adora /a >errería de0anda0enores 'ol20enes que el de #ueblito, por lo que el tra0oque 0arcaría la pauta en cuanto a eigencias al 'aso es#ueblito. En pro0edio los escurri0ientos que circulan en estetra0o son de (. 906Faño, distribuidos 0ensual0ente detal 0anera que sólo se tendrían necesidades en ciertos 0eses" 0agnitudes.

Acciones +ara .avorecer la continuidades+acial del caudal ecológico

El río Tunal requiere de una atención integral a *in deretribuirle sus capacidades hidrológicas a*ectadas por di'ersascircunstancias, sin e0bargo, el ni'el de atención requeridode0anda es*uerzos concurrentes, por lo que sin unaorganización real " e*iciente, la recuperación del río Tunal

seguir! siendo te0a pendiente en 0aterial a0biental.:a&o el esque0a de atender algunas de las situaciones de0a"or i0portancia, se consideran cuatro acciones dei0portancia para e*ectos de recuperar el cauce4 Control "co0pensación por apro'echa0iento intensi'o de 0aterial

p1treo, ?e&ora0iento de la calidad del agua, Redistribuciónespacial de las obras de encauza0iento " Gestión adecuada dela co0petencia del agua entre di'ersos sectores. Este esque0ade atención a cuatro ele0entos de i0portancia tiene surepercusión en la din!0ica hidrológica, hidr!ulica, ecológica,social " cultural del río Tunal.

El sector T6a, en sus actuales condiciones i0pide que los procesos geo0or*ológicos necesarios en el cauce se presentenadecuada0ente, "a que se pro0ue'e la retención del agua en

'ol20enes considerables por la *or0ación de pozas.De acuerdo con si0ulaciones hidr!ulicas realizadas " con lascondiciones topogr!*icas actuales 5es decir, sin a0pliar lassecciones que estrangulan el paso del agua o sin 0odi*icar lasestructuras trans'ersales co0o puentes o 'ados5, el cauce no

presenta riesgos de desborda0iento con la presencia delcaudal ecológico, "a que 1ste 'olu01trica0ente es 0u"

pequeño.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200


Deficit promedio en

voumen

D"ficit m#$imoanua



in e0bargo, la presencia de pozas *or0adas por laetracción de 0aterial p1treo representa un obst!culo para ellibre tr!nsito del caudal ecológico, "a que *ungen co0oespacios de retención de caudales dada las di0ensiones'olu01tricas que presentan. Lstas se prolongan por 0!s de M0, " las dos 0a"ores pozas su0an aproi0ada0ente @.

0illones de 0etros c2bicos.

Figura 7. ;s!uema general del Acueducto del pro5ecto AguaFutura para la ciudad de urango

Reco0endaciones para *a'orecer la continuidad espacial delcaudal ecológico a lo largo del río4

i. 8ue el caudal ecológico se 'ierta, posterior0ente al pasode alguna a'enida que per0ita el llenado de las pozas enla zona de etracción de 0aterial p1treo, de tal *or0aque posterior0ente no eista retención de 'ol20enes

pertenecientes al caudal ecológico. 72n así, la retenciónde agua *a'orecería la in*iltración hacia el acuí*ero

ii. #er0itir que dichas pozas se rellenen de azol'es "esperar a que el cauce por si solo recupere su pendienteoriginal, una 'ez que esto ha"a sucedido, se podr! 'erter

el caudal ecológico sin presentarse alg2n tipo deal0acena0iento te0poral 0anteniendo su continuidadespacial.

Evaluación de obras , +ro,ectos .uturos en elco-+orta-iento del r/o

e si0uló la presencia de la presa Tunal 33 dando capacidadde al0acena0iento adicional en el 'aso actual de GuadalupeVictoria. e realizaron 'arios e&ercicios considerando queTunal 33 incre0entar! la capacidad con&unta, respecto a los I-906 $al N7?;% que tiene actual0ente la #resa GuadalupeVictoria.

/os an!lisis se realizaron con la *inalidad de identi*icar si

construir la presa Tunal 33 puede sostener a los nue'os usos4Caudal ecológico " pro"ecto 7gua >utura, sin detri0ento dela acti'idad agrícola del ?ódulo 333.

El pro"ecto de 7gua >utura ha sido a'alado t1cnica0ente "est! en proceso de gestión para obtener los 'ol20enes deagua " recursos que *inanciar!n la construcción de sus obras.

Este pro"ecto pretende re0plazar la *uente de agua queabastece actual0ente a la ciudad de Durango, los pozos

pro*undos suspenderían sus etracciones " con ello se

apo"aría de 0anera i0portante la estabilización del acuí*ero.#ara ello, se negocia con el Distrito de Riego +- para quecedan 'ol20enes de agua super*icial al0acenada en la presaGuadalupe Victoria, a ca0bio de otorgarles agua residualtratada al -@.

De acuerdo a in*or0ación recopilada del pro"ecto, elacueducto que lle'ar! agua a la planta potabilizadora desde la

presa Guadalupe Victoria se ha progra0ado para unacapacidad de I+ litros por segundo, 6+ 906Faño. Este'olu0en pro'endr! de la presa Guadalupe Victoria, lo cuali0plicaría liberar 6+ 906 de concesiones a tra'1s de los dos0ecanis0os antes descritos.

;tra alternati'a sería que ese 'olu0en pro'enga parcial0enteo por co0pleto del pro"ecto Tunal 33, considerando la

posibilidad de que el progra0a de interca0bio de agua con el?ódulo 333 *racasara por alg2n 0oti'o. Tunal 33 o*recería la

posibilidad de 0antener el pro"ecto de 7gua >utura aunque el progra0a original de interca0bios de agua, en el que se basaba la obtención de 6+ 906 para la ciudad se ca"era porcausas a&enas.

Este escenario ta0bi1n podría hacer *actible dotar al caudalecológico de los 'ol20enes que plantea el escenario de añoh20edo.

Figura 19. ;s!uema general del Acueducto del pro5ecto Agua

Futura para la ciudad de urango

/os resultados indican que ni teniendo una presa Tunal 33 del0is0o ta0año que Guadalupe Victoria sería posible atenderlos 6 usos en esas 0agnitudes. /a de0anda agrícolaco0pleta, 0!s los 6+ 906 de agua *utura " el caudalecológico con posibilidades de incre0entarse al año h20edocuando se presenten al0acena0ientos grandes en el 'aso, esde0asiado para el r1gi0en del río " la capacidad con&unta de

a0bos 'asos.E.ecto del entuba-iento , revesti-iento detra-os de cauces , canales sobre el acu/.ero

#ara *ines de este estudio, se to0a en cuenta la situación del7cuí*ero Valle del Guadiana " en contraparte, el e*ecto quetendrían las acciones en la cuenca del Río Tunal " en el0ódulo de Riego Guadalupe Victoria. El #lan Directorconsidera co0o una posibilidad el entuba0iento del agua quese destine al riego pro'eniente de la presa Guadalupe



Victoria, así co0o un 0e&ora0iento de los canales " siste0asde riego. Con esto, la percolación en el 0ódulo 6, sereduciría desde A.6 h0O hasta .I( h0O " el entuba0ientodesde la presa reduciría la recarga del acuí*ero en el RíoTunal, desde A.(6 h0O hasta (.+A h0O.

El i0pacto 0!s gra'e que tendría el entuba0iento del agua para riego, sería la desecación estacional del Río Tunal, quedurante el estia&e llegaría a quedar co0pleta0ente seco, conlo que eso signi*icaría para el a0biente " la biodi'ersidad desu entorno, principal0ente en el tra0o ubicado entre las

presas Guadalupe Victoria " >errería.

El #ro"ecto 7gua >utura, actual0ente i0pulsado porinstancias guberna0entales, ca0biar! en gran 0edida lasituación del acuí*ero, "a que a tra'1s del interca0bio de aguasuper*icial de la presa para la Capital del Estado de Durango,

por aguas tratadas que re0plazar!n dichos 'ol20enes en elriego, la etracción del acuí*ero se reducir! en 6+ h0O " conello se recuperar! el equilibrio del acuí*ero " de hecho, se

per0itir! durante un par de d1cadas la recuperación de losni'eles de bo0beo. No obstante, el pro"ecto de agua *utura

es un plantea0iento que atiende pri0ordial0ente lasnecesidades de la Ciudad de Durango, sin redundar en lasacciones del #lan Director del Distrito de Riego, que en su0o0ento no *ueron propuestas para la eistencia del pro"ecto7gua >utura.

Alternativas , reco-endaciones en la cuenca0en.ocadas en la gestión de la de-anda , elbuen uso del agua

El con&unto de acciones que inciden la o*erta " de0anda delagua, i0plican 0edidas tanto en los sitios altos de la cuenca,co0o en el cauce, las !reas de apro'echa0iento del agua, lossitios de 0ane&o de agua residual. El 0ane&o del agua, sus

patrones de e*iciencia, consu0o " reuso, son ta0bi1n dei0portancia para la reser'a de agua subterr!nea o acuí*erosub"acente.

/a Cuenca del Río Tunal se encuentra considerada dentro de'arios estudios, pro"ectos " planes que conte0plan el usoe*iciente del agua, entre los cu!les destacan4 -++, #lan3ntegral de ?ane&o del 7gua del Valle del Guadiana Hre*erido a inundaciones 5 -++A #rogra0a 9ídrico Visión-+6+ del Estado de Durango -++A #lan Director del Distritode Riego +-, Estado de Durango -++A #ro"ecto 7gua>utura para el abasteci0iento de agua potable de la Ciudad deDurango " -+@+ #ro"ecto E0ble0!tico de PRestauración "conser'ación hidrológica del Valle del GuadianaQ.

Todos estos aluden a un uso 0!s e*iciente del agua " a un0ane&o del escurri0iento en condiciones de 0a"or seguridad

para las !reas producti'as " habitantes que 'i'en en las0!rgenes de los arro"os. 7 tra'1s del tie0po estos traba&oshan con*or0ado propuestas cada 'ez 0!s integradas " en

bene*icio de un 0a"or n20ero de ob&eti'os con una perspecti'a de largo plazo. us distintas propuestas no secontraponen total0ente sin e0bargo e'ocan progresi'a0enteesque0as de organización social 0!s e*icientes, para el0ane&o de la o*erta " de0anda de agua, así co0o paraopti0izar el caudal ecológico " las inundaciones.

El escurri0iento del Río Tunal " la disponibilidad delacuí*ero Valle del Guadiana, se encuentran co0pleta0enteco0pro0etidos. En torno al 0ane&o de la o*erta " de0andadel agua en la cuenca4

Las áreas de oportunidad para disponer de volúmenes deagua provenientes del reuso, del incremento de eficiencia y

del aumento de la capacidad de regulación, deben dar prioridad a la recuperación y conservación futura delequilibrio entre la oferta y la demanda de agua para unambiente que mejore las condiciones de vida en general.

Especí*ica0ente, estos esque0as consideran que4

;l apro#echamiento de las aguas residuales tratadas

puede impulsar el intercam"io de #ol<menes con el

sector agrícola 5 e#entualmente contar con la oferta

para otros fines. .

;l uso eficiente del agua. Debe contribuir con la

reducción de la de0anda de agua subterr!nea " con

costos " condiciones de apro'echa0iento en equilibrio.

;l aumento de la oferta de agua superficial por medio

de la presa ;l Tunal **. Este pro"ecto ha sido

0ulticitado a tra'1s de las 2lti0as d1cadas, unas 'ecesco0o 0edida para el control de inundaciones, otras, para

o*ertar 0a"ores 'ol20enes de agua para riego.

;l esta"lecimiento de un caudal ecológico. #er0itir!

satis*acer cuando 0enos en parte, la de0anda naturalque el río requiere para ser'icios a0bientales "

rehabilitación del cauce.

;l acuífero ,alle del +uadiana de"e recuperar 5

mantener su e!uili"rio.

El abanico de posibilidades de 0ane&o del agua se resu0en entres principales opciones relacionados con los plantea0ientos4del #lan Director, 7gua >utura " el pro"ecto de restauración "conser'ación hidrológica del Valle del Guadiana, cada uno seanalizó con la alternati'a de construcción de la presa El Tunal33. /os pro"ectos de 7gua >utura " el e0ble0!tico o*recenlos 0a"ores bene*icios, esto sin la construcción de la presaTunal 33 que debido al ele'ado costo que posible0enterepresente " ante el i0pacto a0biental que causaría,di*ícil0ente representa una opción econó0ica "a0biental0ente ópti0a.

El an!lisis co0parati'o de los principales indicadores de lasalternati'as de 0ane&o de la o*erta " la de0anda de agua de la

cuenca del río Tunal, se resu0e en la 0atriz precedente, conun co0parati'o que a tra'1s de una escala de coloresgraduados, tipo Pse0!*oroQ, que alude con color 'erde a lascondiciones 0!s *a'orables " con color ro&o, a las 0enos*a'orables, esto para cada indicador.





Ta"la 1. 6esumen comparati#o de alternati#as de maneo del 6ío Tunal

7/TERN7T3V7 DE ?7NE<;

reas de oportunidad de lagestión integrada del recurso

hídrico

i t u a c i ó n a c t u a l

E s c e n a r i o i n e r c i a

l

T e c n i * i c a c i ó n a g r í c

o l a

T e c n i * i c a c i ó n a g r í c o

l a "

t u n a l i i

7 g u a * u t u r a

7 g u a * u t u r a " t u n a

l i i

R e s t a u r a c i ó n "

c o n s e r ' a c i ó n h i d r o l ó

g i c a

R e s t a u r a c i ó n "

c o n s e r ' a c i ó n h i d r o l ó

g i c a

$ o p c i ó n c o n p r e s a t u n

a l i i %

u p e r * i c i e

r e g a d a $ h a %

Con agua super*icial "tratada en módulo iii ,I+- @(,-A --,AI -,II @-,(A @(,+II @,+ @I,@+-

Con agua subt. En totaldel acuí*ero ,@( ,@( I,( I,( ,@( ,@( ,6+- ,6+-

uper*icie total @,@ -+,I+@ 6-,(+ 6,(@ @I,+I- -+,A@6 -6,6+ -A,(+(

Sso deagua

tratada$h0O%

>ines agrícolas @A.+ (I.+ (I.+ (I.+ I.( I.( I.( I.(

#ara caudal ecológico +.+ +.+ +.+ +.+ +.+ +.+ . .

7guas negras dispuestas en elcauce$h0O% 6.+ 6.+ 6.+ 6.+ 6.+ 6.+ +.+ +.+

Etracción co0ple0entaria paracaudal ecológico $h0O% +.+ +.+ +.+ +.+ +.+ +.+ -(.+ @.I

Caudal agrícola con *unciónecológica F El #ueblito $h0O% +.+ +.+ +.+ +.+ +.+ +.+ @@. @.

:alance del acuí*ero $h0O% 5--. 5(.- 5.- 5. @.- @. @.+ @.

?agnitud de a'enidasetraordinarias que llegan a la

planicie $h0O%A+.I A+.I A+.I ((.I A+.I -.I A+.I -.I

Con base en el plantea0iento de los esque0as de solución, lasalternati'as deno0inadas PRestauración " conser'aciónhidrológicaQ, son las que i0plican 0a"ores bene*icios paratodos los ob&eti'os sin e0bargo, eisten aspectos de su0ai0portancia, que en parte tienen relación con la razón por lacual no se han lle'ado a cabo 1stos a su 'ez dan lugar a uncon&unto de conclusiones " reco0endaciones, que se describena continuación4

Conclusiones

@. 3nterca0bio de derechos de agua tratada por super*icial.

• El trata0iento de las aguas residuales ha sido una labor

que hasta *echas recientes ha estado a punto de co0pletarlas 0etas necesarias para o*recer un interca0bio de aguas

tratadas de 0agnitud su*iciente para la obtención de'ol20enes de las presas para agua potable.

• Tanto parte de las aguas negras co0o tratadas han sido

parcial0ente utilizadas para riego, causando usos,costu0bres " un potencial co0pro0iso, que podría0er0ar la posibilidad de negociación de dichos

'ol20enes.

• El agua tratada se produce en cantidades 0ensuales

correspondientes a la producción de aguas negras de laCiudad de Durango, dicho r1gi0en es di*erente al de lade0anda de los culti'os actual0ente producidos, es así

necesario adecuar el tipo de culti'os para encontrar laco0patibilidad.

El interca0bio de derechos se encuentra li0itado por4

• /a capacidad real de trata0iento de agua residual, así

co0o la certeza de su entrega en tie0po " *or0a

• /a disponibilidad real de agua tratada, una 'ez que los

agricultores aceptan la ausencia de una concesión 0!s

que la del interca0bio propuesto

•

/a de0anda e*ecti'a de agua tratada, resultante de laorganización del sector agrícola " de su recon'ersión de

culti'os

-. El uso e*iciente del agua. En este te0a, es con'eniente4

• /os pro"ectos para au0entar la e*iciencia en el uso del

agua, deben orientarse en *or0a racional, tanto hacia unareducción de la de0anda de agua, co0o a la preser'ación





del equilibrio del acuí*ero " de un caudal con *unciones

ecológicas.

6. Es reco0endable contar con *uentes alternas de

abasteci0iento para en*rentar sequías para todos los usos,incluido el caudal ecológico. Es por eso i0portante

lograr que el esque0a de apro'echa0iento de las *uentessubterr!neas, cuente con una disponibilidad real para

hacer *rente a dichos e'entos.

/a puesta en operación de las nue'as políticas, debe co0enzaren un año h20edo con super!'it de agua de otro 0odo, lasde*iciencias de agua pueden tener un 0a"or i0pacto en losusos 02ltiples planteados para el 0ane&o del agua, siendo deesperarse que el uso a0biental sea el 0enor en prelación, elagrícola el segundo " el p2blico urbano el de 0a"or prioridad.

e.erencias

1.8 %=>A+?A3 irección &ocal urango @6estauración

5 conser#ación hidrológica del ,alle del +uadiana BPro5ecto ;m"lemático B $-+@+%.8 Aguas del )unicipio de urango C990D. #ro"ecto 7gua>utura$.8 %=>A+?A3 irección &ocal urango. #lan Directordel Distrito de Riego +-, Estado de Dgo. -++A





1. Introducción

Se reconoce internacionalmente que las inundaciones tantocosteras como fluviales son los peligros naturales másfrecuentes y devastadores. Recientemente, la prevención,

evaluación y manejo de los eventos de inundación se haconvertido en un gran tema de interés debido a que se haincrementado la frecuencia e intensidad de las inundaciones

extremas registradas en todo el mundo !"#$%&, '())*. !nel caso de la caracteri+ación numérica de inundación en ros,los objetivos principales se centran en la predicción de

inundaciones basado en la precipitación medida por ejemplo-ppert et al. )//0*. Sin embargo hay una gran cantidad de

incertidumbre asociada a los diversos for+amientoshidrológicos y su interpretación fsica en el uso de modelosnuméricos. 1or ejemplo, existe un desconocimiento en el valorde todos los parámetros que definen a una cuenca 2even,

'(((, '(()*. !l proceso de modelado de inundaciones en roses muy complejo dado que requiere la representación de los

procesos fluviales y los flujos hidrológicos en la cuencaSte3art et al. )///*.

4os modelos para estimar inundaciones juegan un rolimportante en la generación de estrategias de manejo de estos

desastres. !l contar con una herramienta capa+ de reproducirestos eventos, ayuda además a dise5ar infraestructura de

protección como pueden ser bordos y +onas deamortiguamiento.

$ebido al desarrollo tecnológico observado en los 6ltimosa5os, los modelos bidimensionales son los más adecuados

para la caracteri+ación de eventos de inundación en llanuras7orrit y 2ates, '(()*. Sin embargo, para el análisis de

cuencas muy grandes su aplicación puede estar limitada.

!studios recientes han utili+ado herramientas de percepción

remota, como altimetra laser 4i$%R* e imágenes de satélitede alta resolución, en combinación con modelos mássimplificados )$* e.j. 1aredes et al., '()'*. 4os avances en

las técnicas de teledetección ofrecen la oportunidad de recoger

datos distribuidos espacialmente muy rápidamente y engrandes áreas 8obby et al, '(()9 7odgson y 2resnahan,'((:*. 4os "odelos $igitales de !levación $!"* se puedenderivar de la altimetra 4i$%R "ar;s y 2ates, '(((9 8obbyet al, '((<* o de datos de radar como aquellos obtenidos por la

Shuttle Radar &opography "ission SR&"* Sanders, '((=*.!n particular, $!"s derivados de alta resolución con datos4i$%R son 6tiles como información de base para larepresentación numérica de una llanura de inundación.

4a incertidumbre en los resultados de los modelos hidráulicosse debe principalmente al limitado conocimiento de lascondiciones de frontera en el sistema, la topografa, los niveles

de agua y la rugosidad en la +ona de estudio 2even, '(()*.1or otra parte, la caracteri+ación de los procesos de captaciónde lluvia, incorporan también incertidumbre al proceso demodelación. 1or lo tanto, es muy complicada la definición de

los parámetros necesarios para definir correctamente el área deestudio en todas las escalas espacio#temporales

correspondientes 2even, '((>*.%ctualmente, estudios destinados para la generación de nuevasestrategias para gestionar el riesgo de inundaciones, se5alanque para mejorar los sistemas de predicción es necesarioreducir las incertidumbres asociadas a la modelación numérica

$emeritt et al, '((=9 2ao et al. '())*. 1ara reducir estaincertidumbre, este trabajo de investigación sigue el enfoque

presentado por 1edro+o#%cu5a et al. '()'*. ?tili+ando unametodologa que considera la combinación de un conjunto de

datos de precipitación de alta calidad y un modelo numérico)$ aplicado a gran escala* y un $!" obtenido de una nubede puntos 4i$%R con alta precisión vertical y hori+ontal@A!-@, '((0*.

$e acuerdo con 8lo;e y 1apenberger '((/*, el uso de

ensambles de modelos meteorológicos para la predicción deinundaciones, se está convirtiendo en una actividad

ampliamente utili+ada. %dicionalmente, este tipo demetodologas está siendo implementada en "éxico en el@nstituto de @ngeniera de la ?A%" Rodrgue+#Rincón et al.'()'*. 4a filosofa se basa en estimar A#mapas de inundación

para un solo evento de tal suerte que se puede proveer unamedida de la confiabilidad de la información generada.

!n este trabajo se utili+a esta misma metodologa, que

contempla la aplicación de un modelo lluvia#escorrenta, y lageneración de un mapa de inundación por medio de un unmodelo numérico unidimensional.

4a importancia de los mapas de inundación consiste en que através de ellos, es posible planificar estrategias para la toma de

decisiones durante la emergencia. %demás, es posible su suo para la generación de sistemas de alerta temprana y evaluación

de da5os.

4a caracteri+ación de un solo evento con una serie de

hidrogramas posibles, permite una estimación probabilsticade mapas de inundación. !ste es un paso importante hacia una

mejor comunicación social del riesgo para las comunidadesafectadas, tal y como lo se5alan Rayner et al. '((B*.

ESTIMACIÓN DE MAPAS DE INUNDACIÓN CON UNA PROBABILIDAD DE

OCURRENCIA EN LA CUENCA DEL RÍO USUMACINTA, TABASCO

1aredes Cictoria 1edro Aoé, 1edro+o#%cu5a %drián, Rodrgue+ Rincón Duan 1ablo,

$omngue+ "ora Ramón y Eernando -on+ále+ Cillareal

@nstituto de @ngeniera, ?niversidad Aacional %utónoma de "éxico, 8d. ?niversitaria, 8oyoacán, (:B)(, $.E.,

"éxico

11aredesCFii.unam.mx, , %1edro+o%Fii.unam.mx, DRodrigue+RiFii.unam.mx R$omingue+"Fii.unam.mx

E-on+ale+CFii.unam.mx





?na ventaja de este tipo de análisis consiste en la mejora delas estrategias de gestión del riesgo por inundación, por

ejemplo, limita la generación de falsas alarmas.

!l objetivo principal de esta investigación consiste enreproducir el evento de inundación del '((0, en la cuenca del

rio ?sumacinta, por medio de un marco de trabajo probabilstico. 1ara ello, se utili+aron datos reales de precipitación asociados a este evento, los cuales sirvieron paradeterminar diversas avenidas asociadas por medio del empleo

de un modelo lluvia#escurrimiento. 4os hidrogramasresultantes, representan las condiciones de for+amiento para elmodelo hidrodinámico en una dimensión, a través del cual se

estiman los diferentes mapas de inundación. 4a generación de A#mapas de inundación para el evento, permiten cuantificar la

incertidumbre asociada a la predicción.

4a organi+ación del trabajo es como sigueG la Sección '

proporciona una descripción del área de estudio, la Sección < presenta una descripción de la metodologa utili+ada. !n lasección :, se introducen la configuración y validación demodelos, la Sección B presentan los hidrogramas estimados

para el evento junto con los resultados hidrodinámicos

asociados. 1or 6ltimo, las conclusiones y el futuras lneas detrabajo se resumen en la Sección >.

2. r!" d! !#tudio

!l estado de &abasco representa una de las regiones másvulnerables ante fenómenos hidrometeorológicos extremos. !l

cauce más importante del estado es ro ?sumacinta, que tienedos derivaciones al -olfo de "éxico, una identificada como elro 1ali+ada que descarga en la 4aguna de &érminos, y otraconocida como ro San 1edro#San 1ablo en el municipio de

8entla, el cual descarga en el -olfo de "éxico.

!l ro ?sumacinta es de los ros más caudalosos de "éxico y

tiene una capacidad de descarga de 0,B(( m<

Hsaproximadamente 8IA%-?%, '()(*. !n esta región del-olfo se presentan mareas en régimen micromareal J (,> mrango medio de las mareas de primavera* y oleaje de peque5aamplitud media 7s K) m*. 4a temperatura media en &abasco

es entre ':#'0 L 8, con un clima influenciado por una intensatemporada lluviosa septiembre#diciembre*, en combinacióncon la incidencia de los huracanes y las tormentas que llegandesde el Aorte. 4a humedad relativa fluct6a entre 0(M # 0>M

y la nubosidad es alta la mayor parte del a5o. 4a región tienela más alta tasa de precipitación media en "éxico, con un

promedio entre '#< m H a5o.

4a Eigura ) presenta la región de estudio compuesta por el ro?sumacinta desde la frontera con -uatemala, hasta laincorporación con el ro -rijalva antes de su desembocaduraal -olfo de "éxico.

!xisten varias +onas urbanas y localidades a lo largo de amboslados del ro ?sumacinta, principalmente en los municipios de8entla, "acuspana y Donuta, los tres dentro del estado de

&abasco. %demás, existen +onas con instalaciones industrialesasociadas a la empresa nacional de petróleo 1!"!N*. 1or lotanto, las graves inundaciones pueden causar un gran impactosocio#económico en esta región. $e hecho, en '((0, estas

áreas se vieron gravemente afectadas por varias tormentasasociadas a intensas lluvias generando una inundación

extrema en el cuenca baja del rio ?sumacinta ver la Eigura'*.

Figura 1. Imagen de satélite de la zona de estudio y su ubicación

en relación con el Golfo de México.

Figura 2. Imágenes de satélite de la inundación 200 !"#$# %

G$F&' (es)uesta (á)ida*.

$. M!todo%o&'"

4a metodologa empleada está compuesta por mediciones de precipitación en campo, un modelo hidrológico para laestimación de escorrenta, elevación topográfica a partir de

una nube de puntos 4i$%R @A!-@, '((0* y un modelonumérico unidimensional.

4a Eigura < presenta el $!" de toda la cuenca, con una

resolución espacial de B( metros, también se muestran lasestaciones de medición la precipitación en distintos puntos dela cuenca. 4a superficie estimada de esta cuenca es ':,B((





;mO, con una precipitación media anual de '==,<<' mm. 4acuenca se caracteri+a fsicamente por terrenos planos con una

pendiente media del <.BM, con alta capacidad deescurrimiento.

Figura +. #* Muestra la definición de la cuenca en el r,o )rinci)al'subcuencas y Modelo -igital de le/ación 0m. * Muestra la

ubicación de las estaciones de aforo.

4a Eigura : presenta el diagrama de flujo de la metodologaimplementada, en la que se describe la variación de

parámetros libres en el modelo hidrológico, con el fin delimitar la incertidumbre asociada a la caracteri+ación de larelación lluvia#escurrimiento.

!l perodo seleccionado va desde %gosto hasta Ictubre de'((0, periodo en el que se observaron varias tormentas que

produjeron escurrimientos considerables que a su ve+

ocasionaron inundaciones. 4a avenida más importante del periodo se presentó a principios del mes de Ictubre en dondese presentaron mapas de inundación considerables()H(0H'((/ # ))H)(H'((0*, ver Eigura '.

4a lluvia observada, se produjo principalmente por la presencia de frentes fros, que se mantuvieron estacionarios enla región durante un promedio de cuatro das. $e acuerdo a los

registros de datos del Servicio "eteorológico Aacional de"éxico, la precipitación máxima diaria para el periodo seregistró por encima de '>( mm, mientras que la precipitación

acumulada para las =' horas del )/ al ') de Ictubre se estimósuperior a 0)( mm.

Figura . structura de la metodolog,a )ro)uesta )ara la

estimación de ma)as de inundaciones )robabil,sticos.

!sta metodologa permite la generación de A#mapas deinundación para este evento, se anticipa el uso de estainformación para la delimitación de la incertidumbre asociadaa la generación de mapas de inundación y áreas afectadas en la

región de estudio.

$.1 Mod!%o (idro%ó&ico

8on el propósito de determinar el caudal generado durante el periodo seleccionado, se utili+ó el programa "odelo para1ronóstico de !scurrimiento "1!* desarrollado en el@nstituto de @ngeniera de la ?niversidad %utónoma de "éxico

?A%"*. !sta herramienta estima los escurrimientos de unacuenca mediante un modelo de parámetros distribuidos, esdecir en los que la producción del escurrimiento se estima para

una malla de cálculo $omingue+ et al., '((0*.!sta herramienta cuenta con una base numérica simplificadaen mallas y ha sido desarrollado para estimar los procesos de

precipitación#escurrimiento dentro de los sistemas de cuencas,

y es similar a la presentada por 8luc;ie et al. '((>*.

!l método de n6mero de curva se basa en la ecuación de balance hdrico y la ra+ón entre el volumen de escurrimiento

directo y el escurrimiento potencial máximo, que indica que esigual a la ra+ón entre la infiltración real y la infiltración

potencial máxima. !ste método tiene su base en el del

Servicio de 8onservación del Suelo S8S* con unamodificación que permite la consideración de procesos desecado en el suelo después de la ocurrencia de lluvia.

4os parámetros de entrada para determinar una curva de

escurrimiento sonG el grupo hidrológico del suelo, uso delsuelo, edafologa y vas de circulación dentro de la cuenca.

4a Eigura B presenta la definición espacial de estos parámetrosen la región de estudio seleccionado.

#*

*





Figura . #* Muestra en la )arte su)erior el uso del suelo. "*

Muestra la dafolog,a.

4a ecuación de balance de hdrico y los parámetros

correspondientes se expresan como sigueG

)*

'*

<*

$onde P es la precipitación, P e la precipitación efectiva, I a esla abstracción inicial, F

a es la abstracción acumulada, S es el

potencial máximo del suelo de retención de la humedaddespués del inicio del escurrimiento y λ es el factor de escala

de la pérdida inicial. !l valor de λ se relaciona a la infiltraciónmáxima potencial en la cuenca. % través de la combinación delas ecuaciones )* # <* y que expresa la abstracción inicial I a*

por (.'PS tenemosG

.²

. (4)

$onde, el valor de S Qcm es determinado porG

.

(5)

8A es el n6mero de curva de escurrimiento, seg6n lo definido por el $epartamento de %gricultura de los !!.??. ?S$%,)/0B*. 4os valores asignados para este parámetro varan desde<( a )((, donde los n6meros peque5os indican potencial de

escurrimiento bajo, mientras que las grandes cifras indican unaumento en el potencial de escurrimiento. 1or lo tanto, la

permeabilidad del suelo es inversamente proporcional aln6mero de curva seleccionada.

!l modelo incluye un parámetro para reproducir los efectos dela evaporación en la saturación del suelo F x*. !ste parámetroes 6til cuando el evento a ser reproducido dura varios das. !l

cálculo del escurrimiento en la cuenca se lleva a cabosiguiendo el método de 8lar;, que resume el escurrimiento

estimado en cada celda para calcular el hidrograma generalver Eigura >*.

Figura 3. structura del modelo 4idrológico.

!l análisis de sensibilidad de parámetros libres se llevó a cabo

de acuerdo con los experimentos numéricos presentados en la&abla ). !n la que se aprecia que la variación fue consideradasólo para los factores de escala correspondientes.

4a Eigura = presenta los hidrogramas estimados de esteanálisis de sensibilidad para la precipitación registrada duranteel periodo seleccionado de '((0.

!l uso de estos hidrogramas permite limitar la incertidumbregenerada en el modelo hidrológico, dado que estima las

bandas de confian+a asociadas a un escurrimiento.

%*

2*





5abla 1. #nálisis de sensibilidad con el modelo 4idrológico.

Figura 6. 7idrogramas )robabil,sticos asociados al e/ento de

200' 7G8)romedio !azul*' 7G8máximo !ro9o* y 7G8m,nimo

!/erde*' estimados mediante el análisis de sensibilidad del modelo4idrológico.

$.2 Mod!%o (idrodin)*ico

!l modelo hidrodinámico unidimensional resuelve las

ecuaciones promediadas de Saint Cenant para flujo permanente y no permanente 7ec#R%S, )///*. 4aherramienta numérica resuelve las ecuaciones en direccióndel flujo dentro del dominio que representa a la región deestudio. %guas arriba el dominio del ro ?sumacinta está

limitado a partir del punto conocido como 2oca del 8erro enla frontera con -uatemala, cerca de la localidad de &enosique,&abasco. "ientras que aguas abajo la frontera está definida

por la desembocadura del ro al -olfo de "éxico.

4a Eigura 0a presenta las caracteri+ación geométrica delsistema junto con las condiciones de frontera establecidas. 4a

Eigura 0b indica con puntos la ubicación de la entrada delhidrograma en la estación de 2oca de 8erro, ladesembocadura del rio ?sumacinta al -olfo de "éxico y lasderivaciones del ?sumacinta a través de los ros 1ali+ada y

San 1edro#San 1ablo.

$ebido al gran tama5o de la región de interés, se combinan unmodelo hidrodinámico de flujo unidimensional y un modelo

de procesamiento de datos de Sistemas de @nformación-eográfica S@-*.

!l dominio de la +ona del estudio esta discreti+ado en mallas

cuadradas para el cálculo de las áreas de inundación. Se hareconocido que en las llanuras de inundación de ros, laresistencia hidráulica puede ser dividida conceptualmente envarias +onas. 1or ejemplo, "ason et al. '((<* utili+aron datos

4i$%R para generar fricción distribuida mapas. !n esteestudio, la rugosidad se define en función de la vegetación delterreno.

$e acuerdo con las recomendaciones del 8omité detecnologas para el mapeo de inundaciones '((=* y aquellas

propuestas por 1rinos et al. '((0*, la resolución seleccionada para el $!" es de B( metros. 8on lo que se aprovecha al

máximo la altimetra láser.

Figura .a* s:uematización geométrica del dominio de cálculo;

b* Ilustración del cálculo con los datos inter)olados <i-#(. <os

c,rculos de colores son las condiciones de frontera del modelo.

Perdida

Inicial

(λ)

Retención

Potencial

(fs)

1 0.1 0.1 1

2 0.1 0.5 1

3 0.1 1 1

4 0.1 2 1

5 0.1 3 1

6 0.1 5 1

7 0.5 0.1 1

8 0.5 0.5 1

9 0.5 1 1

10 0.5 2 1

11 0.5 3 1

12 0.5 5 1

13 1 0.1 1

14 1 0.5 1

15 1 1 1

16 1 2 1

17 1 3 1

18 1 5 1

PARAMETROS DE PERDIDA

FACTORES DE ESCALA

F.Olvido

( fx)No





+. R!#u%t"do#

!l modelo numérico empleado en este trabajo, representa lasimplificación de los principales procesos fsicos necesarios

para asimilar y distribuir las áreas inundables en una llanura.

4a Eigura / presenta los mapas de inundación estimados para

los hidrogramas que reproducen el evento de '((0. !l panelsuperior muestra el resultado de la envolvente máxima, el

panel medio presenta los resultados para la envolvente

mnima, mientras que el panel inferior ilustra el hidrogramamedio. 4os tres mapas de inundaciones se presentan en elmismo instante de tiempo, después que se transitaron losflujos máximos en el ro ?sumacinta. 1or otra parte, el

recuadro anexo en cada resultado presenta la +ona deafectación observada durante el evento.

% pesar de que existen diferencias significativas en las áreas

afectadas en los hidrogramas inferior, superior y medio, esinteresante observar que los tres resultados muestranvulnerabilidad a las inundaciones en las mismas áreas.

4a +ona más afectada en este ejercicio numérico se encuentra principalmente a la cuenca media y baja del ro ?sumacinta.!stas +onas, son desde luego las más afectadas durante elevento de acuerdo a la imagen de satélite.

4as diferencias entre el tama5o de las +onas inundadas con loshidrogramas probabilsticos, indican que efectivamente la

incertidumbre en el proceso de modelación hidrológica se propaga hacia la estimación de un área afectada.

4a diferencia observada en un solo evento extremo, resaltan la

importancia de incorporar mapas de inundación probabilsticos para facilitar la comunicación de los riesgos deinundación en las comunidades locales.

8abe resaltar que existen otras fuentes de incertidumbreasociadas al proceso de modelado de una inundación. 4ascuales pueden ser significativas. 1or ejemplo, la geometra del

sistema incluyendo estructuras de defensa de inundaciones*9 posibilidad de fallas en la infraestructura diques o bordos deseguridad de los desages*, las caractersticas del sistema porejemplo, rugosidad*, y en las limitaciones de los modelosdisponibles para representar plenamente los procesos por

ejemplo la superficie y sub#superficie de los procesos de flujoen la generación de inundaciones y enrutamiento*.

% pesar de las incertidumbre identificada, es posible afirmar

que la metodologa propuesta es 6til para reproducir lascondiciones observadas durante un fenómeno extremo encampo. 4os resultados obtenidos son lo suficientementesatisfactorios para reali+ar otros diagnósticos de operación del

sistema, tanto en condiciones normales como en condicionesextremas.

$e la misma forma, esta metodologa es un buen principio para estimar los efectos de otro tipo de medidas de manejo de

inundaciones, como forestación de la cuenca o en generalcambio en el uso del suelo.

Figura =. Ma)as de inundación )robabil,sticos estimados. n el

)anel su)erior con el 4idrograma máximo' en el )anel de en

medio con el 4idrograma m,nimo y en el )anel de aba9o con el

4idrograma )romedio.

. Conc%u#ion!#

4a modelación de inundaciones de ros en regiones muy planas requiere una representación precisa de los procesosfluviales, as como una mayor cantidad de datos de estaciones

hidrológicas.

1or lo tanto, esta investigación representa un primer esfuer+oen "éxico, que tiene como objetivo el desarrollo de un





enfoque integrado para la generación de mapas de inundaciónconfiables. 4a metodologa, dise5ada para reducir y limitar

algunas de las incertidumbres en los resultados, estácompuesta por mediciones de precipitación, un modelohidrológico, datos 4i$%R y un modelo de inundación.

!l propósito de la investigación es evaluar la propagación dela incertidumbre en una cascada de modelos. 1ara ello, se

utili+aron datos medidos de precipitación durante un eventoextremo. $iferentes hidrogramas fueron estimados a partir de

un análisis de sensibilidad de parámetros libres en el modelohidrológico, se generarón A#hidrogramas para un eventodeterminado asociados a una probabilidad de ocurrencia.

4as variaciones inducidas en el modelo hidrológico secentraron principalmente en el nivel de infiltración y laclasificación de uso del suelo dentro de la cuenca. Se observóque estos pueden causar variaciones significativas en la

descarga total estimado para el ro.

4os hidrogramas resultantes se emplean como insumos para el

modelo numérico unidimensional para caracteri+ar lainundación, lo que permite la generación de A#mapas deinundación para un evento extremo. 4os resultados indicanuna sensibilidad de la región para la caracteri+ación de lluvia#escurrimiento de los datos de precipitación reales. 4as

diferencias se identifican en términos del tama5o de las áreasafectadas estimadas por el modelo unidimensional.

4a metodologa utili+ada reprodujo con éxito las condicionesobservadas en la cuenca del ro ?sumacinta durante '((0. $eesta manera, es posible afirmar que la generación de mapas deinundación más confiables es posible, lo que redundará en una

mejor comunicación del riesgo de inundación a la población.!s decir, la metodologa presentada hace énfasis en la

prevención de este tipo de desastres.

4as diferencias observadas en el tama5o de área de inundaciónestimada para un evento extremo, resaltan la importancia de lageneración de mapas de inundación probabilsticos para unmejor manejo de este tipo de desastres.

%unque la metodologa integrada utili+ada, está dise5ada parareducir y limitar las incertidumbres, debe notarse que hayfuentes adicionales de incertidumbres en el proceso de

modelado de un evento de inundación, que también podranser significativos.

!l análisis y evaluación de esta cuenca todava está en marcha,

por lo que en publicaciones posteriores se utili+arán losavances presentados para evaluar la sustentabilidad de

propuestas de solución estructurales bordos de protección,dragado de ros, etc.* que pudieran ser aplicadas para el

manejo y mitigación de inundaciones en los próximos a5os.

-. A&r"d!ci*i!nto#

4os autores extienden un amplio agradecimiento al @nstitutode @ngeniera de la ?A%" por el apoyo financiero otorgado através del Eondo de 8olaboración @nternacional 1royecto'<)=.

. R!/!r!nci"#

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AMH XXII C ONGRESO N ACIONAL DE H IDRÁULICA


UN CRITERIO PARA EL DISEÑO DE ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS

VERTEDORAS DE CUNETAS EN CAMINosXelhuantzi Ávila Onésimo Rafael, Valdez Izaguirre Isis Ivette y Pérez Meza Edgar

Universidad ut!noma Metro"olitana, Mé#i$o

rafas#elhuan%hotmail&$om, ii'valdez'i%hotmail&$om, mi(ami(ase%gmail&$om

Introducción

Este tra)a*o "resenta la ela)ora$i!n de "ar+metros tiles "arala $onse$u$i!n de "roye$tos y o"era$i!n de una estru$turahidr+uli$a -ue "or mu$ho es el m+s en$ontrado "or (il!metrore$orrido en $aminos de todo ti"o en las redes $arreterasmundiales, -ue $onsiste esen$ialmente en una estru$turavertedora -ue liga o une las $unetas o $analiza$iones$ole$toras de agua de lluvia -ue $ae en ellas a orilla de las$arreteras a otra $analiza$i!n transversal al $amino -uedesalo*a el agua fuera de su terra"lén&

Para realizar el "resente estudio en o"ini!n de los autores deeste tra)a*o, no e#isten $riterios ade$uados "ara el dise.o deestru$turas hidr+uli$as vertedoras de $unetas en $aminos "arael uso del ingeniero "roye$tista -ue se dedi$a a dise.ar o)rasde drena*e $aminero&

El o)*etivo del tra)a*o es "resentar las gr+fi$as adimensionaleso)tenidas de las medi$iones realizadas en la)oratorio y en$am"o "or los autores, as/ $omo, las e$ua$iones de a*uste delmodelo de la estru$tura -ue "ermitan determinar su an+lisis,

"roye$to y revisi!n&

El estudio $ontem"la el he$ho de -ue todo el gasto drenado

ser+ $ondu$ido a través de la estru$tura hidr+uli$a vertedoraha$ia lugares -ue no "ongan en "eligro el terra"lén del $amino "or el agua desalo*ada0 esto se logra $on $analiza$ionesllamadas $omnmente lavaderos&

Descripción de ! estructur!

1as estru$turas hidr+uli$as vertedoras de $unetas en $aminosse $onstruyen so)re los lados de la $arretera en terra"lén o de$ortes en )al$!n0 en los lados interiores de las $urvashorizontales del $amino, $uando $orres"onden a se$$ionestam)ién en terra"lén& En tramos en tangentes suelendis"onerse a $ierta longitud -ue es en fun$i!n entre otros

"ar+metros de la "endiente longitudinal de la v/a terrestre ydel régimen de "re$i"ita$i!n "luvial en la zona&

Estas estru$turas re$i)en el agua de $analiza$iones llamadas$unetas y la $ondu$en o en$auzan a otra $analiza$i!n o tramofinal de )a*ada $onstruido de mam"oster/a o $on$reto0 estaltima $analiza$i!n se $onstruye transversalmente al $amino,en los taludes o terra"lenes eliminando el agua hasta llevarla alugares donde la erosi!n no "ueda afe$tarlo, fuera de suterra"lén& 2a)e men$ionar -ue las $unetas son $anales

"aralelos al e*e del $amino -ue se $onstruyen en los )ordes dela $orona, al "ié del talud del $orte y $uya fun$i!n es re$oger yeliminar "or gravedad las aguas "luviales -ue le llegan desde

el talud del $orte y desde la zona "avimentada del $amino0 "ara lograr esta re$ole$$i!n de las aguas, la su"erfi$ie "avimentada de)er+ tener una ligera "endiente transversal3)om)eo de la $ar"eta4 ha$ia la $uneta -ue generalmente $u)retoda la longitud del $orte manteniendo "endiente longitudinalen el sentido del e*e del $amino& s/ el agua se desv/amediante la estru$tura hidr+uli$a vertedora en alguna $a.ada obajo en el -ue "ueda eliminarse el agua sin "eligro de erosi!nmediante los lavaderos&

Una defini$i!n t/"i$a, $ontenida en los manuales $arreteros de

la estru$tura hidr+uli$a vertedora de $unetas en $aminos es5Unión del lavadero con la cuneta en forma de arco o medianteuna transición de 45 grados con respecto al eje del lavadero yen abanico en la intersección del lavadero con el acotamiento

que tenga pendiente de manera que se permita encauzar elagua rápidamente a la entrada del lavadero&

En las figuras 6, 7 y 8 se "resentan las varia)les geométri$asde la estru$tura hidr+uli$a vertedora de $unetas en $aminos, la

"lanta t/"i$a de di$ha estru$tura, un $orte segn su e*elongitudinal y una "ers"e$tiva de su dis"osi$i!n en una$arretera&

Ecu!ciones "ue ri#en e co$port!$iento de

%u&o en ! 'on! de in%uenci! ! ! estructur!(idr)uic! *ertedor! de cunet!s en c!$inos

En la zona adya$ente aguas arri)a de la estru$tura en estudio,en la $uneta del $amino, e#iste un flu*o es"a$ialmente variadoen el -ue el $audal en ella aumenta en la dire$$i!n delmovimiento de)ido al $ontinuo a"orte del agua de lluvia so)rela $arretera& Esto es, el gasto var/a en forma $re$iente en ladire$$i!n del flu*o y se generan modifi$a$iones en su $antidadde movimiento y energ/a, $on un $om"ortamiento m+s$om"li$ado -ue si fuese $on gasto $onstante, siendo el

"rin$i"io del momentum el -ue rige el flu*o hidr+uli$o0 lae$ua$i!n -ue go)ierna el flu*o, en su e#"resi!n m+s $omn es5

76

7

F FF F −

−−

=

dx

dQ

gA

Q

f

dx

dy

α

364

donde

f "endiente de la l/nea de energ/a,

F FF F nmero de 9roude, "endiente del $anal o $uneta,dQ gasto -ue ingresa en una distan$ia dx ,

A +rea transversal del $anal o $uneta, g a$elera$i!n de la gravedad&





!

Figura 1. Vista en planta de la estructura vertedora

"

Figura 2. Corte longitudinal A – A de

la estructura vertedora

Figura 3. Disposición en una carreterade la estructura vertedora

En la "r+$ti$a $omn, se sim"lifi$a el $+l$ulo de la e$ua$i!n 6su"oniendo -ue en la zona de la $analiza$i!n en la $uneta, yantes de ingresar el agua a la estru$tura hidr+uli$a vertedora de$unetas en $aminos el flu*o del gasto o)tenido "or métodoshidrol!gi$os ade$uados es uniforme y se "uede realizar $onalguna e$ua$i!n de resisten$ia $omo la de #anning & En este

"unto, los autores de este tra)a*o no "ro"onen algn "ro$edimiento, $onsideran lo -ue $omnmente se usa en la "r+$ti$a "rofesional& 2on di$ha e$ua$i!n y el gasto de dise.ose o)tiene el tirante en la $uneta&

En la zona donde termina la $analiza$i!n del flu*o o $uneta e

ini$ia la des$arga lateral del agua donde se estru$turahidr+uli$a vertedora de $unetas en $aminos, motivo de esteestudio, y mostrada en las figuras 6, 7 y 8, e#istir+ un flu*ogradualmente variado de gasto de$re$iente desde la desvia$i!ndel $audal ha$ia una $analiza$i!n, me*or $ono$ido en elam)iente $aminero $omo lavadero&

En el $aso m+s general, el e*em"lo tradi$ional del flu*o en$anales de gasto de$re$iente es el vertedor lateral -ue se$onstruye so)re el )ordo de un $anal o de un $ondu$to$ole$tor o al$antarilla, "aralelo al flu*o "rin$i"al, $aso an+logo

al -ue nos o$u"a en este estudio& 1a e$ua$i!n de la energ/a esla m+s ade$uada "ara analizar el flu*o es"a$ialmente variadodonde el $audal de$re$e "or la salida lateral del gasto, as/, "araun $anal "rism+ti$o $uando el +ngulo de su in$lina$i!n es

"e-ue.o la e$ua$i!n es5

76

7

F FF F −

+−

=

dxdQ

gA

Q f

dx

dy

α

374

Esta e$ua$i!n a"orta elementos "ara el $+l$ulo del$om"ortamiento del flu*o en lo -ue se $ono$e $omo vertedoreslaterales en $anales, -ue ser/a el "atr!n $ara$ter/sti$o de lasestru$turas hidr+uli$as vertedoras de $unetas en $aminos, unavariante de esta e$ua$i!n est+ dada "or la e$ua$i!n5

( ) :&67;<6&6 d

Q ! = 384

donde ! longitud horizontal -ue al$anza el agua a la entrada de

un vertedor lateral en un $anal re$tangular, en m,

d tirante normal en el $anal, en m&

Esta e$ua$i!n se a"li$a "ara vertedores laterales en $analesre$tangulares, lo $ual "uede ser lo m+s a"ro#imado a $analestriangulares $omo es la forma de las $unetas en nuestroterritorio na$ional, sin em)argo no es la id!nea "ara sua"li$a$i!n en las estru$turas -ue nos o$u"an&

Para o)tener una e$ua$i!n ade$uada, se realizaron medi$ionesen un modelo hidr+uli$o de geometr/a ade$uada de laestru$tura hidr+uli$a vertedora de $unetas en $aminos "arao)tener gr+fi$as adimensionales y e$ua$iones -ue rela$ionan

"ar+metros -ue fa$iliten su dise.o&

Estudio en un $odeo (idr)uico

1a $om"le*idad en la a"li$a$i!n inmediata de las e$ua$ionesmen$ionadas anteriormente "ara un dise.o o revisi!n de lasestru$turas hidr+uli$as vertedoras de $unetas en $am"o o)ligaa en$ontrar un método ade$uado "ara ello& Para tal efe$to se$onstruy! un modelo hidr+uli$o e#"erimental donde seefe$tuaron medi$iones, las $uales se $orro)oraron en $am"oen estru$turas reales y $on su a*uste "ro"or$ionar gr+fi$astiles&

El estudio se realiz! en "r+$ti$as de la)oratorio de hidr+uli$a "ara $ursos de o)ras hidr+uli$as en la Universidad ut!nomaMetro"olitana Unidad Izta"ala"a y se efe$tu! en un $anal de=&=> m de an$ho y ? m de longitud, instrumentado "ara variarsu "endiente y a)aste$ido "or un sistema de )om)eo $onretorno de agua& @e realizaron varios ensayos $on diferentes

"endientes en la $analiza$i!n -ue re"resenta una $uneta, lasvaria)les $onsideradas son5

! longitud horizontal -ue al$anza el agua a la entrada dela estru$tura hidr+uli$a vertedora de $unetas en$aminos, o longitud de $laro de la entrada a laestru$tura hidr+uli$a vertedora de $unetas en $aminos,en m&

$ velo$idad en la $uneta, en m;s&

Aerra lén

1avadero





El tirante m+#imo $onsiderado en las $unetas es de =&8= m,-ue es el re$omendado en es"e$ifi$a$iones relativas yre"resentado en modelo $omo de =&=8 m $on una rela$i!n dees$alas de 6=& 1a rugosidad de este modelo de estru$turashidr+uli$as vertedoras en $aminos, es de =&=6?, resultando larugosidad en "rototi"o segn la teor/a de modelos de =&=76,valor t/"i$o "ara re$u)rimientos de mortero -ue es el utilizado

en ti"o de estru$turas&

1as varia)les anteriores se midieron "ara geometr/astriangulares de $unetas "rism+ti$as $on lados -ue su)tienden+ngulos de B=C, <=C, y 67=C, donde "ara el +ngulo de B=C ellado del $amino es el in$linado y el lado e#terior es verti$al,+ngulos m+s usuales en este ti"o de $analiza$iones o $unetasen $aminos&

En una "rimera $orrida de ensayos en la)oratorio hidr+uli$o se$om"ro)! -ue la transi$i!n de ?:C res"e$to al e*e del lavaderono influye en el $om"ortamiento lo$al del flu*o al in$idir de la$uneta a la estru$tura hidr+uli$a vertedora, "udiendo en losestudios en modelo "res$indir de tal transi$i!n& 1os ensayos sehi$ieron $on una transi$i!n a ?:C y sin ella, resultando

medi$iones iguales, esto se de)e a las "endientes fuertes de loslavaderos en los terra"lenes&

1as varia)les se agru"aron en los siguientes "ar+metrosadimensionales "ara analizar su $orrela$i!n gr+fi$a5

,( ) 7;6

b A g

$ ,

d

!

donde5b an$ho m+#imo de la su"erfi$ie li)re del agua de

la se$$i!n transversal de la misma, en m,

( ) 7;6

b A g

$ nmero de 9roude&

1os medi$iones e#"erimentales y valores o)tenidos de los "ar+metros adimensionales durante los diferentes ensayos se "resentan en la ta)la 6, en la -ue se muestra tam)ién elresultado del "ar+metro ! $al$ulados $on la e$ua$i!n 8&

1as e$ua$iones de dise.o de la estru$tura hidr+uli$a vertedorade $uneta en $aminos, segn este estudio y de a$uerdo $on lafigura ? son5

Para B=C5 >7=<&6

:=>D&=+

=

F FF F

ed ! 3?4

Para <=C5

8:6>&6

?D?:&=+

=

F FF F

ed !

3:4

Para 67=C5 7D?8&6

>?<?&=+

=

F FF F

ed ! 3B4

i$has e$ua$iones servir/an "ara el $+l$ulo de la longitud!"tima de entrada y de su $a"a$idad de desalo*o del agua,evitando el uso de un arreglo hidr+uli$o demasiado$om"li$ado&

Tabla 1 Resultados experientales

θ Fo& Q

m8;s

d

m

!

m F !%d

!, m

e$& 8

B= 6 =&==7 =&===8B= =&=86 =&=B: =&<== 7&6 =&=<>

7 =&==7 =&===6:= =&=7= =&=:? 6&88= 7&D =&=D<

8 =&==7 =&===6B= =&=7= =&=B7 6&?8= 8&6 =&=>?

? =&==7 =&===6:= =&=6> =&=B6 6&D== 8&? =&=<7

: =&==7 =&===6B= =&=7= =&=:> 6&?8= 7&< =&=>?

B =&==8 =&===68= =&=6D =&=BD 7&=== ?&6 =&=<6

D =&==8 =&===6BB =&=6D =&=D? 7&6B= ?&? =&666

> =&==8 =&===8== =&=77 =&6=B 7&8D= ?&> =&68B

< =&==? =&===6:= =&=6B =&=D7 7&7D= ?&: =&66=

6= =&==? =&===6B= =&=6D =&=DB 7&76= ?&: =&6=D

66 =&==? =&===?>= =&=7B =&67= 7&7>= ?&B =&6D=

67 =&==? =&===7BB =&=7= =&6=: 7&::= :&8 =&68<

<= 68 =&==6 =&====88 =&=68 =&=88 =&=DB 7&: =&=88

6? =&==7 =&====>= =&=6B =&=?: =&<B7 7&> =&=:<

6: =&==7 =&====8? =&=68 =&=?7 6&=B= 8&7 =&=886B =&==7 =&====B= =&=6B =&=:: 6&66= 8&? =&=?8

6D =&==? =&====68 =&==B =&=7> 6&D8= ?&D =&=?6

6> =&==: =&====:? =&=67 =&=:D 6&B>= ?&< =&=B?

6< =&==: =&====D7 =&=68 =&=BD 6&D6= :&7 =&=D8

7= =&==D =&====7D =&==< =&=?< 6&D>= :&D =&=:6

76 =&==D =&====D= =&=67 =&=BD 6&><= :&? =&=DB

67= 77 =&==6 =&====?= =&=67 =&=8D =&B:= 8&6 =&=?B

78 =&==? =&===66= =&=67 =&=>B 6&B== B&< =&66>

7? =&==: =&====B= =&==< =&=D6 6&DD= D&B =&=<>

7: =&==7 =&====:= =&=66 =&=:6 6&=D= ?&< =&=B<

7B =&==? =&====D= =&=6= =&=BD 6&::= B&? =&=<D

F FF F

F G 6&8:6> ln3 !%d 4 H =&?D?:

F G 6&>7=< ln3 !%d 4 H =&:=>D

F G 6&7D?8 ln3 !%d 4 H =&>?<?

=&=

=&:

6&=

6&:

7&=

7&:

8&=

6&> 7&> 8&> ?&> :&> B&> D&> d ! ;

Figura ! Representación gr"#ica de los puntos experientales

con los par"etros adiensionales $ el a%uste de las

curvas obtenidas para dise&ar las estructuras

'idr"ulicas vertedoras de cunetas en cainos





Es $onveniente a$otar las gr+fi$as de a$uerdo $on los "untosensayados "ara su "osi)le utiliza$i!n, de a$uerdo $on lassiguientes o)serva$iones5• Para +ngulos -ue su)tienden los lados de las $unetas

ensayadas de B= grados, los resultados son v+lidos "ara "endientes menores de ? "or $iento, "ara nmeros de9roude menores de 7&:: y "ara tirantes menores o iguales

de =&8= m&• Para +ngulos -ue su)tienden los lados de las $unetas

ensayadas de <= grados, los resultados son v+lidos "ara "endientes menores -ue D "or $iento, "ara nmeros de9roude menores de 6&>= y tirantes menores o iguales de=&6: m&

• Para +ngulos -ue su)tienden los lados de las $unetasensayadas de 67= grados, los resultados son v+lidos "ara

"endientes menores -ue ? "or $iento, "ara nmeros de9roude menores de 6&:: y "ara tirantes menores o igualesde =&68 m&

Estudio en c!$po

2on el fin de mostrar la )ondad de los resultados de la gr+fi$a

o)tenida y "ro"or$ionar un $riterio e#"edito y $onfia)le "arael $+l$ulo de los "ar+metros hidr+uli$os en la zona de laestru$tura hidr+uli$a vertedora de $unetas en $aminos se

)us$aron datos de estru$turas en "rototi"o -ue "ermitieran$orro)orar la informa$i!n "ro"or$ionada&

$ontinua$i!n se muestran $omo e*em"los de a"li$a$i!n "ara$asos reales de estru$turas hidr+uli$as vertedoras de $unetasde $aminos5

Punto de estudio 2 E

ngulo, en grados-ue su)tienden loslados de la $uneta

B= 68B 67= 67: 67:

! , en m=&6D =&8= =&D= 8&?= 6&8=

d , en m =&=< =&=8 =&67 =&=D =&7?

, en "or $iento 6 : > 7 7

$ , en m;s =&?8 6 6&<< =&B< 6&?7

F FF F =&B? 7&D> 7&:< 6&6D 6&86

! , en m o)tenida$on las gr+fi$as5

=&6B< =&8= =&BB 8&?6 6&86

U)i$a$i!n del lugar en estudio5 En el $ru$ero 2arretera 9ederal Mé#i$o $a"ul$o $on

tramo Xo$hite"e$H l"uye$a, En Jm 6=< de la uto"ista Mé#i$oH $a"ul$o En Jm

6=< de la uto"ista Mé#i$oH $a"ul$o,2 En el Jm ? 2ru$ero tla$holoaya H Emiliano Ka"ata a

Lo*utla, En el Jm :? de la uto"ista Mé#i$oH 2uernava$a,E En el Jm :? de la uto"ista Mé#i$oH 2uernava$a&

O)serva$iones a los lugares estudiados5urante la ins"e$$i!n de los lugares, las $analiza$iones en las$unetas y en las estru$turas hidr+uli$as vertedoras de las$unetas se en$ontra)an se$as, "ero "resenta)an huellasevidentes de los niveles del agua "or el efe$to de las lluviasre$ientes0 estos niveles se aso$iaron a las "re$i"ita$iones delmes de *ulio y se"tiem)re de 7=67&

1os datos re$o"ilados en $am"o est+n $ontem"lados dentro delos rangos analizados en este tra)a*o, $on e#$e"$i!n de losdatos de los "untos y 2, "or lo tanto el resultado de lasgr+fi$as no se a"li$ar/a "ara este $aso aun-ue no de*ar/an deser indi$adores gruesos de los "ar+metros e#istentes, sinem)argo a "esar de ello el "unto se a*usta "erfe$tamente $onlos resultados o)tenidos&

Concusiones

El o)*etivo de este estudio fue motivado "rin$i"almente "orla o)serva$i!n de -ue en las $arreteras y $aminos,las dimensiones de las entradas de las estru$turas hidr+uli$asvertedoras son las mismas, no im"ortando la longitud de la$uneta -ue des$arga, re"itiendo la el dise.o de a$uerdo $onun "atr!n est+ndar esta)le$ido, -uiz+s esto sea en "arte

*ustifi$a)le "or la ausen$ia de e$ua$iones f+$iles de a"li$ar enel dise.o& 1as e$ua$iones e#"uestas en este tra)a*o fa$ilitar+nen$ontrar el dise.o de la entrada !"tima de a$uerdo $on las$ara$ter/sti$as de $ada $uneta, as/ redu$ir el $osto de la manode o)ra y de materiales em"leados&

$tualmente no e#iste una re$o"ila$i!n )i)liogr+fi$a demétodos te!ri$os, e#"erimentales o de $am"o del dise.ohidr+uli$o en o)ras $omo la men$ionada en este tra)a*o dedrena*e $arretero, -ue "ro"or$ione una e$ua$i!n de dise.oada"ta)le, dando $omo resultado -ue el ingeniero "roye$tista$arez$a de elementos de *ui$io $om"letos "ara una sele$$i!nde los mismos0 "or lo tanto los resultados e#"erimentales ye$ua$iones e#hi)idas y -ue fueron $orro)oradas $on datoso)tenidos en $am"o de o)ras e#istentes en la red $aminerana$ional *ustifi$an la $redi)ilidad a las e$ua$iones o)tenidas&

1os valores de las longitudes horizontales de la entrada a laestru$tura hidr+uli$a vertedora de $unetas en $aminos$al$uladas $on la e$ua$i!n 8 y mostrados en la ltima $olumnade la ta)la 6, "resentan una a"ro#ima$i!n a los resultadosmedidos en el la)oratorio hidr+uli$o, este he$ho essignifi$ativo, ya -ue la e$ua$i!n 8 fue dedu$ida "aravertedores laterales en $anales re$tangulares, -ue ser/an, en$om"ortamiento hidr+uli$o lo m+s a"ro#imado a lasestru$turas hidr+uli$as -ue nos o$u"an&

1os resultados o)tenidos, "ueden a"ortar un avan$esignifi$ativo en vertedores laterales de $anales se$$i!ntriangular y tra"e$ial -ue no a"are$en en la )i)liograf/ae#istente& Para ello se de)er/a $ontinuar $on lae#"erimenta$i!n en la)oratorio hidr+uli$o y e#tender losresultados del "resente tra)a*o&Estos resultados ser/a tiles en estru$turas $ontroladoras deniveles de agua en irriga$i!n y en sistemas de drena*e, $omo

un medio de desviar el e#$eso del gasto a $anales de alivio enlas o)ras de "rote$$i!n $ontra avenidas0 tam)ién "araestru$turas desalo*adoras del gasto e#$edente al de dise.o -uese a$umula en un $anal de $ondu$$i!n "or el ingreso de agua

"luvial so)re la su"erfi$ie o "or entradas a$$identales en su$urso0 en sistemas ur)anos de al$antarillado, donde es$ostum)re desviar el gasto -ue e#$ede de B ve$es el de laé"o$a de estia*e ha$ia un r/o o $orriente y tratar el resto en

"lantas de tratamiento&





Este modelo de flu*o, adem+s de tener gran utilidad en elfen!meno -ue nos o$u"a de estru$turas hidr+uli$as vertedorasde $unetas, tam)ién la tiene en los )ordos de un $anal "araeliminar las e#$eden$ias del gasto -ue $ondu$e, en los $au$esde alivio en r/os, en la desvia$i!n del $audal mediante re*as defondo, o )ien en el de drenes "orosos o "ermea)les "arainfiltrar aguas en el su)suelo&

1a fre$uen$ia es"a$ial en $aminos y la a$$esi)ilidad de esteti"o de estru$turas "ermiten f+$ilmente medir los datoshidr+uli$os e hidrol!gi$os -ue "ueden ser ilustrativos "aramotivar did+$ti$amente las $lases rela$ionadas $on o)rashidr+uli$as, as/ $omo, am"liar la informa$i!n "ara este estudioo similares&

Re%erenci!s

1.( )u"re* +. ,. $ Rico R. A. 37==64 #ecánica de suelos& Aomo 8, 1imusa

2.( -insle$ R. . and Fran*ini ). +. 36<<74 'ater (esources )ngineering , M$ raN ill

3.( Rico R. A. $ Del Castillo /. 37==<4 *ngenier+a de uelosen $+as terrestres, 1imusa

!.( 0otelo A. G , 37==:4 -idráulica de .anales, 9a$ultad deIngenier/a, UFM





Introducción

La Cuenca del Valle de México fisiográficamente forma partedel Eje Neovolcánico o Faja Volcánica Transmexicana que seextiende de Este a este atravesando nuestro !a"s# se limita

por las elevaciones de origen volcánico denominados $ierra de%uadalupe al Norte& $ierra de Las Cruces al !oniente& $ierra

de C'c'inaut(in al $ur& Volcán )jusco al $uroeste *& $ierra Nevada al riente+ $e trata de una cuenca de tipo Endorreica#en la que en su (onas ,ajas antiguamente se locali(a,an losLagos de México& de -oc'imilco *& de Texcoco+ El régimende lluvias se concentra en un periodo de aproximadamentecuatro meses entre junio * septiem,re# registrándose

precipitaciones que se caracteri(an por ser de mu* altaintensidad * que alcan(an una media anual del orden de.// mm+

Los cuerpos de agua esta,an alimentados por grandes caudales producto de las altas precipitaciones que inciden en la regi0n#los cuales logra,an modificar sustancialmente * en pocotiempo los niveles de los lagos# situaci0n que al existirasentamientos 'umanos# deriva,a en devastadoras

inundaciones que además no pod"an ser resueltas fácilmente#*a que no exist"a forma de a,atir los niveles de,ido a la faltade una descarga natural de la cuenca+

En un islote dentro del Lago de México# se asentaron los primeros po,ladores que fundaron en el a1o 2345 la ciudad deTenoc'titlán+ 6esde esa época# los )(tecas invirtieron fuertescantidades de recursos técnicos# 'umanos * materiales# paraevitar que la ciudad fuera inundada por los des,ordamientosde 7"os * la creciente de los lagos+ !or esta ra(0n# seconstru*eron diferentes o,ras 'idráulicas enfocadas al control* manejo de las aguas& ,asta mencionar el 6ique de

Net(a'ualc0*otl de 28 9m de largo# que part"a desde)t(acoalco terminando en :(tapalapa * que conta,a concompuertas que permit"an descargar agua del Lago de México

al de Texcoco# * evitar que éste ;ltimo aportara caudales 'aciael primero cuando su nivel del agua era ma*or+ Con este tipode o,ras se logra,a parcialmente proteger a la po,laci0n * lainfraestructura ur,ana con que se conta,a+

6espués de la conquista espa1ola la ciudad inici0 uncrecimiento tal# que requer"a contar con la infraestructura'idráulica suficiente para el desalojo de las aguas residuales#que en esa época representa,a uno de los pro,lemas masgraves de salud p;,lica# *a que el sistema de drenaje de laciudad se conforma,a por insalu,res acequias * canales a

cielo a,ierto# que en realidad no eran capaces de desalojar lasaguas negras * muc'o menos las de lluvia# lo que provoc0importantes epidemias * muertes en la po,laci0n+

En el a1o 2555 la ciudad catalogada como la más importantede )mérica# sufre el em,ate de una de las inundaciones másgrandes registradas# por lo que autoridades * técnicos de laépoca# se reunieron para determinar una serie de acciones

tendientes al control de las aguas * protecci0n de la ciudad#llegando a reali(ar o,ras que de alguna manera segu"an latendencia implementada por los )(tecas# es decir# enfocadasal control de niveles del agua en los lagos * protecci0n de lainfraestructura ur,ana contra inundaciones+ $in em,argo# secoincid"a en encontrar una soluci0n que permitiera enviarfuera de la cuenca las aguas# por lo que desde entonces# seempe(0 a manejar la idea de lo que se visuali(a,a como lasoluci0n definitiva al 6esag<e %eneral del Valle+

6espués de muc'as propuestas de pro*ectos de diferentesautores& de intentos por reali(ar las o,ras& * del paso de ungran n;mero de go,iernos en el pa"s# fue el %eneral !orfirio6"a( quien el 2= de Mar(o de 2>//# inaugur0 la majestuosao,ra 'idráulica que consist"a en un canal de ?=+5 9m de

longitud con secciones transversales entre los 4/ m * ?/ mde anc'o# un t;nel de aproximadamente 2/ 9m que cru(a la$ierra de Tequisquiac# * un Tajo a cielo a,ierto de 4+5 9m quedesem,oca al 7"o Tula# mismo que conduce las aguas 'asta el7"o !ánuco# * a través de éste# se descargan las aguas al %olfode México+ )ctualmente el conducto se conoce como @%ranCanal del 6esag<eA+

El 'ec'o de 'a,er logrado en gran medida el control *desalojo de las aguas as" como la desecaci0n de los lagos#deriv0 en la consolidaci0n * desarrollo de la ciudad# *a queaquellas calles anegadas con aguas sépticas# finalmente seconvirtieron en (onas salu,res# de ,uen aspecto * propicias

para su ur,ani(aci0n# lo que deton0 el crecimiento deasentamientos 'umanos# comercios# servicios e industrias

dentro * en los alrededores de la misma+

6urante el $iglo -- el desmedido crecimiento de la ciudad# provoc0 que el %ran Canal del 6esag<e resultara insuficiente para el desalojo de las aguas de lluvia# por lo que fuenecesario pro*ectar otras salidas artificiales capaces de evitarinundaciones tanto en las (onas ur,ani(adas como en aquellas

por ur,ani(ar# por lo que se pro*ectaron * constru*eron laso,ras del $egundo T;nel del %ran Canal en 2>5?& el Emisordel !oniente en 2>8?# el Emisor Central en 2>=5# *actualmente el denominado T;nel Emisor riente cu*a

REGULACIÓN Y APROVECHAMIENTO DE ESCURRIMIENTOS DE LLUVIA EN LAS

CUENCAS ALTAS DEL SUR DE LA CIUDAD DE MÉXICO

)guirre 6"a(# 7am0n2& Bernánde( %arc"a# Mauricio 2&

Leal Dáe(# %uillermo4& !e1a !edro(a# Tomás C+4

2 $istema de )guas de la Ciudad de México# 4 :nesproc# $+)+ de C+V+

2 Ne(a'ualco*otl No+ 2/># 3er+ !iso# Col+ Centro# 6eleg+ Cuau'temoc# C+!+ /8/./# México 6+F+

4 Calle 2.5= No+ 48# Colonia El !arque# 6elegaci0n Venustiano Carran(a# C+!+ 25>8/# México 6+F+

2 raguirresacm+df+go,+mx# 2 **s/8*a'oo+com+mx# 4 inesprocprodig*+net+mx





construcci0n se tiene planeada terminar en el a1o 4/2?+

7evisando la 'istoria# los esfuer(os por darle sustenta,ilidad'idráulica a la Ciudad de México# no 'an cesado desde lafundaci0n de la misma# * actualmente corresponde a los%o,iernos del 6istrito Federal# del Estado de México * del

propio %o,ierno Federal# llevar a ca,o la construcci0n#operaci0n * mantenimiento de importantes o,ras de drenajeque 'asta la fec'a# siguen siendo admiradas por técnicos degran parte del mundo+

)ctualmente las acciones implementadas para evitarinundaciones en la ciudad# no solo se concentran en lasoluci0n para desalojar las aguas de lluvia a través de lasgrandes o,ras 'idráulicas# sino tam,ién# se 'an dedicadograndes esfuer(os para regular los escurrimientos de lluvia&controlar los arrastres de sedimentos de las cuencas altas *&aprovec'ar las precipitaciones para infiltrar el agua 'acia losmantos acu"feros que a la fec'a 'an perdido su equili,rio&

primero por la so,reexplotaci0n de los mismos para dotar a la po,laci0n de la ciudad *& segundo por la escasa recarga de,idoa la impermea,ili(aci0n del terreno producto de la

construcci0n de edificaciones * vialidades+6e los registros con que cuenta el $istema de )guas de laCiudad de México G$)CMH# se desprende que las

precipitaciones más importantes se presentan en las cuencasaltas del $ur * !oniente de la ciudad# por lo que representanlos sitios 0ptimos para implementar o,ras que permitancontrolar el arrastre de sedimentos& regular los caudales 'acialas (onas ur,anas& e infiltrar las aguas de lluvia al su,suelo+

O!"ti#o

Ino de los grandes pro,lemas a los que se enfrenta el sistemade drenaje en general# es precisamente el dep0sito desedimentos producto de la erosi0n de suelos provenientes de

las cuencas altas del $ur# !oniente * Norte de la ciudad#situaci0n que se genera por el crecimiento de losasentamientos 'umanos# que 'an provocado la deforestaci0nde los ,osques * con ello la erosi0n de los suelos quefinalmente son captados por las atarjeas * colectores de lascolonias que se u,ican en estos sitios+ Esta situaci0nrepresenta solo uno de los principales motivos del desarrollodel presente tra,ajo# *a que es de suma importancia disminuiren lo posi,le# la concentraci0n de a(olve en el drenaje con elfin de mantener su capacidad de desalojo en las mejorescondiciones+

tro de los o,jetivos que motivan el presente tra,ajo# serefiere a la regulaci0n artificial de escurrimientos de lluvia# *aque en la medida que puedan ser disminuidos los picos de los

caudales# se logra que los sistemas de drenaje sean suficientes para desalojar de manera controlada dic'os escurrimientos# sinque éstos saturen e inclusive re,asen la capacidad de lainfraestructura# reduciendo as"# el riesgo de enc'arcamientos einundaciones que causen da1os a la po,laci0n+

:ndependientemente de lo anterior# se plantea provocar que elagua de lluvia pueda infiltrarse al su,suelo * recargar losmantos acu"feros en una ma*or cantidad de la quenaturalmente se logra# es decir# conociendo que la infiltraci0ndel agua se produce 'asta antes de que el suelo se sature# se

pretende literalmente o,struir los cauces * retener parte delvolumen escurrido el ma*or tiempo posi,le# * con ello#esperar a que los niveles de saturaci0n ,ajen * se reinicie el

proceso de infiltraci0n natural+ )dicional a lo anterior * enciertos casos# se implementan estructuras complementariasque incrementan la infiltraci0n a través de la perforaci0n de

po(os cu*a profundidad re,asa la capa de suelo superficial#

ca,e aclarar# que no se pierde de vista que al recargar losmantos acu"feros de manera artificial# se corre el riesgo decontaminarlos# sin em,argo ,ajo este esquema el riesgo noexiste# *a que se plantea que la u,icaci0n de las estructuras serealice en sitios declarados como Jonas Naturales !rotegidas#donde no 'a* asentamientos 'umanos que puedan contaminarel agua por infiltrar+

D"$%rro&&o

)tendiendo a los o,jetivos del presente tra,ajo# se determin0que para cumplir con el control de arrastre de sedimentos# as"como con la regulaci0n e infiltraci0n de los escurrimientos delluvia# es necesario que la implementaci0n de las estructurascumplan con u,icarse en serie * so,re el cauce principal de

alguna de las cuencas altas de las (onas monta1osas de laciudad+ Las estructuras de,en locali(arse a distanciasrelativamente cortas entre ellas# *a que de esta manera se lograrealmente disminuir la velocidad del flujo en los cauces *como consecuencia decrece la erosi0n del suelo * el arrastrede los sedimentos# es decir# los cauces de,en ser losuficientemente largos para u,icar varias estructuras en sulongitud# * de preferencia relativamente planos para que losvasos que se formen al o,turarlos# requieran estructuras

peque1as que inunden áreas amplias * con ello retener unma*or volumen de agua+

!or otra parte se discuti0 so,re el tipo de estructuras a dise1ar#* se determin0 que las más apropiadas resultan ser presasconstruidas con gaviones# *a que éstas son conformadas porfragmentos de roca que pueden encontrarse en la (ona detra,ajo& no requieren de la utili(aci0n de cementantes * aguaque implican costos ma*ores& permiten la retenci0n del suelo&son de fácil construcci0n * reparaci0n& * por ser estructuras

permea,les permiten que el agua pase a través de ellas#logrando mantener prácticamente intactos los ecosistemas delos sitios+

Recorridos de Campo para Determinar la Ubicación de

Presas

!revio a los recorridos de campo# se reali(0 un análisistopográfico general# revisándose las caracter"sticas de lascuencas altas de las (onas del !oniente# $ur# Norte * rientede la ciudad+ Con ,ase en la informaci0n cartográfica * deimágenes de satélite# se identific0 la manc'a ur,ana& lascorrientes perennes e intermitentes& as" como los sitios que porla topograf"a del terreno Gdefinida con las curvas de nivelH# secalificaron como adecuados para desplantar las estructuras+

6el análisis de cada una de las cuencas estudiadas# se o,tuvoun n;mero de sitios pro,a,les para la construcci0n de presasde gaviones a lo largo de sus cauces principales#identificándose de manera inicial >> sitios determinados comose muestra en la Ta,la 2+





Tabla 1. $itios Facti,les para Estructuras

Cuenca Número de Sitios

!resa Bondo 8

!resa Mixcoac >

!resa Tequilasco 3

Bue*atla 2!resa )n(aldo 2/

Béroes de !adierna >

Clu, de %olf México 28

Vaso 7egulador $an Lucas 43

!ue,lo de $an Luis Tlaxialtemalco ?

7"o de La Compa1"a 2.

Total = 99

Los sitios antes listados# se locali(an relativamente cerca decaminos que permiten acercarse a éstos# * con ello facilitar elsuministro de materiales * manejo de equipos necesarios parala construcci0n de las estructuras que se proponen en cadacaso+

!or otra parte considerando que la Comisi0n de 7ecursos Naturales GC7EN)H# tiene injerencia en (onas de reservaecol0gica# se tomo la decisi0n de reali(ar reuniones de tra,ajocon su personal# con el fin de presentar las propuestasanali(adas# solicitando de esta dependencia# se emita unaopini0n al respecto+ 6espués de exponer los alcances#

procedimientos de dise1o * constructivos# as" como los ,eneficios de las o,ras de los >> sitios# * tomando en cuentalas acciones que la C7EN) reali(a en las distintas (onasinvolucradas# se determin0 que el área locali(ada entreTopilejo# !arres * $an Francisco# u,icada dentro de la cuencadel Vaso 7egulador $an Lucas# es la que puede arrojar

mejores resultados# *a que esta cuenca se locali(a en una delas regiones con ma*or precipitaci0n anual& está dentro de laJona Natural !rotegida& * se pueden construir el ma*orn;mero de estructuras de acuerdo con la Ta,la 2+

!or otra parte se aclara que con respecto a las cuencas que seu,ican en el !oniente# riente * Norte de la ciudad# tam,iénse determin0 construir algunas estructuras# sin em,argo paralos fines del presente art"culo# solo se presentan los estudios *análisis para la cuenca del Vaso 7egulador $an Lucas+

Con ,ase en las resoluciones tomadas# se iniciaron losrecorridos de campo por Topilejo con el fin de determinar lau,icaci0n precisa de los sitios para el desplante de lasestructuras+ 6urante estos recorridos se locali(0

infraestructura existente que inclu*en estructuras antiguasa(olvadas o con falla de alguna de sus partes# as" comoinfraestructura de reciente construcci0n# conformadas por

presas de mamposter"a& presas de gaviones& represasconstruidas con ,ordos de tierra& peque1as canali(aciones demamposter"a& presas de mamposter"a con vasosimpermea,ili(ados con geotextiles& * estructuras demamposter"a para retenci0n de suelo# mismas que laC7EN) 'a venido implementando en la (ona# * que en estetra,ajo no fueron modificadas# respetando as" los programasque se reali(an+

!roducto de los recorridos# se identific0 una (ona en la que latopograf"a del terreno * de los cauces presentan caracter"sticas

propicias para la construcci0n de presas de gavionesescalonadas o en serie# cu*as dimensiones resultanrelativamente peque1as * vasos con capacidad dealmacenamiento o retenci0n importante+ En la Figura 2# semuestra una imagen de satélite de la (ona en estudio# e indica

la u,icaci0n de 42 sitios seleccionados para la construcci0n delas estructuras+ Los sitios indicados se caracteri(an porlocali(arse en cauces intermitentes de secci0n transversalestrec'a# con profundidades aproximadas que van de 2+> mcomo m"nimo# 'asta los 5+2 m como máximo& as" mismo selocali(an en sitios de alta capacidad de infiltraci0n# * cercanosa caminos que facilitan el acceso+

Fiura 1. Locali(aci0n de $itios para 6ise1o de !resas

!n"lisis #idrolóico

$eleccionados los sitios# se reali(0 un estudio 'idrol0gicomediante el cual se calcularon diferentes 'idrogramas detormentas# con el fin de conocer los caudales que escurren

,ajo diferentes condiciones de lluvia# con ello fue posi,ledeterminar el gasto de dise1o con el que finalmente sedimensionaron las presas+ El procedimiento empleadocorresponde a lo siguiente+

)po*ados en la informaci0n cartográfica disponi,le# seidentific0 * tra(0 so,re planos generales de tra,ajo# todos loscauces que drenan los escurrimientos pluviales de la (ona'asta la u,icaci0n de los sitios seleccionados# o,teniendoinformaci0n que permiti0 delimitar en ga,inete las cuencas

propias de aportaci0n para cada uno de ellos+

!ara determinar el gasto de dise1o# se calcularon para cadacuenca propia los correspondientes 'idrogramas paratormentas con 6uraci0n igual a /+5# 2 * 4 'oras# * !eriodos de7etorno de 4# 3 * 5 a1os+





!ara el cálculo de las alturas de precipitaci0n# se recurri0 a la7egionali(aci0n de Tormentas para la Cuenca del Valle deMéxico+ El valor de la altura de lluvia en cada cuencaasociado a la tormenta en estudio o de dise1o# se o,tiene deafectar el valor de precipitaci0n tomado de la regionali(aci0n#

por los factores de ajuste por 6uraci0n# !eriodo de 7etorno *Krea de la Cuenca# esto es

Bpi Fd x FTr x F) x Bp7 G2H

6onde

Bpi )ltura de !recipitaci0n de la Tormenta 6eseada# en mm

Fd Factor de )juste por 6uraci0n de la Tormenta

FTr Factor de )juste por !eriodo de 7etorno de la Tormenta

F) Factor de )juste por Krea de la Cuenca

Bp7 )ltura de Lluvia en la Cuenca de )portaci0n# Tomada dela 7egionali(aci0n de Tormentas# en mm

6e esta forma# al aplicar la ecuaci0n G2H a las alturas de

precipitaci0n tomadas de la regionali(aci0n# se o,tiene lalluvia en cada cuenca para la tormenta seleccionada+

Los coeficientes de escurrimiento en la (ona de estudio sefijaron de acuerdo a lo expresado en el !lan Maestro de6renaje de la Jona Metropolitana de la Ciudad de México2>>?4/2/+ $eg;n éste documento# el Coeficiente deEscurrimiento Ir,ano se determina de acuerdo a la siguienteexpresi0n

uu I *.C ?5/= G4H

6onde

Cu Coeficiente de Escurrimiento Ir,ano# )dimensional

:u Ondice de Ir,ani(aci0n# )dimensional

El Ondice de Ir,ani(aci0n en la (ona de estudio es /+8/# deacuerdo con el plano titulado @)ctuali(aci0n de losCoeficientes de Escurrimiento en el Krea Metropolitana+Ondices de Ir,ani(aci0nA+ Ca,e aclarar que a;n cuando secuenta con un valor para este coeficiente# en el caso particularde todas las su,cuencas que se generan de acuerdo a lau,icaci0n exacta de los sitios seleccionados# el valor es nulo*a que como se 'a mencionado anteriormente# se tuvo cuidadode u,icar las estructuras precisamente donde no existeur,ani(aci0n que provoque la contaminaci0n de losescurrimientos+ 6e esta manera# el Coeficiente deEscurrimiento Ir,ano es

/=uC

6e manera similar# el Coeficiente de Escurrimiento NoIr,ano se determina seg;n el plano titulado @7egionali(aci0ndel Coeficiente de Escurrimiento en Kreas No Ir,ani(adasA+6e acuerdo con este plano# el Coeficiente de Escurrimiento

No Ir,ano es

/4// .C nu =

Finalmente# el Coeficiente de Escurrimiento !onderado encada cuenca de aportaci0n se define como

A

AC AC C nunuuu

P

+= G3H

6onde

C! Coeficiente de Escurrimiento !onderado# )dimensionalCu Coeficiente de Escurrimiento Ir,ano# )dimensional

)u Krea Ir,ana de la Cuenca de 6renaje# en PmQ

Cnu Coeficiente de Escurrimiento No Ir,ano# )dimensional

)nu Krea No Ir,ana de la Cuenca de 6renaje# en PmQ

) Krea Total de la Cuenca de 6renaje# en PmQ

Tiempo de Concentración

El Tiempo de Concentraci0n en cada una de las cuencas dedrenaje se calcul0 utili(ando la formula de Pirpic'# ecuaci0nG?H

3.5/

==/

///345/.

.

s

L.t = G?H

6onde

t Tiempo de Concentraci0n# en 'oras

L Longitud del Cauce !rincipal# en m

s !endiente del Cauce !rincipal

La longitud @LA se determin0 con a*uda de planostopográficos utili(ados para la delimitaci0n de las cuencas+ Lalongitud corresponde a la distancia que tiene que recorrer elagua desde el sitio más lejano de la cuenca# al sitio en dondese u,ica la presa de pro*ecto+

C"lculo de #idroramas

Ina ve( determinadas las caracter"sticas de las tormentas aestudiar# * el tiempo de concentraci0n para cada cuenca deaportaci0n# se procedi0 al cálculo de los 'idrogramas+ Este

proceso se reali(0 de acuerdo con la metodolog"a utili(ada enlos tra,ajos del !lan Maestro de 6renaje de la JonaMetropolitana de la Ciudad de México 2>>?4/2/# propuesta

por el :nstituto de :ngenier"a de la IN)M# * se ,asa en elMétodo del Bidrograma Initario+ $e aclara que el métodoutili(ado es com;nmente aplicado en estudios que serelacionan con la Cuenca del Valle de México+

$eneración de #idroramas de Cuenca Propia

$e define la duraci0n de las ,arras del Bietograma Initariocomo 2R. de la duraci0n de la tormenta# es decir

d d b .

2= G5H





6onde

d , 6uraci0n de la Darra del Bietograma# en 'oras

d 6uraci0n de la Tormenta# en 'oras

El 'idrograma que se presenta en una cuenca se define alcomparar la duraci0n de la ,arra del 'ietograma# contra eltiempo de concentraci0n# por lo que se tienen dos tipos de'idrograma a considerar+

Tipo 1% db & tc

Este 'idrograma se forma suponiendo el tiempo pico igual a laduraci0n de la ,arra del 'ietograma# * el tiempo de recesi0nigual a 2+8= veces el tiempo pico# esto es

tp d , G8H

tr 2+8=tp G=H

6onde

tp Tiempo !ico# en 'oras

tr Tiempo de 7ecesi0n# en 'oras

Con apo*o de la gráfica correspondiente para d , S tc# elvolumen de 'idrograma se puede calcular con la siguienteexpresi0n

( ) ( )[ ]bb

pd tcd tc

QV −++= 8=+2

4 G.H

!or otra parte# el volumen precipitado en la cuenca es

A HpV e= G>H

6e esta forma# al despejar el gasto pico de la ecuaci0n G.H *sustituir en esta la ecuaci0n G>H# resulta

( )b

e p

d tp

A HpQ8=+/4

44==+/+

= G2/H

6onde

p %asto !ico# en mURs

Bpe )ltura de !recipitaci0n Efectiva# en mm

) Krea Total de la Cuenca# en PmQ

La altura de precipitaci0n efectiva se o,tiene con la siguienteexpresi0n

HpC Hp pe = G22H

6ondeC p Coeficiente de Escurrimiento !onderado de la Cuenca de

)portaci0n# )dimensional

Bp )ltura de Lluvia en la Cuenca de )portaci0n+ Tomada dela 7egionali(aci0n de Tormentas# en mm

Tipo '% db ( tc

Este 'idrograma se forma suponiendo el tiempo pico igual altiempo de concentraci0n# * el tiempo de recesi0n igual a 2+8=veces el tiempo pico# esto es

tp tc G24H

tr 2+8=tp G23H

Con apo*o de la gráfica correspondiente para d , tc# elvolumen de 'idrograma se puede calcular con la siguienteexpresi0n

( ) ( )[ ]tcd tcd Q

V bb

p−++= 8=+2

4 G2?H

6e esta forma# al despejar el gasto pico de la ecuaci0n G2?H *sustituir en esta la ecuaci0n G>H# resulta

( )tcd

A HpQ

b

e p 8=+/4

44==+/

+= G25H

!or lo que para cada cuenca se o,tienen oc'o 'idrogramasdefinidos mediante uno de los dos tipos esta,lecidosanteriormente# * la distri,uci0n de lluvia correspondiente+ Los

'idrogramas se desfasan un tiempo igual al de la duraci0n dela ,arra para después sumarse * o,tener el 'idrograma total dela tormenta+ ) manera de ejemplo se presenta en la Figura 4#uno de los 'idrogramas as" calculados+

Fiura '. Bidrograma Calculado para el sitio $! /2

Tormenta de Dise)o

!ara el dise1o de las estructuras se utili(0 la lluvia cu*a6uraci0n * !eriodo de 7etorno genera el ma*or gasto pico enel universo de los eventos anali(ados para cada una de lascuencas+ En la Figura 3# se presentan superpuestos los'idrogramas calculados para las diferentes tormentasestudiadas en la cuenca $! /2# o,servándose que la quegenera el pico más alto corresponde a la tormenta conduraci0n de 2 'ora * periodo de retorno de 5 a1os# situaci0nque se repiti0 en el resto de las cuencas+ !or tal motivo para eldise1o de las estructuras * en especial del vertedor# se tom0dic'o evento de lluvia como Tormenta de 6ise1o+

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1

1.2

0 1 2

G % $ t o ' ( ) * $ +

Ti"(,o 'Hor%$+

Hidro-r%(% d" Di$".oDur%ción D/0 1or%2 P"riodo d" R"torno Tr/ 3 %.o$

04056





Fiura *. Bidrogramas Calculados para diferentes tormentasen la Cuenca !ropia $! /2

Itili(ando el valor más alto del gasto que se genera en cadacuenca# se garanti(a que el vertedor por dise1ar cuente con lacapacidad suficiente para dejar pasar de manera controlada el

gasto máximo# evitando que el escurrimiento no almacenado pase por encima de la corona de la presa da1ando suestructura+ Lo anterior se considera as"# *a que en alg;nmomento el vaso puede encontrarse lleno o a(olvado *

presentarse una tormenta igual o semejante a la de dise1o+

!n"lisis #idr"ulico

Con ,ase en la informaci0n de los levantamientos topográficosreali(ados en cada sitio seleccionado * en los 'idrogramas dedise1o# se calcularon las curvas Elevaciones Capacidades *Cargas so,re la Cresta Vertedora %astos# para cada una delas presas de pro*ecto con el fin de contar con los elementos

suficientes para su dimensionamiento geométrico * dise1oestructural+

Cur+as ,le+aciones - Capacidades

El cálculo de las curvas de Elevaciones W Capacidades# sereali(0 computando el valor del área de inundaci0n generada adiferentes elevaciones# iniciando desde el fondo del cauce'asta la elevaci0n correspondiente a la cresta del vertedor#inclu*endo la de la corona de la cortina+ !ara este fin seutili(aron las secciones transversales levantadas aguas arri,adel sitio en donde se propone la construcci0n de cada presa+ Elcálculo de vol;menes se reali(0 por el Método Matricial#

considerando para tal efecto el cadenamiento de las seccionestransversales que las separa+ Como resultado de estos cálculos#se o,tuvo que considerando la propuesta de las 42 presas# setiene una capacidad total de dise1o en los em,alses de2/#8?.+.? mU a la elevaci0n de la cresta vertedora+

olúmenes de ,scurrimiento /"0imo /2nimo

Este análisis se reali(0 con el fin de conocer de una maneracuantitativa los vol;menes que escurren en las 42 cuencas Gde

acuerdo con las tormentas estudiadasH# para posteriormentecompararlos contra la capacidad de almacenamiento quegenera la propuesta de las 42 presas+

El criterio para calcular el volumen escurrido máximo *m"nimo# cam,ia con respecto al criterio del análisis para

determinar la tormenta de dise1o# es decir# en lugar de utili(arlos eventos de lluvia que generan los picos más altos * ,ajos#se toman de cada cuenca las tormentas que generan el ma*or *menor volumen de escurrimiento respectivamente# *a quecomo se o,serva en la Figura 3# la tormenta de dise1o de 2'ora * periodo de retorno de 5 a1os# tiene un área ,ajo lacurva menor que el área de la tormenta que corresponde a unaduraci0n de 4 'oras * periodo de retorno de 5 a1os Gtormenta

para el cálculo del volumen máximo escurridoH# as" mismo# latormenta de dise1o de 2 'ora * periodo de retorno de 5 a1os#tiene un área ,ajo la curva ma*or que el área de la tormentaque corresponde a una duraci0n de /+5 'oras * periodo deretorno de 4 a1os Gtormenta para el cálculo del volumenm"nimo escurridoH+ Este análisis se repiti0 para cada cuenca *finalmente se sumaron los vol;menes# o,teniéndose que el

volumen total máximo escurrido es de 45#?5.+3= mU Gd 4'oras# Tr 5 a1osH# en tanto que el volumen m"nimo alcan(a24#>4/+>/ mU Gd /+5 'oras# Tr 4 a1osH+ 6e esta maneracomparando los valores# se o,tiene una relaci0n entre elvolumen total escurrido * la capacidad total de dise1o de losem,alses de 4+3> para el máximo * de 2+42 en el caso m"nimo+Estos resultados denotan que con las 42 presas propuestas# es

posi,le almacenar agua para infiltraci0n a;n cuando loseventos de lluvia en la regi0n generen poco volumen deescurrimiento+

) manera de ejemplo se presenta en la Figura ? la curva deElevaciones W Capacidades correspondiente a la presa $! /2+

Fiura 3. Curva de ElevacionesCapacidades# $! /2

Cur+as Caras sobre la Cresta ertedora 4 $astos

Considerando que los gaviones que pueden utili(arse para estetipo de estructuras# * que se encuentran disponi,les en elmercado tienen como dimensiones m"nimas de ,ase 2+// m#anc'o de 2+// m * alto de /+5 m# o,liga a que en la filasuperior de las presas donde se u,ica el vertedor# la pared dela cresta tenga como m"nimo 2+// m de anc'o * /+5/ m dealtura# por lo que para garanti(ar que el gasto de dise1o decada estructura pase de manera controlada por el vertedor# se

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1

1.2

0 1 2 3 4

G % $ t o ' ( ) * $ +

Ti"(,o 'Hor%$+

d=0.5, Tr=2

d=1, Tr=2

d=2, Tr=2

d=0.5, Tr=3

d=1, Tr=3

d=2, Tr=3

d=0.5, Tr=5

d=1, Tr=5

d=2, Tr=5

2,778.0

2,778.5

2,779.0

2,779.5

2,780.0

2,780.5

2,781.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

C%,%cid%d"$ '()+

E & " # % c i o n " $ ' ( $ n ( +

Vertedor:2,780.44 msnm

C%,%cid%d'()+

2,780.94 168.026

2,780.44 105.215

2,780.29 94.381

2,780.04 65.284

2,779.57 34.056

2,779.01 11.096

2,778.57 0.233

2,778.47 0.000

E&"#%ción'($n(+





propusieron diferentes longitudes de cresta que var"an de lasiguiente manera 4+/# 4+5# 3+/# ?+/# 5+/# 8+/# =+/# .+/ * >+5 m+Con estas dimensiones esta,lecidas# se calcularon lascorrespondientes curvas asegurando que en ning;n caso lostirantes so,re la cresta superan los /+5/ m# Finalmente seasignaron las longitudes de vertedores para cada presa seg;nsu correspondiente gasto de dise1o+ Las curvas de Cargas

so,re la Cresta Vertedora W %astos# se calcularonconsiderando las expresiones siguientes Gpropias paravertedores de pared gruesaH

432

/ CbhQ ε = G28H

$i eR' /+8=

h / e

..

2.5/=//2 +=ε G2=H

µ g C 43

4= G2.H

$i /+/2 X ' X /+./ m#

, Y /+3/ m#

Y /+/8 m#

'R X 2

43//22/

2//22/

/.23/8/35/ /

h

.

w

.h..

+

++=µ

G2>H

6onde

%asto que pasa por el vertedor# en mURsZ2 Coeficiente que depende de la relaci0n eR'# definido por la

ecuaci0n G2=H# adimensional

C Coeficiente de 6escarga definido por la ecuaci0n G2.H# enm2R4Rs

, Longitud de la cresta del vertedor# en m

' Carga so,re la cresta del vertedor# en m

g )celeraci0n de la gravedad# en mRsQ

[ Coeficiente definido por la ecuaci0n G2>H# adimensional

)ltura medida desde la plantilla del cauce 'asta la crestadel vertedor# en m

Con los gastos de dise1o para cada presa# se determin0 lalongitud de la cresta vertedora aplicando las ecuaciones G28H aG4/H+ 6espejando @,A de la ecuaci0n G28H se o,tiene que

432

/ Ch

Qb

ε = G4/H

) manera de ejemplo se presenta en la figura 5 la curvaCargas $o,re Cresta Vertedora%astos# de la estructura $! /2+

Fiura 5. Curva de Tirantes W %asto# $! /2

En resumen se presenta la Ta,la 4# donde se indican los gastos pico calculados# as" como la longitud de las crestas vertedorasasignadas a cada estructura+ Ca,e se1alar que en las presasdonde el anc'o del cauce permite tener una longitud de crestama*or a la calculada# se le asign0 una lo más larga posi,leaprovec'ando esta condici0n# con el fin de 'acer más ligera la

estructura * disminuir el riesgo de o,strucci0n del vertedor por arrastre de s0lidos de gran tama1o+

Tabla '+ %asto de 6ise1o * Longitud de Cresta Vertedora

Sitio Presa 6 Dise)o b

7m8s: 7m:

2 $! /2 2+238 34 $! /4 2+245 33 $! /3 2+245 3? $! /? 2+/>8 4+55 $! /5 2+/>8 4+58 $! /8 2+/>8 4+5= $! /= 2+/=/ 4+5. $! /. /+..3 ?> $! /> /+..5 ?

2/ $! 2/ /+..5 ?22 $! 22 /+..5 ?24 $! 24 /+43> 423 $! 23 /+43> 32? $! 2? /+43> 325 $! 25 2+/.4 ?28 $! 28 ?+?85 =2= $! 2= ?+?85 82. $! 2. ?+5== 52> $! 2> ?+5== 84/ $! 4/ 5+35? .42 $! 42 5+32? .

Dise)o $eom;trico

Contando con la informaci0n anterior# se reali(aron losdise1os geométricos de cada una de las estructuras listadas enla Ta,la 4# ,asados principalmente en los levantamientostopográficos de detalle que se ejecutaron una ve( definida lau,icaci0n exacta de cada una de las estructuras+ ) manera deejemplo se presenta la Figura 8# donde se muestra la geometr"a* distri,uci0n de los gaviones para la estructuracorrespondiente a la presa $! /2

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60

T i r % n t " ' ( +

G%$to '()*$+

1 7

'(+ '()*$+

0. 01 0. 00 4

0. 05 0. 04 4

0. 10 0. 12 4

0. 15 0. 23 1

0. 20 0. 36 0

0. 25 0. 51 0

0. 30 0. 68 0

0. 35 0. 86 9

0. 40 1. 07 7

0. 45 1. 30 4

0. 50 1. 54 9





Fiura <. 6ise1o %eométrico de la Estructura $! /2

Ca,e se1alar que el dise1o estructural * la distri,uci0n final delos gaviones para cada presa# se deriv0 de aplicar las cargas propias * empujes que reci,en tanto de los escurrimientos delagua como del suelo retenido# considerando el vaso totalmentelleno o a(olvado+ El dise1o estructural se apo*0 en el modelomatemático denominado M)C7)4 4//4# especialmentedise1ado para el análisis de estructuras de gaviones+

En caso de o,strucci0n del vertedor * para evitar que losalmacenamientos des,orden los cauces# se previ0 que la alturamáxima de las coronas de las presas quedara por a,ajo de laelevaci0n de los 'om,ros las márgenes# o,ligando en estacondici0n cr"tica a descargar por arri,a de la cortina antes dedes,ordar el cauce# tal * como se muestra en la Figura =+

Fiura . $ecci0n Transversal de la Estructura $! /2

6ado que uno de los o,jetivos principales del presente tra,ajotiene como fin apo*ar la recarga de mantos acu"feros a travésde la implementaci0n de po(os de infiltraci0n# se revisaroncada uno de los sitios propuestos * ,asados en las prue,as deinfiltraci0n reali(adas# se determin0 que los sitios $! /2# $!22 * $! 2># contaran con esta estructura adicional+ Elfuncionamiento de la estructura se ,asa en la implementaci0nde una o,ra de toma u,icada dentro del vaso desplantadadesde el fondo del cauce# * que tiene como elevaci0n máximala correspondiente a la cresta del vertedor& posteriormente se

conducen los caudales captados 'asta una caja en la que en suinterior se encuentra un desarenador# que finalmente seconecta a un po(o de infiltraci0n mismo que tiene como

profundidad aproximada 45 m+ Con estas estructurasadicionales# se logra que a;n cuando el suelo se encuentresaturado# el proceso de infiltraci0n no se detenga# * seincremente de manera artificial la recarga de los acu"feros+ En

la Figura . se muestra como ejemplo la geometr"a de dic'aestructura+

Fiura >. %eometr"a de !o(o de :nfiltraci0n Estructura $! /2

Conc&u$ion"$

Con la implementaci0n de este tipo de estructuras en las (onasmonta1osas de la Ciudad de México# se logra con ,ajasinversiones

• 6isminuir los picos de los caudales que llegan 'asta las(onas ur,anas# minori(ando los riesgos de inundaciones* enc'arcamientos que da1an a la po,laci0n * lainfraestructura ur,ana existente&

• $e controla el arrastre de suelos que se sedimentan enlas atarjeas * colectores# logrando que la capacidad dedesalojo de las redes se mantengan en ma*or medidacon su capacidad de dise1o# disminu*endo as"# loscostos de mantenimiento por limpie(a * desa(olve&

• $e incrementa de manera artificial la recarga de losacu"feros a través de provocar una ma*or infiltraci0n deagua de lluvia# lo que además representa un volumenescurrido que no llega al sistema principal de drenaje#coad*uvando a mejorar la eficiencia del mismo# as"como disminu*endo su costo de operaci0n+

• El suelo retenido por las presas# puede ser retirado *utili(ado en los cultivos de la (ona# logrando con ésto#mejorar la producci0n agr"cola * mantener la capacidadde almacenamiento de los vasos+

Es importante implementar un programa de desa(olve de lasestructuras# con el fin de mantener la capacidad total de dise1ode las mismas# 'aciendo posi,le su adecuado funcionamiento+

R"8"r"nci%$ 9i&io-r:8ic%$

Sistema de !uas de la Ciudad de /;0ico G4//>H+ Proyecto para Determinar os !itios para a Locai"aci#n de Presas de

$a%iones. México+

ISOMETRIO !RES" #E $"VIO%ESEs&. 1:50

#

#

SI

SI

SI

SI

''

SI

E

SI

T . % . =

2 7 7 8 . 5

7

2,783

2,782

2,781

2,780

2,779

2,778

2,777

(5 (4 (3 (2 (1 0 1 2 3 4 5

SISISISI

'

SI SIE

SEIO% TR"%VERS") 0*080.000

VERTE#OR

'OR#O #ERE+O'OR#O I-IER#O

!RO/EIO%VERTE#OR

!RO/EIO%ORO%" #E

VERTE#OR

!RO/EIO% !IE

#E ORTI%"

T'ERI" R"%R"#" #E "ERO ") "R'O%

=0.45 M 18 O% "VERTR" TI!O IV

I)TRO #E $R"V" #E "RO RE#O%#E"#"

E) 50 #E 14 / E) 50 #E 12

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AMH XXI C ONGRESO N ACIONAL DE HIDRÁULICA ACAPULCO , G UERRERO , M ÉXICO , N OVIEMBRE 2012

AMH

DETERMINACIÓN DE AVENIDAS DE DISEÑO CONSIDERANDO REGISTROS

CLIMATOLÓGICOS

1. Introducción

La determinación de las avenidas de diseño para eldimensionamiento de las obras de desvío y excedencias, en elcaso de los proyectos hidroeléctricos, es de suma importanciatanto para el adecuado desarrollo en su etapa de construcción,

como para garantizar la seguridad del conjunto de obrasdurante su operación.

Para ello, es indispensable elaborar estudios hidrológicos ueestén sustentados por in!ormación hidrométrica yclimatológica con!iable y su!iciente, adem"s de aplicarmetodologías probadas ue permitan comparar resultadosentre si. #n muchas de las cuencas de nuestro país, losregistros hidrométricos son su!icientes para aplicar métodosestadísticos ue permiten determinar con certeza las avenidasde diseño$ sin embargo, en otros casos la in!ormaciónhidrométrica disponible es escasa o nula, por lo ue se hacenecesario realizar estudios integrales por cuenca, con el !in deutilizar registros climatológicos y mediante modelos lluvia%escurrimiento, de!inir o validar las avenidas de diseño.

2. Metodolo!"

Para el presente estudio se analizaron los registros de lasestaciones climatológicas ubicadas en la cuenca del Proyecto&idroeléctrico 'hicoasén ((, estudiado por la 'omisión)ederal de #lectricidad. *e procesaron los datos de

precipitaciones diarias registradas en + horas mediante elmétodo de regionalización, posteriormente se calcularon yemplearon !actores de reducción por "rea, utilizando elmétodo de 'hen se generaron hietogramas y !inalmente seempleo un modelo lluvia%escurrimiento a !in de determinar elescurrimiento esperado en la cuenca para el periodo deretorno de - años.

La in!ormación climatológica se obtuvo de la base de datos'limate 'omputing /'L('012 del *ervicio 1eteorológico

3acional /*132. #n la tabla - se presenta el nombre de lasestaciones climatológicas utilizadas, el periodo de registro y eln4mero de años registrados considerados en el estudio, en la!igura - se presenta la cuenca en estudio y la ubicación dedichas estaciones.

Tabla 1. Estaciones climatológicas en la cuenca del PH

Chicoasén II

Clave Nombre Periodo de registroNo de añosregistrados

7!" 56(78L98 :;%,<%= <71!7 >8P(L?L8 :;%,+%: +

71# @0'&(L %A,;%-- :B

71! @03@83C ;%;, ;+%B+,B%== ;<

7$!# 0'0>#P#' A;%A:,AA%B ++

7$##?3(03

D86850D8A+%- +=

7$# '&('08*E3 :+%,<%= :

%igura 1. &bicación de estaciones climatológicas

Palacios 'arbajal *andra y 6amón Fomínguez 1ora-

'omisión )ederal de #lectricidad, 6ío 1ississippi 3o. B-, 'ol. 'uauhtémoc,Fel. 'uauhtémoc, '.P. :;, 1éxico F.).>el. /;;2 ;++= #xt. :-B

-sandra.palaciosGc!e.gob.mx, +rdmGpumas.iingen.unam.mx




AMH

#. Reion"li$"ción cli%"tolóic" &"r" l"o'tención de tor%ent"( de di(e)o

'on el estudio regional planteado se agrupan los datos de lasestaciones climatológicas en una sola muestra con el !in de tener

el mayor n4mero de datos y con ellos estimar la lluvia esperadaen un lugar donde la in!ormación climatológica es escasa oinexistente. Fe esta !orma el resultado puede considerarse m"scon!iable ue el ue se tendría al estudiar cada una de lasestaciones por separado.

?na de las !ormas m"s comunes para estimar las tormentas dediseño de las obras hidr"ulicas consiste en observar la tendenciaue se de!ine al dibujar las precipitaciones m"ximas anualesregistrados en una cuenca determinada contra sus respectivos

periodos de retorno$ estas precipitaciones m"ximas se ajustan adistintas distribuciones de probabilidad y se selecciona la ue

presente una mejor tendencia, determinando así la precipitaciónm"xima anual para di!erentes periodos de retorno.

#n el caso del an"lisis estadístico de precipitaciones m"ximasanuales, se denomina regionalización al proceso ue se utiliza para ue, con varios registros de precipitaciones m"ximasanuales, tomados de distintas estaciones climatológicaslocalizadas en una determinada cuenca, se cree una nuevamuestra de datos, representativa de toda la región, con un mayorn4mero de datos, con los cuales se realizan in!erenciasestadísticas m"s con!iables, este proceso se realizó para lasestaciones climatológicas 5rijalva, @ochil, @onban", ?niónDaragoza, y 'hicoasén.

'on la lluvia m"xima anual registrada en cada una de lasestaciones dentro de la cuenca se realizó un an"lisis estadísticoasociando a los datos medidos una !unción de distribución/an"lisis individual2. Los resultados para cada estación

climatológica se muestran en las tablas +.

#n la !igura + se muestra la gra!ica del resultado del an"lisisregional y en la !igura < el resultado del an"lisis individual parael caso de la estación climatológica 'hicoasén. #n la tabla + se

presenta la comparación de ambos resultados para todas lasestaciones utilizadas en el estudio.

%igura '. (esultado de an)lisis regional PH Chicoasén II

%igura $. (esultado de an)lisis individual estación 7$#

Tabla '. Com*aración de resultados

Tr

h* +mm,

71# 71! 7$# 7!" 7$##

(eg (ndv (eg (ndv (eg (ndv (eg (ndv (eg (ndv

' :+ ;= :- : :; :B : :B :; :

# A A B= BA A; A A< A: A; :=

1 =; =A = AB - =: =A == - --:

' -- -< -= =: --: -B -- -- --B -<:

# -< -== -+A -A -<B -+ -< -+B -<B -:+

1 -; +;- -< --B -;< -<+ -= -<= -;< -A-

' -;= <- -;B -+: -:A -+ -: -;- -:A +

# -BA <:: -B: -<B -AA -;: -A -:B -AA ++;

1 -=< -; -= -: +< -:B -== -B= +< +

' +B : + -;; +-A -BA +-< -=- +-A +:<

# ++: ;+= +++ -:: +<A -=- +<< +B +<A +A=

1 + ;B +<B -B; +; ++ +A +-= +; <A

*. Si%ult"neid"d

#n el presente trabajo se utilizó el método de an"lisis de!recuencias para obtener !actores de reducción por "rea /)682.

#l método consiste en determinar los eventos extremos mediosareales y puntuales. Para ello se extrajeron los datos diarios delas cinco estaciones climatológicas empleadas en el an"lisisregional, a !in de!inir un periodo de registro com4n /-=: H+2.

Para obtener la precipitación diaria simultanea, se promediaron los datos diarios del periodo de registrocoincidente, iniciando el - de enero de -=: y !inalizando el<- de diciembre de +, obteniendo un valor promedio para

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

+ r e c i &

i t " c i ó n % %

-LnLn,Tr-Tr.1/

Reion"l C0ico"(n II

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

+ r e c i & i t " c i ó n %

%

.LnLn,Tr-,Tr.1//

23#4 C0ico"(n

Medidos

Calculados




AMH

cada día del año. #sto debido a ue los registros extremos para determinado año no corresponden a una !echasimultanea, tal como se observa en la tabla <, para el año de-==A, en la ue se contrastan las !echas en las ue ocurrió elvalor m"ximo registrado de cada estación, con el valor

correspondiente al m"ximo promedio diario. *e observa ue elvalor m"ximo promedio /A.A2 ue ocurrió el - denoviembre, es menor ue el promedio de los m"ximos ue se

presentaron en cada estación /:=.;2.

Tabla $. %echas en las -ue se *resentaron las *reci*itaciones

m)imas diarias durante 1""/

Estación

climatológica71# 71! 7$# 7!" 7$##

0alorm)imo

*romedio

%echa-

nov.-

nov.++oct.

sept.

A jul.

-nov.

0alorm)imo

+mm,

:A.A B --: :.= <+ A.A

Posteriormente se obtuvieron las precipitaciones m"ximasanuales de los datos promedios diarios, las cuales se ajustarona una !unción de distribución de valores extremos, teniendocomo resultado las precipitaciones asociadas a diversos

periodos de retorno. #l resultado de este an"lisis se muestra enla tabla .

Tabla . (esultado de an)lisis de simultaneidad

Tr h* +mm,

+ <,

; B,A=

- =-,-A

+ -,=+

; --<,B

- -+,A

+ -<:,<A

; -;<,<;

- -::,B

+ -A,-<

; -=A,-

- +--,<-

)inalmente se calculó el !actor de reducción por "rea /)682, por periodo de retorno$ éste es el resultado del cociente del promedio de los resultados del an"lisis regional y el resultadodel an"lisis de simultaneidad, en la tabla ; se muestran losvalores correspondientes de acuerdo con el periodo de retornoen cuestión.

Tabla #. %actores de reducción *or )rea

T( %(2

+ ,:A

; ,=-

- ,=

+ ,A=

; ,A;

- ,A

+ ,A

; ,A

- ,A

+ ,A;

; ,A:

- ,A:

8l multiplicar los )68 por los valores obtenidos con elan"lisis regional para cada estación climatológica, se estiman

las lluvias simult"neas correspondientes a cada periodo deretorno. #n la tabla : se muestran los resultados obtenidos para cada estación al aplicar el )68, con los cuales sealimenta el modelo lluvia%escurrimiento.

Tabla !. Preci*itación regional inclu3endo %(2

Tr

(esultados del an)lisis regional 4 %(2

h* +mm,

71# 71! 7$# 7!" 7$##

+ + + ; ;

; B< B+ BB B; BB

- A= AA = =+ =

+ =A =B - -+ -

; --- -= --B -- --B

- -+- -+ -+A -+; -+A

+ -<< -<- - -<B -

; -= -B -;A -; -;A

- -:< -: -B- -:A -B+

+ -B: -B< -A; -A- -A:

; -=< -= + -== +

- +: +< +-B +-< +-A

4. An5li(i( llu6i"e(curri%iento

#L an"lisis lluvia%escurrimiento se realizó utilizando el1odelo para Pronóstico de #scurrimiento /1P#2 desarrollado

por el ((?381, mediante el cual se obtiene el hidrograma deescurrimiento de una cuenca utilizando un modelo de

par"metros distribuidos, considerando las pérdidas porevapotranspiración ue se presentan durante el intervalo detiempo ue transcurre de una tormenta a otra.

Los métodos empleados en el modelo sonI




AMH

% 1étodo de *herpad, para obtener la precipitación distribuidainterpolando la lluvia registrada en las estaciones.

% 1étodo de n4mero de curva /*'*2, para tener la produccióndel escurrimiento.

% 1étodo de 'larJ modi!icado, para realizar la trans!erenciadel escurrimiento.

% )actor de olvido, par"metro en el ue se consideran las pérdidas por evapotranspiración.

Febido a ue las precipitaciones se tienen registradas para unaduración de + horas, y el tiempo de concentración de lacuenca es del orden de horas, !ue necesario obtener unhietograma horario, para ello se utilizaron los !actores deajuste por duración, desarrollados por 'hen /'heng%lung'hen. -=A<2, utilizando el !actor de ajuste por duración Krue relaciona las precipitaciones m"ximas para duraciones deuna hora con las correspondientes a + horas estimado por

@aeza para toda la 6ep4blica 1exicana /@aeza 'arlos +B2.Para la zona de la cuenca en estudio el !actor de ajuste porduración obtenido por @aeza corresponde a .:, por lo uecon dicho valor se obtuvieron los hietogramas para la lluvia dediseño de la cuenca de cada estación, el resultado se muestranen la tabla B. #n dicho hietograma los valores est"nacomodados de acuerdo con el método de los bloues.

Tabla 7. Hietogramas obtenidos con el método de Chen *ara

Tr 1 años

Tiem*o h

h* +mm,

71# 71! 7$# 7!" 7$##

1 +,:< :,+A +,;= -,=- +,BB

' <,-< B,B <,A +,+A <,<

$ <,A: =,+< <,A- +,A- ,A

;,: -+,= ,=A <,:A ;,<

# B,<+ -B,; B,+- ;,<< B,B+

! =,BA +<,<B =,: B,-+ -,<+

7 -+<,;= +=;,<+ -+-,BA A=,== -<,<A

/ ++,+; ;<,-: +-,=+ -:,+ +<,B

" =, ++,;: =,< :,AB =,=:

1 ;,=A -,< ;,A= ,<: :,<-

11 ,<A -,B ,<+ <,-= ,:+

1' <,: A,+: <,- +,;+ <,:;

1$ +,A: :,A+ +,A- +,A <,-

1 +,< ;,A- +, -,BB +,;B

#l proceso para la modelación lluvia%escurrimiento consisteen aplicar los siguientes modelosI

% 1odelos de producción, estima las Kpérdidas y pordi!erencia el escurrimiento.

% 1odelos de trans!erencia, estima cómo el escurrimiento sedesplaza a través de las distintas partes de la cuenca hastallegar al sitio de interés.

% 1odelos de Kpar"metros distribuidos. 1ediante el uso delos *istemas de (n!ormación 5eogr"!ica /*(52 se subdivide lacuenca en celdas y se considera la variabilidad espacial de lascaracterísticas del suelo para la producción del escurrimiento yhacer trans!erencia de cada una de estas celdas hasta el sitiodel P& 'hicoasén ((. La !igura muestra el an"lisis realizadocon el uso de los *(5.

% )actor de olvido. Permite ue las aportaciones de las lluviasantecedentes vayan disminuyendo con!orme pasa el tiempo.

%igura . 2n)lisis de la cuenca en con 5I6

#l programa 1P# se alimenta con los hietogramas de cadaestación y el an"lisis del terreno en la cuenca. #l resultado delan"lisis para la cuenca del P& 'hicoasén (( se muestra en la!igura ;. #l gasto pico para el periodo de retorno de -

años resulto ser de + :< m<Ms.




AMH

%igura #. (esultados del PE

Conclu(ione(

Fe acuerdo con los resultados obtenidos en el presenteestudio, se establece ue para el periodo de retorno de- años, el gasto pico del hidrograma de entrada para lacuenca del Proyecto &idroeléctrico 'hicoasén (( es de+ :< mNMs.

#l resultado estimado es muy similar al obtenido por la'omisión )ederal de #lectricidad, /'.).# +-+2, ya ue elgasto pico del hidrograma de entrada para la cuenca del P&

'hicoasén (( derivado del an"lisis de datos hidrométricosregistrados en la estación #l 5rijalva, y el registro de losdes!ogues horarios de la central hidroeléctrica 'hicoasén, esde + BBB mNMs para el periodo de retorno de - años.

Lo anterior, sin ser contundente, mostraría la con!iabilidad delos registros climatológicos y su uso para la determinación delas avenidas de diseño, aplicando las metodologías utilizadasen el presente estudio.

'onviene hacer notar ue para llegar a este resultado !uenecesario aplicar una metodología ue incluye laregionalización de las lluvias m"ximas diarias, el c"lculo delos !actores de ajuste por "rea y la construcción de loshietogramas horarios.

Re7erenci"(

2*aricio . 8. /+A2. Fundamentos de Hidrología de

Superficie. 1éxico, Limusa.

9ae:a; (. C. +'7,. #stimación regional de !actores deconvectividad para el c"lculo de las relaciones intensidad%duración%!recuencia.

Carri:osa; E. E. /-==B2. 6egionalización de 5astos 1"ximosen la 'uenca de la 9ertiente del Pací!ico 'entro de la6ep4blica 1exicana. >esis de 1aestría, F#P)(, ?381.

C.%.E. /+-2. #studio de !actibilidad del P.&. 'opainal".'entro de 8nteproyectos del 5ol!o. *ubgerencia de8nteproyectos.

C.%.E. /+-+2. 1emoria de c"lculo L('&F<A-- 6evisión deestudio hidrológico P& 'hicoasén ((. *ubgerencia de Fiseñoshidroeléctricos. 'oordinación de Proyectos &idroeléctricos.

Cheng; Ch. /-=A<2,K6ain!all (ntensity%Furation%)recuency!ormulas 7ournal hydraulic engineering., 9ol. -=, 3o.-+.

<om=ngue:; .( . /-=A-2. 8n"lisis 6egional de >ormentas y8venidas de Fiseño, 8plicación a la 'uenca del 6íoPapaloapan. >esis de 1aestría, F#P)(, ?381.

<om=ngue:; . (.; %ranco; 0. /-=A-2. Tormenta de Diseño.')#, 1anual de diseños de 0bras 'iviles, &idrotecnia, >omo8.-.B.

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AMH

RUDO, UN MÉTODO PARA DETERMINAR LA RECARGA VERTICAL ENACUÍFEROS

Chávez Guillén Rubén, Rodríguez Rodríguez Félix, Rodríguez Salas Tania, Silva GamboaDomingo Arturo !argas "artínez #ourdes

C$%AG&A, Av' de los (nsurgentes Sur %o' )*+, -iso ., Ala Sur, Col' Co-il/o 0l 1a2o, Deleg' Cooa/án,"éxi/o, D'F', C3' 4*5*4

ruben'/havez6/onagua'gob'mx

domingo'silva6/onagua'gob'mx

ANTECEDENTES

0n nuestro -aís se han de7inido 85 a/uí7eros 9ue /ubren latotalidad del territorio na/ional' Dada la extensi:n delterritorio a lo /ostoso de los estudios, en mu/hos a/uí7erosno es -osible a-li/ar un balan/e de aguas subterráneas 9ue

/onsidere la di7eren/ia entre la suma total de las entradas;re/arga< la suma total de las salidas ;des/arga< debido ala ausen/ia de in7orma/i:n de niveles -iezométri/os, /ensosde -ozos, -ruebas de bombeo, et/' Sin embargo, existein7orma/i:n /artográ7i/a temáti/a de to-ogra7ía, eda7ología,geología, vegeta/i:n de isoetas 9ue /ubre la totalidad delterritorio na/ional a es/ala +=)84444 la /ual -uede serutilizada, mediante /ombina/iones de álgebra de ma-as,

-ara estimar la /om-onente verti/al de la re/arga en losa/uí7eros'

#a re/arga de los a/uí7eros se -uede ex-resar /omo elvolumen medio anual de agua 9ue entra en el a/uí7ero>

-uede estimarse -or diversos métodos en distintas

/ir/unstan/ias /limáti/as e hidrol:gi/as'

#a ne/esidad de estimar la re/arga de los a/uí7eros en los -roe/tos de evalua/i:n de las aguas subterráneas, ha he/ho9ue se reali/en estudios tendientes a estable/er di/hare/arga /on base en la distribu/i:n de -re/i-ita/i:n /oe7i/ientes de in7iltra/i:n'

OBJETIVO

0l ob2etivo 7undamental es a-li/ar un método sen/illo 9ue -ermita estimar la tasa de re/arga a los a/uí7eros mediantela /ombina/i:n de di7erentes variables ;geol:gi/as,geográ7i/as, mor7ol:gi/as, eda7ol:gi/as de vegeta/i:n<9ue /on7orman la /artogra7ía temáti/a del (nstituto %a/ionalde 0stadísti/a, Geogra7ía e (n7ormáti/a

RECARGA VERTICAL EN ACUÍFEROS

#a re/arga del a/uí7ero es el -ro/eso -or el /ual el agua delluvia se introdu/e a través del suelo ha/ia el a/uí7erosuba/iente' 0xisten mu/hos -ro/esos naturales 9uedeterminan /uanta agua realmente al/anza a re/argar un

a/uí7ero /uanta se eva-ora o se /onsume -or las -lantas animales o sim-lemente es/urre ha/ia los arroos, ríoslagos u o/éanos'

0s ne/esario di7eren/iar 9ue la in7iltra/i:n es el -ro/eso -orel /ual el agua -enetra desde la su-er7i/ie del terreno ha/ia

el suelo' 0n una -rimera eta-a satis7a/e la de7i/ien/ia dehumedad del suelo en una zona /er/ana a la su-er7i/ie

-osteriormente, su-erado /ierto nivel de humedad, -asa a7ormar -arte del agua subterránea, saturando los es-a/iosva/íos'

MÉTODO RUDO;Recarga Determia!aMe!iate A"#icaci$e% Ge$m&tica%'

0ste método -lantea 9ue la re/arga media anual esdire/tamente -ro-or/ional a la -re/i-ita/i:n , -or/onsiguiente, se -retende estable/er una /onstante de

-ro-or/ionalidad -ara /ada a/uí7ero, en 7un/i:n de

variables intrínse/as del mismo'3ara esto, a se dis-one de in7orma/i:n de las di7erentesvariables 9ue /ondi/ionan la re/arga el 7lu2o del aguasubterránea, /omo son= la -re/i-ita/i:n -luvial, la -endientedel terreno, el ti-o de ro/a, las /lases de vegeta/i:n el ti-ode suelo' De /ada variable se ha elaborado una /a-a dein7orma/i:n en un S(G, a -artir de la /artogra7ía temáti/a

bási/a +=)84,444 del (%0G('Se /om-araron diversos métodos 9ue se utilizan -araestimar la re/arga en los a/uí7eros se desarroll: unae/ua/i:n 9ue -ermite estimar la in7iltra/i:n, integrando lainter/e-ta/i:n de lluvia en las ho2as raí/es, la in7iltra/i:n

bási/a del suelo, la litología la to-ogra7ía' De esta 7ormase obtiene una e/ua/i:n de la in7iltra/i:n -oten/ial,mediante un /oe7i/iente de in7iltra/i:n'

#a metodología se basa en el álgebra de ma-as -ara lo /ualha 9ue re/lasi7i/ar los ma-as ve/toriales -ara /onvertirlosen imágenes raster /on -ixeles de +44x+44 metros' A /ada

-ixel se le asigna un valor tomado del -olígono/orres-ondiente'

3ara la a-li/a/i:n del método, se desarroll: un sistema de -untua/iones -ara /lasi7i/ar la in7orma/i:n del ma-a de/ada variable' #as -untua/iones varían entre + .,




AMH

siguiendo una -rogresi:n aritméti/a de di7eren/ia +, /on elob2etivo de 9ue se -uedan e9ui-arar 7á/ilmente a

-or/enta2es de re/arga del a/uí7ero' 0l valor + indi/amínima in/iden/ia de los valores de esa variable en lare/arga del a/uí7ero, mientras 9ue el valor . ex-resa lamáxima in7luen/ia en la re/arga'

#a re/lasi7i/a/i:n se realiz: en /ada ma-a temáti/ove/torial donde a /ada -olígono se le asign: un valor -ara -osteriormente /rear un ma-a raster /on el 9ue se -uedee7e/tuar o-era/iones matemáti/as'

0n este /ontexto, la asigna/i:n de valores a las distintaslitologías se e7e/tu: en 7un/i:n de /riterios hidrogeol:gi/os;-orosidad -ermeabilidad -rimaria<> las distintas /lases desuelos se agru-aron seg?n las /ara/terísti/as generales dees-esor textura 9ue -redominan en sus horizontes> lavegeta/i:n se /lasi7i/: de a/uerdo al ti-o de raí/es;extensi:n lateral -ro7undidad< de /ada -lanta> losvalores de la -endiente se agru-aron en * /lases irregulares/on intervalos de @'

#as /a-as de in7orma/i:n /orres-ondientes a /ada variableseg?n el sistema de rangos -untua/iones, se /ombinaronmediante di7erentes -ro/edimientos de álgebra de ma-as,asignando a /ada variable un -or/enta2e -onderado 9ueres-onde a la im-ortan/ia 9ue e2er/e /ada una de ellas sobrela re/arga, de a/uerdo /on resultados del análisis -revio delas variables 9ue in7luen en la misma'

0l álgebra de ma-as in/lue un am-lio /on2unto deo-eradores 9ue se e2e/utan sobre una o varias /a-as rasterde entrada -ara -rodu/ir una o varias /a-as raster de salida'3or o-erador se entiende un algoritmo 9ue realiza unamisma o-era/i:n en todas las /eldillas de una /a-a raster'

0n este /aso, se /onsidera el mismo -ixel de los distintosma-as 7uente> es de/ir los -ixeles 9ue se en/uentran en lamisma -osi/i:n ;tienen la misma 7ila la misma /olumna<'0sto genera un /on2unto de valores temáti/os sobre los/uales se -uede realizar una serie de o-era/iones /ada unade las /uales genera el valor /ara/terísti/o en ese -ixel, enesa -osi/i:n, del ma-a de salida'

Se obtuvo una e/ua/i:n general de la in7iltra/i:n de lluvia,la 9ue se a2usta -or -endiente to-ográ7i/a, /oberturavegetal, ti-o de suelo litología' 0l valor de la in7iltra/i:n

-oten/ial obtenida -or la e/ua/i:n general, /om-arado /onlos valores de in7iltra/i:n obtenidos -or otros métodosmuestra una /on7iabilidad del 4@'

Recarga = Precipitación *(Litología * 0.3 + Pendiente *0.3 + Suelo * 0.3 + Vegetación * 0.1)

0sta o-era/i:n se realiza en /ada -ixel se obtiene unnuevo ma-a raster' 3osteriormente se suma el resultado de/ada una de las /eldas -ara obtener un total en milímetrosde altura 9ue debe multi-li/arse -or el total de la su-er7i/ieanalizada -ara obtener el volumen in7iltrado en metros/?bi/os al aBo ;Figura +<'

Figura 1.- Ejemplo del álgebra de mapas aplicado a mapas

raster

#a -ondera/i:n de /ada variable en la ex-resi:n trata deres-onder a la im-ortan/ia 9ue e2er/e /ada una de ellassobre la re/arga, de a/uerdo /on resultados del análisis

-revio de las variables 9ue in7luen en la misma' #osvalores de la tasa de re/arga varían de un mínimo de + hasta+4 -or/iento> es de/ir, siem-re ha algo de re/arga nun/ala re/arga es maor al +4@ de la -re/i-ita/i:n'

Al /ombinar los ma-as mediante el álgebra de ma-as multi-li/arlos -or la lámina de -re/i-ita/i:n de /ada -ixel,se obtiene un valor en milímetros 9ue re-resentan la

-ro-or/i:n 9ue se in7iltra al subsuelo' 0stos valores semulti-li/an -or el área de /ada -ixel ;+4444 m)< nos da/omo resultado el volumen in7iltrado en toda el área dela/uí7ero'

MAPAS UTILI(ADOS

A /ontinua/i:n se des/riben /ada uno de los ma-asutilizados -ara la a-li/a/i:n del método'

3R0C(3(TAC(%#a in7orma/i:n de -re/i-ita/i:n -roviene del Servi/io"eteorol:gi/o %a/ional ;S"%< se obtiene de lasesta/iones 9ue re-ortan diariamente' 0l S"% realiza unainter-ola/i:n genera una malla de -untos e9uidistantes




AMH

9ue /ubren todo el territorio na/ional' A -artir de estear/hivo se inter-ola en /eldas de +44 -or +44 metros -araobtener una imagen raster' #a in7orma/i:n re/ibida es un

-romedio de 54 aBos ;+. E )44<'

#(T$#$GASe re/lasi7i/: el ma-a geol:gi/o tomando en /uenta el ti-o

de litología 9ue -or su origen ;sedimentaria, vol/áni/a ometam:r7i/a< tiene una determinada -orosidad -ermeabilidad -rimaria' 3or e2em-lo, en las ro/assedimentarias, entre más ar/illosa sea menor /a-a/idad dein7iltra/i:n tiene> en las vol/áni/as, el basalto tiene maor

-ermeabilidad 9ue una riolita> las metam:r7i/as e ígneasintrusivas, -rá/ti/amente son im-ermeables'

S&0#$Se /lasi7i/a seg?n su granulometría /ontenido de materia orgáni/a' Al igual 9ue en la litología, entre másar/illoso sea un suelo menor es su /a-a/idad de in7iltra/i:n -or /onsiguiente se le asigna un n?mero más -e9ueBo'

30%D(0%T0S T$3$GRF(CAS

A -artir del modelo de eleva/i:n del terreno es/ala+=)84,444 se genera un ma-a grid de -endientes en

-or/enta2es' Des-ués se re/lasi7i/a se a/e-tan los rangosde interés'

!0G0TAC(%#a re/lasi7i/a/i:n de la vegeta/i:n 7ue de a/orde al ti-o deraíz ;-ro7undidad am-litud< a las /ara/terísti/as de/obertura altura 9ue desarrollan'

EJEMPLO

AC&F0R$ F#$R0S "AG% E !(##A AH&"ADA

#a Comisi:n %a/ional del Agua -ubli/: en di/iembre del)4++ la dis-onibilidad de agua subterránea en el a/uí7eroFlores "ag:n E !illa Ahumada del estado de Chihuahua endonde llueve un -romedio de 55+ mm anuales' 0n elestudio de res-aldo se muestra el /ál/ulo de la re/arganatural del a/uí7ero -or medio del balan/e geohidrol:gi/o,en el 9ue se /onsideraron las medi/iones niveles

-iezométri/os se trazaron /urvas de igual eleva/i:n delnivel estáti/o -ara de7inir el 7lu2o subterráneo'0l valorobtenido de re/arga natural 7ue de .4 millones de metros/?bi/os'

0n las 7iguras ) se muestra la ubi/a/i:n geográ7i/a dela/uí7ero, el /ual se en/uentra en la -arte /entral norte delestado de Chihuahua' 0n las 7iguras, 5, * 8 se muestran

los ma-as de geología, vegeta/i:n eda7ología,res-e/tivamente'

Figura 2.- Localización de acuífero Flores Magón !illa

"#umada

Figura $.- %eología de la zona Flores Magón !illa "#umada




AMH

Figura &.- !egetación de la zona Flores Magón !illa"#umada

Figura '.- Edafología de la zona Flores Magón !illa"#umada

0n el ma-a 9ue da /omo resultado la a-li/a/i:n del R&D$;Figura < en donde se observa 9ue la re/arga se de

-rin/i-almente en las zonas en donde las ro/as están másex-uestas en donde la -endiente ha/e 9ue la velo/idad dees/urrimiento disminua -ermita maor tiem-o la

-ermanen/ia del agua'

Figura (. Mapa resultado de la aplicación del )*+, en la zona

de Flores Magón !illa "#umada

Al a-li/ar el método R&D$ se obtiene un valor de re/arganatural de 5'. millones de metros /?bi/os' #a di7eren/iaentre ambos datos re-resenta solamente un @ res-e/to a

lo -ubli/ado a lo obtenido' 0s un margen de di7eren/iaa/e-table /onsiderando 9ue todos los métodos /ontem-lanun grado de in/ertidumbre'

Con la a-li/a/i:n del método R&D$ se estim: 9ue el 5' @de lo 9ue llueve en un aBo en esa regi:n se in7iltra -ara a7ormar -arte de la re/arga del a/uí7ero'

CONCLUSIONES

0ste método sim-li7i/a enormemente el -ro/edimiento -arael /ál/ulo de la -re/i-ita/i:n 9ue in7iltra, la 9ue es ne/esaria/ono/er, -ara determinar la re/arga a los a/uí7eros,utilizando la in7iltra/i:n bási/a de los suelos la

-re/i-ita/i:n anual de la zona' Además, es un método -rá/ti/o -ara analizar los a/uí7eros en donde el a//eso esdi7í/il existe -o/a o nula in7orma/i:n de -ozos' %os

brinda un resultado 9ue sirve /omo la base -ara otrosestudios'

REFERENCIAS




AMH

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0

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

35,000

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

V o l u m e n a n u a l e n t r e g a d o a M é x i c o ( h m 3

!er"odo (a#o$

%gua entregada a México

Volumen con&enido en el

'ratado 1944

Introducción.

En el Tratado sobre Distribución de Aguas Internacionalesentre los México y los EUA de 1944, se señala ue de las

aguas del r!o "olorado se asigna a México un #olu$engaranti%ado de 1&'()*+4 $illones de $etros c-bicos cada año./$0año* El Tratado de 1944 ta$bién establece uecorres2onder3n a México cualesuier otros #ol-$enes de las

aguas del !o "olorado ue lleguen a los 2untos $exicanos dederi#ación5 en la inteligencia de ue, cuando a 6uicio de la

7ección de los Estados Unidos de la "o$isión Internacionalde 8!$ites y Agua .I:", en cualuier año exista en el r!oagua en exceso de la necesaria 2ara abastecer los consu$os enlos EUA y el #olu$en garanti%ado anual$ente a México de

1,'()*+4 /$, los EUA se obligan a entregar a México,cantidades adicionales de agua del siste$a del !o "olorado/asta 2or un #olu$en total ue no exceda de +,)9;*91 /$

anuales* Asi$is$o, el Tratado de 1944 indica ue en los casosde extraordinaria seu!a o de serio accidente al siste$a deirrigación de los EUA, ue /aga di<!cil a éstos entregar lacantidad garanti%ada de 1,'()*+4 /$ 2or año, el agua

asignada a México, se reducir3 en la $is$a 2ro2orción en uese redu%can los consu$os en los EUA*

=or otro lado, el Acta +4+ <ir$ada el ) de agosto de 19>

esti2ula ue la salinidad del agua entregada a México aguasarriba de la 2resa Morelos, deber3 tener una salinidad $ediaanual ue no sobre2ase en $3s de 1+1 22$ ? ) 22$ nor$asde México .11( 22$ ? ) 22$, nor$as de EUA, a la

salinidad $edia anual de las aguas del !o "olorado uelleguen a la =resa I$2erial* 8a di<erencia entre los 2ro$ediosde salinidad de los dos 2a!ses, es conocida co$o el

diferencial*

=or lo anterior y considerando el sentido de coo2eración entrea$bos 2a!ses se /an #isuali%ado 2royectos en donde sein#olucran las entregas de #ol-$enes a México en 2untos

di<erentes al 8indero Internacional @orte y el al$acena$iento#oluntario de aguas de México en 2resas de los EstadosUnidos* Estas acciones $odi<ican la calidad del aguaentregada y a<ectan la salinidad de las aguas 2or el ti2o de

$etodolog!a utili%ada 2ara el c3lculo del di<erencial deacuerdo al Acta +4+, as! co$o 2or la reducción de los#ol-$enes entregados en el 8indero @orte Internacional*

Estas iniciati#as del $ane6o del agua obedecen a las

necesidades ue México tiene 2ara /acer un uso $3se<icientes de su asignación de agua, $ane6ar de <or$a ó2ti$alos ni#eles de salinidad del agua 2ara /acer un uso sustentabledel recurso, ante el au$ento de la de$anda de agua y la

a$ena%a de una reducción 2or la deter$inación de situaciónde seu!a se#era en la cuenca del !o "olorado**

Volúmenes y Calidad de Agua Recibida yProgramada de E.U.

8os #ol-$enes de agua entregados a México /an #ariadosustancial$ente durante el -lti$o siglo, <unda$ental$ente

2or la construcción de obras de regulación y a2ro#ec/a$ientodel agua de escurri$iento del !o "olorado, en la igura 1 se

2resenta una reco2ilación de los #ol-$enes estregados aMéxico desde 19); /asta el año +)1)*

Figura 1. Volumen anual entregado a México desde el año 1906

hasta el 2010.

Desde antes del inicio del registro 2resentado en la <igura, elcaudal escurrido no ten!a 2r3ctica$ente ninguna obra de

regulación causando una enor$e deri#a de su cauce en elDelta, lo ue /a sido docu$entado desde /ace ya $uc/osaños, .7yBes, 19>* A 2artir del inicio del llenado dele$balse Mead de la =resa Coo#er en 19( y /asta 1941 enue co$2letó su llenado se redu6eron los <lu6os del !o

"olorado de <or$a sustancial* @o obstante el caudal uellegaba a territorio $exicano segu!a siendo $uc/o $ayor uela cuota ue $3s tarde se asignar!a a México*

A-n des2ués del Tratado de 1944 los caudales alcan%aron 2icos de 1),;+ /$ anuales en 1944, de 1+,(14 /$ en 19(+

y de >,+'> /$ en 19('* @o <ue sino /asta el inicio del llenadodel e$balse =oell de la 2resa len "anyon en 19; y /asta

19') cuando se e$2e%aron a recibir #ol-$enes ligera$ente$ayores a los 2actados en el Tratado de 1944, es2ec!<ica$entede 19;> a 19>'* A 2artir de este año des/ielos anor$al$entealtos en la 2arte alta de la cuenca obligaron a descargar

enor$es #ol-$enes de agua ue tra6eron co$o consecuencias 2roble$as de inundaciones, entre 19' y 19'>, alcan%ando

ANÁLII !EL E"EC#$ !E LA ALINI!A! !E LA A%UA UPER"ICIALE !EL

R&$ C$L$RA!$ EN PR$'EC#$ !$N!E E INV$LUCRAN LA EN#RE%A !E

A%UA PARA ()*IC$

8ó2e% =ére% Mario, utiérre% a$!re% Fosé, odr!gue% odr!gue% Adriana

"o$isión @acional del Agua, A#* Insurgentes 7ur +41;, "olonia "o2ilco el a6o, "oyoacan, "*=* )44)

Telé<ono (1>44)>

$ario*lo2e%2ere%Gconagua*gob*$x5 6ose*gutierre%rGconagua*gob*$x5 adriana*rodrigue%Gconagua*gob*$x





0

50

100

150

200

250

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

V o l u m e n e x c e d e n t e ( h m 3 )

Período (años)

Volumen xcedente )eci*ido

#ol-$enes de /asta 19,1>+ /$ en 19'4* Desde entonces se/an recibido, de <or$a es2or3dica, algunos #ol-$enes

$ayores a la cuota asignada, en el año 199 y 199>H1999* @oobstante, a 2artir del año +))1 no se /an recibido $3s de +()/$ adicionales a la cuota de 1,'() /$ establecida en elTratado de 1944* Esto /a sido docu$entado 2or el del

U7DI en sus boletines anualesJ "olorado i#erAccounting

and :ater Use e2ort*

E+olución de los +olúmenes mensuales ,aralos a-os ///0122

7obre la dis2osición del #olu$en de agua a al$acenar co$oresultado de los #ol-$enes excedentes 2or la destrucción de la

in<raestructura /idr3ulica debida al terre$oto del 4 de abril del+)1) .Acta 1' se /i%o un an3lisis detallado de las 2eticiones

2rogra$adas de #ol-$enes de agua /ec/as 2or la 2arte$exicana y los #ol-$enes entregados 2or la 2arte

estadounidense de <or$a $ensual*

Figura 2. Volumen anual entregado y programado mensualmente

desde el año 1999 hasta el 2010.

En la <igura + se $uestran los #ol-$enes 2rogra$ados y

entregados de <or$a $ensual con el 2ro2ósito de ilustrar las

#ariaciones en los #ol-$enes reueridos 2or México 2ara/acer <rente a los reueri$ientos H<unda$ental$enteH de losculti#os del Kalle de Mexicali y la res2uesta de la contra2arte

a$ericana ante tales 2eticiones* 8os datos <ueron 2ro2orcionados 2or el De2arta$ento de Estad!stica Agr!cola,

de2endiente de la Fe<atura de 2eración del D)14 del"=" de la "@AUA*

"o$o se obser#a en la <igura +, los $eses en ue se solicitany obtienen los #ol-$enes $ayores son los $eses de $ar%o y

abril, $eses en ue los dos 2rinci2ales culti#os del Kalle deMexicali, el trigo y el algodón se sobre2onen, el 2ri$ero con

sus -lti$os riegos y el segundo con los riegos de 2resie$bra ysie$bra, alcan%ando #ol-$enes $ensuales en 2ro$edio.+)))H+)1) de +(; y +1 /$, res2ecti#a$ente* Encontra2arte, los $eses de agosto, se2tie$bre y octubre son los

ue tanto la solicitud co$o la entrega es $enor, solicit3ndose

en 2ro$edio .+)))H+)1) 11(, 1)9 y 9+ /$, res2ecti#a$ente*

8a igura + ta$bién $uestra la $uy 2róxi$a relación entre

los #ol-$enes solicitados $ensual$ente y los recibidos 2or 2arte de EUA, en el año 1999 los #ol-$enes solicitados$uestran un 2atrón $uy distinto al resto y ta$bién se obser#auna di<erencia signi<icati#a en los #ol-$enes $ensuales

entregados* A 2artir del año +))1, los #ol-$enes solicitadosdi<ieren en cantidad ligera$ente 2ero ya no en su 2atrónanual* 8as di<erencias entre el #olu$en solicitado y el recibidose $antiene a2roxi$ada$ente constante durante todo el año,

recibiendo en general #ol-$enes $ayores ue los solicitados,entre 1) y 1' /$, a exce2ción de los $eses de <ebrero y

$ar%o en los ue durante todo el 2er!odo anali%ado ladi<erencia es $enor a + /$* En la igura se $uestran estasdi<erencias anuales considerando los años +))) a +)1)* "o$o

se obser#a en la igura , en el año +))1 las di<erencias son$ayores a los +)) /$, sin e$bargo estos excedentesentregados a México dis$inuyen 2rogresi#a$ente /asta el año+))9 en el ue -nica$ente se entregan ;4 /$ adicionales a

lo establecido en el Tratado de 1944*

Figura . Volumen anual excedente entregado desde el año 1999

hasta el 2010.

Es 2reciso señalar ue los registros /istóricos de entrega de

#ol-$enes desde 19); /an registrado entrega de excedentes,en algunos años relacionados con e#entos de des/ielos

anor$al$ente altos en la 2arte alta de la cuenca y otros $uyescasos y cercanos a la asignación establecida en el Tratado de1944 2or el llenado de los #asos de al$acena$iento de las

2resas del siste$a /idr3ulico de los EUA, o bien, co$o en los-lti$os años 2or el au$ento en la de$anda del recurso y lareducción de los ni#eles de al$acena$iento en las 2resas,

2articular$ente en el lago Mead de la 2resa Coo#er

An3lisis estad4stico 5istórico de la calidad deagua en los ,untos de entrega a (67ico8 segúnsu origen

Cabiendo anali%ado los #ol-$enes 2rogra$ados 2or México yentregados 2or los EUA en los -lti$os 1) años se 2rocedió a





anali%ar la salinidad del agua recibida y su relación con lanor$ati#idad #igente

Fuentes de !gua entregada a México

El agua entregada a México en el $arco del Tratado de 1944

en el 8I@ corres2onde a una $e%cla de agua de di#ersos

or!genes y con di#ersas concentraciones de sales* En la <igura4 se $uestra el diagra$a esue$3tico del siste$a dedistribución de agua en la región de Lu$a y el !o "olorado

2róxi$o a la <rontera con México y donde se locali%an estosa<luentes 2ara abastecer el agua entregada a México, co$o seobser#a es un siste$a bastante co$2le6o 2ero 2uede serdescrito de <or$a sencilla co$oJ

1* El agua ue 2ro#iene de la corriente 2rinci2al del !o"olorado*

a* Una 2arte de esta agua 2ro#iene de la =resa

=arBer y contribuyó en a2roxi$ada$ente 9'),))) A .1A1+*4'> $ en el año +)1)* Este #olu$en constituye

a2roxi$ada$ente el ;4N del #olu$en total de agua entregadaen el 8I@*

b* El agua excedente .asteays* Esta agua

2ro#iene del agua recu2erada en el siste$a del distritoagr!cola, co$o 2arte del agua en exceso de la de$anda diariaconsu$ida* egresa al !o "olorado con a2roxi$ada$ente la$is$a salinidad con la ue <ue entregada* Esta agua alcan%ó

un #olu$en a2roxi$ado de 1'',))) A y constituyó el 1+Ndel <lu6o total ue se entregó en el 8I@ en el año +)1)*

+* El agua ue 2ro#iene de los <lu6os aguas aba6o de la =resa

I$2erial, esta co$2uesta 2or dos or!genes 2rinci2al$enteJa* Agua subterr3nea obtenida 2or bo$beo* Esta agua

es bo$beada del sur de los #alles agr!colas ila y Lu$a y esconducida al !o "olorado $ediante canales recubiertos de

concreto* El #olu$en de esta <uente <ue de a2roxi$ada$ente

>),))) A, ue re2resentó el (N del <lu6o total en el 8I@durante el año +)1)* b* 8os drenes agr!colas* Es el agua de retorno

agr!cola ue se colecta 2or su in<iltración en los siste$as dedrena6e 2arcelario y la red de drenes laterales de los ca$2os deculti#o agr!colas* Estos canales de drena6e #ar!an en ta$año y<lu6o es contabili%ado co$o otros <lu6os $edidos

.ot/ers$easured<los y <lu6os no $edidos

.un$easured<los* =ara el año +)1) constituyerona2roxi$ada$ente el 19N del <lu6o total en el 8I@, cona2roxi$ada$ente +'1,))) A*

Figura ".#epresentaci$n es%uem&tica del sistema de distri'uci$n

de agua del escurrimiento natural del #(o )olorado y susafluentes as( como del sistema de recolecci$n de aguas de retorno

agr(cola y de deshecho relacionados con las diferentes fuentes de

origen del agua %ue se entrega a México por el *ratado+19"" .

En la Tabla 1 se $uestran los no$bres de los or!genes o

<uentes de estas aguas, su 2orcenta6e en #olu$en y salinidad 2ro$edio durante el 2eriodo +)))H+)1) y 7iste$a de

distribución de agua en el Kalle de Lu$a y de la 2arte ba6a del!o "olorado ue co$2onen las distintas <uentes del aguaentregada a México

*a'la 1. Volumen y salinidad promedio durante el per(odo

2000+2010 de las di,ersas fuentes de agua %ue componen en agua%ue se entrega a México como parte del *ratado de 19"".

Fuentes de agua- porcentae de ,olumen y salinidad promedios

durante el per(odo 2000+2010

Fuente de aguaKolu$en

/

7alinidad

22$

!guas a'ao de la resa mperial +'*+ >);

!gua del )*! en ilotno' porexcedentes agr(colas

>*11 ;);

3xcedentes del )anal rincipal de

4uma 1+*); >11

!gua 'om'eada del acu(fero de laMesa de 4uma

*' 1502

!gua 'om'eada del acu(fero delur de 7ila

4*1; 1621

8tras descargas cuantificadas >*9; 115

:escargas no cuantificadas ;*' 106;

3ntregas totales en <= 99*>9 '4;

!gua excedente de riego del canal

)ooper )*)>+ 14)

!gua entregada en *iuana )*1' >)'

3ntregas totales>

<=?*iuana?)ooper1))N '4;





Este co$2ro$iso anual 2er$ite ue ba6o condiciones de

o2eración es2ec!<icas5 2or e6e$2lo, durante los 2er!odos de$ayor riego se ele#a de <or$a anor$al el ni#el <re3tico en los#alles de Lu$a y ila, 2oniendo en riesgo la 2roducti#idad dela 2lanta al $antener las ra!ces ba6o un sustrato saturado de

agua salobre* =ara abatir el ni#el <re3tico se reuieren

au$entar los #ol-$enes de salobre drenada ue es entregada aMéxico contribuyendo a au$entar el ni#el de la salinidad*

Estos #ertidos de agua salobre son en general durante 2er!odoscortos .#arios d!as, -nica$ente 2ero su<icientes 2ara 2ro#ocaralteraciones en los riegos en el Kalle de Mexicali 2ro#ocando

daños a los culti#os ue reciben estas oleadas de agua de$ayor salinidad, con la consiguiente reducción de la

2roducti#idad y el descontento de los agricultores* El au$entoen el di<erencial de la salinidad 2or estos e#entos es subsanadocon el au$ento de agua con $enor salinidad directa$ente de

la 2resa I$2erial .loelo I$2erial Da$ en d!assubsiguientes, antes de ter$inar el $es, o durante los -lti$os$eses del año* En estos -lti$os $eses, los e#entos de

2reci2itación en la región 2er$iten dis2oner de #ol-$enesadicionales de agua OexcedentesP en el siste$a y co$2ensar

con $ayor <acilidad el di<erencial anual con#enido en el Acta+4+*

Esta 2r3ctica de a6ustar el di<erencial de salinidad, ue /a sido

ele#ado de <or$a in#oluntaria 2or el bo$beo de aguasubterr3nea salobre, exige entregar $ayores #ol-$enes deagua de los 2rogra$ados, i$2idiendo ue el si$ulador deentregas de agua cu$2la con el #olu$en co$2ro$etido y se

entregue un #olu$en anual $ayor al con#enido*

alinidad del !gua 3ntregada a México en romedio

:urante el er(odo 2000+2010.

El #alor de salinidad considerado 2ara e<ectos decu$2li$iento del Acta +4+ obtenido 2or México y el obtenido 2or EUA 2resenta tres di<erencias, ue causan discre2ancias y

$oti#an desacuerdos entre a$bos 2a!sesJ la esti$ación delcontenido de bicarbonatos5 las $etodolog!as de an3lisis y laesti$ación de la salinidad en el 8I@* A continuación sedescriben y anali%an cada una de estas di<erencias, 2ara iniciar

el an3lisis de la e#olución de la salinidad del agua entregada aMéxico*

Factor de )orrecci$n por @icar'onatos

"abe señalar ue la esti$ación del #alor de la salinidad esdi<erente en a$bos lados de la <rontera, es decir, EUA /aceuna corrección adicional a la esti$ación de los bicarbonatos

ue $odi<ica el #alor de salinidad, $oti#o 2or el cual el Acta+4+ establece #alores distintos 2ara a$bos 2a!ses, ue al textodiceJ

OQtengan una salinidad $edia anual ue nos sobre2ase en$3s de 1+1 22$ ? ) 22$, nor$as de México .11( 22$ ? )

22$, nor$as de los Estados Unidos, a la salinidad $edia

anual de las aguas del !o "olorado ue lleguen a la =resaI$2erial, QP

8a deter$inación de los 7DT 2or su$atoria es corregidaconsiderando los sólidos totales obtenidos 2or e#a2oración y

secado a 1')R"* En este 2roceso los bicarbonatos setrans<or$an en carbonatos* 8a concentración de bicarbonatoses di#idida entre +*), 2or EUA 2ara tener una $e6orco$2aración con los #alores de 7DT 2or e#a2oración* El uso

de la corrección de bicarbonatos es una de las ra%ones 2or la

ue los resultados de EUA son $3s ba6os ue los re2ortados 2or México* En el caso en ue todas las otras concentracionesde iones $ayoritarios deter$inados sea igual, la di<erencia

consistir3 en a2roxi$ada$ente la $itad del contenido de bicarbonatos de la $uestra* @o obstante, los 2rocesosnaturales 2or los ue transcurre el agua nunca alcan%an la

te$2eratura re<erida, 2or lo ue el contenido de sales con uees a2ro#ec/ado 2or los culti#os es el de la su$atoria de iones*

Esta di<erencia <ue identi<icada y ex2resada desde antes delinicio de las negociaciones 2ara ter$inar con el 2roble$a dela salinidad ue dio origen al Acta +4+*

:iferencias metodol$gicas en la'oratorio de la

concentraci$n de iones mayoritarios

Al $argen de la corrección 2or bicarbonatos ue se re<irió en

el a2artado anterior, se encontraron .durante 199; y 199>di<erencias signi<icati#as en las concentraciones de algunosiones $ayoritarios, es2ec!<ica$ente cloruros y sul<atos ue seatribuyeron a las $etodolog!as de an3lisis u!$ico en

laboratorio*

8a to$a y an3lisis de las $uestras de agua se /an lle#ado acabo desde ue entró en #igor el acuerdo del Acta +4+ y /asta

la <ec/a 2or la "I8A* 8a "I8A /a utili%ado los laboratoriosdel y de la "@AUA 2ara anali%ar las $uestras*A$bos laboratorios inicial$ente utili%aron los $étodosreco$endados 2or el 2ersonal del 8aboratorio de 7alinidad de

Estados Unidos del De2arta$ento de Agricultura de EUA en

el AgricultureCandbooB @o* ;) .U7DA, 19(4 conocidoco$o Manual ;)* Desde ue el Acta +4+ <ue i$2le$entada, se/an 2roducido ca$bios en los $étodos utili%ados 2or los

laboratorios de los EUA, en general, con la ado2ción de los$étodos de calidad de agua a2robados 2or la Agencia de=rotección A$biental .E=A e incor2oradas 2or agencias<ederales y estatales ue 2artici2an en el an3lisis de la calidad

del agua* 8os ca$bios en los $étodos incluyeron el uso denue#os instru$entos y técnicas enca$inadas a lograr ni#elesde detección $enores y 2ro2orcionar resultados $3sre2roducibles* El laboratorio de EUA ado2tó los nue#os

$étodos de la E=A y se de6aron de usar los $étodos descritosen el Manual ;), $ientras ue México contin-a utili%ando los$étodos identi<icados en el Manual ;) ue <ueron ado2tadosdentro de las nor$as $exicanas a2robadas 2or la "@AUA*

El -nico $étodo 2ara la deter$inación de la salinidad ue a-nes consistente con los $étodos del Manual ;) del U7DA ycon el de la E=A es el $étodo de c3lculo de 7DT 2ore#a2oración ."I8A, +)11*

Un an3lisis ex/austi#o desde la to$a de $uestras de agua,conser#ación, al$acena$iento y 2rocedi$ientos de

laboratorio considerando criterios de Asegura$iento y "ontrolde "alidad .A"0"" <ue anali%ado, encontrando ue a 2esar

de ue los $étodos utili%ados 2or a$bos laboratorios no sonlos $is$os, 2ero 2ara la $ayor!a de los resultados anali%ados,





los resultados $uestran tendencias si$ilares y lasconcentraciones est3n dentro de los rangos ace2tables .con

exce2ción de los cloruros y los sul<atos* Esto 2uede deberse adi<erencias en los l!$ites de detección, el trata$iento de lasinter<erencias y la 2re2aración de las $uestras ."I8A, +)11*

El docu$ento re<erido reco$endó ue el gru2o de ex2ertos

u!$icos integrado 2or 2ersonal del laboratorio de la"@AUA y del uró de ecla$ación y de a$bas seccionesde la "I8A, continuar3 traba6ando 2ara resol#er cualuier

di<erencia ue 2ueda surgir en el <uturo y continuar3reali%ando reuniones al $enos dos #eces al año 2ara discutirlos te$as de salinidad*

En un estudio anterior, se reco$endó la aduisición de eui2o

$oderno de an3lisis de agua co$o Absorción Ató$ica y"ro$atogra<!a 2ara co$2arar con $ayor <acilidad losresultados obtenidos 2or los laboratorios de "@AUA con

los de la "I8A* Estos eui2os 2odr3n e<ectuardeter$inaciones ue 2udieran re#elar conta$inaciones en elagua del !o "olorado tales co$o, $etales 2esados, <luorurosen exceso, boratos de detergentes, etc* .Seuantu$, +))(*

:iferencias en la estimaci$n del ,alor de la salinidad

media anual.

De $anera $ensual la "I8A 2re2ara un re2orte utili%ando los

resultados de salinidad de los laboratorios y los <lu6os $edidosen los di<erentes 2untos, 2ara calcular el 2ro$edio 2onderadoue es utili%ado 2ara deter$inar, sobre una base anual, el

2ro$edio de salinidad ue se deri#a aguas arriba de la =resa

Morelos* El re2orte docu$enta el #olu$en de <lu6o deri#adoen el 8I@ .1*>;) B$ aguas arriba de la =resa Moreloscon<or$e al Acta+4+, y el 2ro$edio anual de salinidad en la=resa I$2erial ue son utili%ados 2ara deter$inar el

di<erencial ."I8A, +)11*

En este traba6o se 2untuali%an estas di<erencias 2ara tener 2resente ue los datos au! ex2uestos y anali%ados

corres2onden a la deno$inada OTabla +P ue es una /o6a dec3lculo en <or$ato Excel obtenida de la ase de Datos delModelo Cidrológico .ecla$ationCydrologicDataaseobtenida 2or el * En esta Tabla + se indican los

#ol-$enes $ensuales de agua y la corres2ondiente salinidadde todas las di<erentes <uentes de agua* 8a su$a de los#ol-$enes de todas estas <uentes corres2onde a los #ol-$enesentregados en el 8I@ y la salinidad 2onderada $ensual del

8I@* Incluye ta$bién los #ol-$enes y salinidades 2ro$edio 2onderada $ensual aguas arriba de la =resa I$2erial.losAbo#e I$2erial Da$, contra la ue se co$2arara lasalinidad del agua entregada en el 8I@ 2ara satis<acer el

co$2ro$iso establecido en el Acta +4+*

8a salinidad 2ro$edio 2onderada, re<erida en el 23rra<oanterior se calcula $ulti2licando la cantidad de sales 2ro$edio

$ensual en 22$H 2or el #olu$en de agua registrado duranteun $es, 2ara cada una de las <uentes, des2ués se su$an estos#alores .salinidad 2onderada 2or #olu$en y la su$a se di#ide

entre el #olu$en total de todas las <uentes* En estacontabilidad se incluyen los #ol-$enes del agua entregada en

la cuidad de Ti6uana y la recibida en el canal "oo2er ."oo2er:asteay ue son su$a$ente reducidos en cantidad y es

agua de salinidad 2ro$edio de 14) y de >)' 22$,res2ecti#a$ente*

8a <or$a de c3lculo descrita di<iere de la utili%ada 2or la"@AUA en la ue se su$a de <or$a directa la salinidad delos resultados de los an3lisis u!$icos en =resa I$2erial y8I@* En este traba6o se utili%ó la <or$ulación utili%ada 2or el

y todos los datos de la Tabla + ya ue las discusiones del

gru2o binacional de salinidad utili%ó esta tabla co$o la basedel an3lisis y $odelación de la salinidad 2ara las 2royeccionesde entregas al año +)1+*

(odelación de la salinidad del agua entregadaa (67ico en el LIN ba9o di:erentes escenariosde +olúmenes de almacenamiento de agua yentregas en ,untos adicionales al LIN.

8a 2rogra$ación y entrega de aguas a México se reali%a de

<or$a rutinaria y ba6o esue$as de 2rogra$ación y entrega bien conocidos 2or las instituciones o2erati#as de a$bos 2a!ses, desde /ace ya $uc/os años* =or la 2arte a$ericana laI:" y el y 2or la 2arte $exicana la "I8A y la

"@AUA* A 2artir de la <ir$a del Acta +4+ en 19>/aciendo es2ecial én<asis en $antener el di<erencial desalinidad dentro de los l!$ites establecidos 2or el acta re<erida*

7in e$bargo, a ra!% de ue los ni#eles de al$acena$iento deagua en el 8ago Mead se /an #enido reduciendo desde /ace ya#arios años, los Estados Unidos ue co$2arten la cuenca del!o "olorado, /an establecido di#ersas acciones 2ara a/orrar

agua y 2oder /acer <rente al desabasto ue 2udiera crear unareducción en el #olu$en de agua entregado a cada Estado*

8as acciones de conser#ación est3n basadas en una o2eración$3s e<iciente de los e$balses, la conser#ación de agua de

di#ersas <uentes y el incre$ento de la <lexibilidad en el$ane6o de los siste$as /idrológicos, sin ol#idar la 2rotección

de los siste$as a$bientales asociados el !o "olorado* 8asacciones 2ro2uestas y en $uc/as ocasiones ya reali%adas /an

sido di#ersas, entre ellas se /a consideradoJ el recubri$ientode canales de conducción de agua con concreto lo ue e#itar!ala 2érdida de agua 2or in<iltración al subsuelo, co$o <ue elcaso del "anal Todo A$ericano5 el descanso de tierras de

culti#o, reduciendo la su2er<icie culti#ada de los #allesagr!colas de2endientes del agua del !o "olorado, co$o estasiendo el caso del Distrito de iego del Kalle I$2erial, entre$uc/as otras*

Debido al terre$oto su<rido el 4 de abril del +)1) ue obligó aMéxico a re2rogra$ar los #ol-$enes de entrega de agua 2or

2arte de EUA, dado ue gran 2arte de su in<raestructura

/idr3ulica <ue destruida 2or el sis$o .;4) B$ de canales y

;),))) /a de tierras de culti#o* =ara /acer <rente a este 2roble$a se <ir$ó el Acta 1', en el $arco de la cual seal$acenan en el 8ago Mead +) /$ durante +)1)H+)1* De

los cuales se descontar3n el N de e#a2oración anual* Estos#ol-$enes al$acenados 2odr!an ser entregados a México a

2artir del +)14*

8a 2reocu2ación de México 2or la dis$inución del aguaca2tada 2or la cuenca, la reducción del ni#el deal$acena$iento del 8ago Mead y los criterios de reducción de





agua asignada a los usuarios de los EUA, se /a traducido enun di3logo 2er$anente de coo2eración con el a tra#és de

la "I8A abordando te$as deJ

• El estudio de la /idrolog!a de la cuenca y el i$2acto

2otencial del ca$bio cli$3tico, incluyendo los e<ectos deuna seu!a /istórica en la cuenca del !o "olorado*

•

=rioridades a$bientales* =reser#ar y restaurar el Delta del!o "olorado

• 2ortunidades de conser#ación y a/orro de agua

.2royectos de conser#ación de agua de riego,al$acena$iento .buscando e<iciencias en la o2eración delsiste$a y au$ento de la o<erta .2royectos de desalación

binacional*

• 2ortunidades 2otenciales 2ara au$entar la e<iciencia delagua entregada a México

Entre los 2royectos considerados 2ode$os enu$erarJ

• "onser#ación de agua con el recubri$iento de canales de

la red $ayor* "anal e<or$a*

•

Descanso te$2oral de tierras de culti#o .conocido co$oJ<alloing*

• =royecto de conser#ación a$biental en la %ona de la "ol*

Miguel Ale$3n*

• El uso del "anal Todo A$ericano 2ara conducir agua a la

2lanta de bo$beo @o* ) del acueducto !o "olorado HTi6uana*

• "onstrucción de la =lanta desaladora de osarito*

Escenarios de entregas de agua ,or a9ustes alcalendario según el Acta ;<

"onsiderando un #olu$en asignado de agua $exicana co$o 2arte del a6uste al calendario de agua entregada a Méxicoesti2ulado en el Acta 1', el gru2o inacional de 7alinidadinició el an3lisis de escenarios de entregas de agua a México*

7e consideraron #ol-$enes di<erentes, en el entendido uese to$ar!a co$o base los 2ro$edios de #olu$en y salinidadentregados de cada <uente durante el 2er!odo +)))H+)1)*

El utili%a co$o datos de entrada la /o6a de c3lculo Tabla+ y un 2rogra$a construido en otra /o6a de c3lculo ta$bién en<or$ato Excel 2ara 2rogra$ar las entregas de cada una de las<uentes de <or$a $ensual y esti$ar el di<erencial de salinidad*

En los siguientes a2artados se consideran los #ol-$enes 2rogra$ados 2or la "@AUA y los #ol-$enes a entregar

2ara cada $es del año +)1+, considerando tres escenarios deal$acena$iento de #ol-$enes deJ '),))), 1+),))) y 14),)))

/$

anuales*

!lmacenamiento de 0 hm en el 2012

"on el 2ro2ósito de /acer un an3lisis de los #ol-$enesentregados 2or los EUA a México, la "@AUA a tra#és del"=" y la Dirección de In<raestructura Cidroagr!cola del

DH)14 !o "olorado y su De2arta$ento de Estad!sticasCidroagr!colas elaboró la tabla de #ol-$enes de agua ue de<or$a $ensual se reuerir3n 2ara el año +)1+ .Tabla +* =arareali%ar ese e6ercicio se consideró el año natural no el año

agr!cola co$o se esti$a tradicional$ente* En esta tabla seestablece el #olu$en anual garanti%ado en el Tratado de 1944

desglosado $ensual$ente seg-n los reueri$ientos 2rogra$ados 2ara los culti#os ascendiendo a un total de1,'()*+4 /$ en la colu$na descrita co$o Tabla Anual* A su#e%, establecen los reueri$ientos tanto en el 8I@ co$o en el

8I7 de <or$a $ensual* 8o $3s i$2ortante de este e6ercicio

son los #ol-$enes considerados 2ara su al$acena$iento enterritorio de EUA, es2ec!<ica$ente en el 8ago Mead uecon<or$a el e$balse de la =resa Coo#er* En este escenario el

#olu$en al$acenado asciende a ') /$ .;4,'(> A en todoel año* "o$o se obser#a de la Tabla + durante los $eses dese2tie$bre y octubre en los ue de co$-n$ente no se

reuieren altos consu$os no se consideran #ol-$enes aal$acenar, ya ue au$entar!an el di<erencial de salinidad*

*a'la 2. VolAmenes mensuales solicitados por la )8=!7B! para

el año 2012 considerando un ,olumen de almacenamiento de 0hm.

8as #ariaciones en los #ol-$enes anuales solicitados co$o 2arte de la 2rogra$ación de <or$a $ensual desde el año +)))/asta el +)1) corroboran esta tendencia de solicitar los#ol-$enes $3s 2eueños durante los $eses re<eridos* Esto se

debe a la ba6a de$anda de agua durante esos $eses, en los ueel culti#o de algodón ya /a sido le#antado y aun no inicia lasie$bra del trigo, a$bos culti#os ocu2an la $ayor extensión

en el DH)14 y la $ayor de$anda de agua*

8os 2orcenta6es de #ariación del al$acena$iento $ensual #andel *+ a ;*9N del #olu$en reuerido y los ') /$ constituyen -nica$ente el 4*N del #olu$en anual recibido*

7e reali%aron las si$ulaciones 2ara los #ol-$enes de 1+) y

14) /$ y se obtu#ieron las siguientes conclusiones*

Conclusiones

8os #ol-$enes de agua entregados a México desde 19); y

/asta +)1) /an sido sie$2re $ayores a los con#enidos en elTratado de 1944, obser#3ndose el co$2ro$iso del 2or

cu$2lir con los #ol-$enes co$2ro$etidos* As! $is$o, los 2ro$edios $ensuales no $uestran di<erencias sustancialesentre los #ol-$enes entregados y 2rogra$ados* El di<erencialde salinidad 2actado en el Acta +4+, <ir$ada en 19>, /a sido,seg-n los registros anali%ados en este traba6o .1999H+)1), en

general $enor al ni#el $3xi$o co$2ro$etido .11(V) 22$5seg-n nor$as a$ericanas*

8as tres di<erencias en las esti$aciones de la salinidadJ

esti$ación de los bicarbonatos, $etodolog!as de an3lisis y la

hm3

hm3

hm3

hm3 (AF) hm

3

+ 158026 151089 6937 7127 5,778 143962 -. 192326 180587 11739 9928 8,049 170659

M%) 241056 228661 12395 13305 10,786 215356

%.) 236908 223969 12939 16358 13,261 207611

M%/ 136598 122766 13832 4507 3,654 118259

+ 147484 135102 12382 6120 4,962 128982

155347 142052 13295 6827 5,534 135225

% 116899 104295 12603 3716 3,012 100580

! 110160 97231 12929 97231

' 78300 63286 15014 63286

+V 134784 120361 14423 4592 3,723 115769

142346 129482 12864 7521 6,097 121961

TOTAL 1,85!"3# 1,$%8!883 151!351 8! $#,85& 1,$18!883

"1" Annual Ta'le

ortherl

*nternat+onal

oundar

-outherl

*nternat+onal

oundar

Accumulated .olumes

/el+.er+es

0rorammed at *

' 2OA4A





esti$ación de la salinidad 2onderada 2or el #olu$en /acenue se tengan di<erencias en los datos*

8a esti$ación de los bicarbonatos su2oniendo un 2roceso dee#a2oración a 1')R" 2odr!a estar incluida con las di<erenciasen los rangos esti2ulados en el Acta +4+ 2ara las nor$as$exicanas y a$ericanas* 7in e$bargo, el c3lculo de los

carbonatos de esta <or$a no corres2onde a un 2roceso natural

en las aguas del !o "olorado ue son usadas 2ri$ordial$entecon <ines agr!colas*

8a di<erencia en $etodolog!as de an3lisis de laboratorio 2odr!a sol#entarse 2or 2arte de la "@AUA, ado2tandotécnicas de an3lisis actuali%adas, con $e6ores l!$ites de

detección, lo ue 2er$itir!a /acer una co$2aración in$ediatade los resultados del an3lisis de a$bos 2a!ses* @o obstante,

co$o /a sido co$2robado 2or estudios 2re#ios las técnicasutili%adas actual$ente $uestran resultados si$ilares*

El 2ro$edio de la salinidad 2onderado 2or el #olu$en, decada <uente de agua, es una <or$a adecuada 2ara /acersi$ulaciones y establecer escenarios de concentración de salesen $e%clas de agua, co$o la 2royección reali%ada 2ara el año+)1+* A su #e%, la 2onderación de la salinidad 2or #olu$en

2ro2icia la entrega de agua con alta salinidad, aunue en ba6o#olu$en, lo ue ocasiona daños a los culti#os ue reciben esaagua* 8as $ediciones directas de la salinidad en $uestras deagua tanto en la 2resa I$2erial co$o en el 8I@, deben seguir

siendo utili%adas co$o criterio 2ara la deter$inación de los#alores anuales de salinidad, en el contexto del Acta +4+*

An3lisis 2eriódicos de la salinidad del agua 2or un ente

internacional i$2arcial co$o una 2r3ctica rutinaria $e6orar!ala certidu$bre sobre la calidad del agua entregada y recibida*

8os escenarios anali%ados de #ol-$enes de agua considerados

co$o el a6uste al calendario de agua entregada a México

esti2ulados en el Acta 1' de '), 1+) y 14) /$

anualesconstituyen entre el 4*N y el >*;N del agua total recibida* @ore2resentan #ariaciones sustanciales en los contenidos de

salinidad, sobre2asando ligera$ente los 9)) 22$, a 2esar ueen el escenario de $ayor al$acena$iento .14) /$ sesobre2asa el di<erencial durante ; $eses el #alor anual cu$2ledel criterio del Acta +4+*

Re:erencias

"I8A .+)11 e2orte inal* Estudio inacional en elación alos Métodos Técnicos y Monitoreos "on6untos de la 7alinidaddel Agua del !o "olorado, 2ara el "u$2li$iento del Acta

+4+ de la "o$isión Internacional de 8!$ites y Aguas entreMéxico y los Estados Unidos, eali%ado de enero de +)); a

dicie$bre de +))>* e2orteInterno a dis2osición2-blica*

M:D7" .+))> Agree$ent eteen Metro2olitan andecla$ation to I$2le$ent a De$onstration =rogra$ to "reateIntentionally "reated 7ur2lus :ater* Metro2olitan :aterDistrict o< 7ou/ern "ali<ornia*

U7DA, .19(4 Diagnosis and I$2ro#e$ent o< 7aline andAlBali 7oils*United 7tates De2art$ent o< Agriculture*United7tate 7alinity 8aboratory*Agriculture CandbooB @o*

;)*re#ised in 19;9*

7iBes, * .19> T/e "olorado Delta* :as/ington, D*"*

"arnegie Institution, 19 22*

Seuanu$ .+))( e#isión de Metodolog!as de An3lisis deAgua 2ara la Deter$inación de la 7alinidad en Aguas del !o

"olorado 2ara el 7egui$iento del Acta +4+ del Tratado de

8!$ites y Aguas entre México y los Estados Unidos*Seuantu$ 7* de *8* de "*K* Energ!a, Agua y Aire*eingenier!a de =rocesos* Estudio elaborado 2ara la

"@AUA, =, 7ubgerencia egional de In<raestructuraCidroagr!cola* D)14, !o "olorado* Fe<atura de Ingenier!ade iego y Drena6e*





Resumen

La comisión nacional de Agua, CONAGUA y el serviciometeorológico Nacional, SMN, han realizado un trabao

!undamental durante los "ltimos a#os con la instalación entodo el territorio nacional de la red de monitoreo con$staciones Meteorológicas Autom%ticas, las cuales &ermitenobtener en tiem&o real el com&ortamiento, &ara di!erentesintervalos de medición 'valores cada () minutos de las "ltimas*+h, valores medios diarios de los "ltimos d-as, valoresdiarios de los "ltimos ./ d-as0, de diversas variables clim%ticascomo son1 &reci&itación, tem&eratura, velocidad del viento,

&resión barom2trica, entre otras3 $l acceso a esta in!ormaciónes gratuito, &or medio de la &%ginahtt&144smn3cna3gob3m54emas4 se &ueden descargarmanualmente los datos recabados &or cada estaciónclimatológica

Si una &ersona o usuario desea conocer durante cierto &eriodo

de tiem&o, &or eem&lo ( a#o, los valores recabados &or unaestación en es&ec-!ico con una resolución de () minutos, debecada d-a a la misma hora accesar al sistema y descargar losarchivos de datos, luego unirlos &ara con!ormar una base dedatos, esta actividad debe realizarse siem&re a la misma horaya 6ue en caso de no hacerlo se &erder% in!ormación3

Con el !in de solucionar el &roblema anterior la UniversidadAutónoma de Cam&eche realizó el &rograma de Cóm&uto7N89: con el cual se descarga, clasi!ica, y acumula demanera autom%tica, todos los d-as, la in!ormación de todas laestaciones meteorológicas Autom%ticas de Cam&eche,;uintana <oo, =ucat%n, Chia&as y >abasco, igualmentecon!orme se descargan los datos se actualiza la base de datosgeneral de cada estación3 Asimismo el &rograma y convierte lain!ormación descargada en !ormatos 6ue !acilitan su an%lisis3

$l &rograma est% realizado en el lenguae 7ython, 7lata!ormaLinu5 'Ubuntu ?ersión ((3/+0 &or medio de un sistemavirtualizado con ?irtualbo53 $ste &rograma se eecuta todoslos d-as a las ((1() &m en una estación de trabao dedicadae5clusivamente a este !in3 La descarga se ha realizado demanera continua desde el mes de ulio de */((

Con esta herramienta se ha logrado un gran ahorro de tiem&oya 6ue el &rograma num2rico &ermite 6ue los usuariosen!o6uen su atención en analizar estad-sticamente la

in!ormación descargada y no en &reocu&arse &or la descargamanual de los archivos3

Introducción

$l Servicio Meteorológico Nacional 'SMN0 cuenta conestaciones meteorológicas autom%ticas a lo largo de todo el

&a-s, las cuales toman distintas mediciones y a di!erentes!recuencias3 La in!ormación generada y transmitida &or cadauna de las estaciones meteorológicas es &uesta a dis&osiciónde &"blico en general en !ormatos $5cel y te5to a trav2s delsitio @eb1 htt&144smn3cna3gob3m54emas4

La !orma en 6ue la in!ormación es &ublicada ocasiona 6ue el &roceso de descarga tenga 6ue ser manual, lo cual ocasiona6ue se invierta mucho tiem&o en &rocesos re&etitivos inclusosi se descarga in!ormación de unas &ocas estacionesmeteorológicas autom%ticas3

Los &rinci&ales &roblemas 6ue resuelve el 7rograma Num2rico &ara 8escarga de 9n!ormación Climatológica del

SMNConagua '7NU89:0 son los siguientes1

• Automatiza &roceso de descarga de archivos desde sitios@eb del servicio meteorológico nacional3

• Clasi!ica los archivos descargados dentro de una

estructura de directorios3• Acumula la in!ormación descargada de cada estación

meteorológica3• Convierte la in!ormación descargada y acumulada a un

!ormato adecuado &ara su an%lisis &osterior3

Arquitectura del PDAIH

$l &rograma !ue elaborado en el lenguae &ython, utiliza

mys6l como motor de base de datosB todo el so!t@are est%instalado en una m%6uina virtual creada con ?irtualbo5, elsistema o&erativo de la m%6uina virtual es Ubuntu server((3/+3

$l sistema est% com&uesto &or los siguientes módulos1

• creardirectoriosdedescarga3&y• descargararchivos3&y• listaestaciones3&y

PROGRAMA NUMÉRICO PARA DESCARGA AUOM!ICA DE "AS ESACIONES

AUOM!ICAS DE" SMN#CONAGUA

7e#a 7uch $rnesto(,

7osada ?anegas Gregorio*, ?ega Serratos Deatriz $dithE ( Facultad de Contadur-a y Administración, Universidad Autónoma de Cam&eche3 Avenida Agust-n Melgar s4n

entre Calle */ y uan de la Darrera, Col Duenavista, C7 *+/EH, San Francisco de Cam&eche, Cam&eche,M25ico3 >el3 I)*'HJ(0J((HJ// e5t3 .H///, Fa51 I)*'HJ(0 J((HJ// e5t3 .H/HH3

*, E Krea de 7rocesos Costeros e :idrológicos, 9nstituto $7OM$, Universidad Autónoma de Cam&eche,Av3 Agust-n Melgar S4N entre uan de la Darrera y Calle */3 San Francisco de Cam&eche, Cam&eche, M25ico3

I)*'HJ(0J(( HJ // e5t3 .*E/E, Fa51 I)*'HJ(0 J(( HJ // e5t3 .*EHH(erne&enauacam3m5,* g&osadavuacam3m5,E beaevegauacam3m5





• creartodastablas3&y• convertirtodost5tacvs3&y• mezclartodosarchivos3&y

Módulo: crear_directorios_de_descarga.py

$ste módulo crea la estructura de archivos en blanco3 No debeeecutarse a menos 6ue est2 seguro de haber res&aldado losarchivos descargados3

$ste módulo se debe eecutar solo una vez, antes de descargararchivos3 Se crear% una car&eta &or cada !recuencia demedición '*+ horas, ./ minutos, (/ minutos0, una car&eta &orcada ti&o de archivos '$5cel o te5to0, una car&eta &or cadaestación meteorológica y una car&eta &or cada estado 'hastaahora solo Cam&eche, =ucat%n, ;uintana <oo, Chia&as, y>abasco03

Módulo: descargar_archivos.py

8escarga los archivos $5cel y te5to de las mediciones de lasestaciones meteorológicas del sitio @eb del SMNCNA 'hastaahora solo Cam&eche, =ucat%n, ;uintana <oo, Chia&as, y>abasco03 $l módulo tambi2n concatena y mezcla archivos dete5to en otro archivo de te5to3

Módulo: lista_estaciones.py

$n este módulo hay seis listas, la &rimera tiene los estadosincluidos en la descarga 'Cam&eche, =ucat%n, ;uintana <oo,Chia&as, y >abasco0, en la segunda lista se incluyen la!recuencia de las de mediciones de las estacionesmeteorológicas '(/M, ./M, *+:03 Las siguientes cuatro listasincluyen el nombre de cada una de las estacionesmeteorológicas 'una lista &or cada estado incluido en la

descarga03

Módulo: crear_todas_tablas.py

Obtenemos todas las instrucciones S;L necesarias &ara creartablas, una &or cada medición de cada estación meteorológicade los estados de Cam&eche, =ucat%n, ;uintana <oo, Chia&as,y >abasco

Módulo: insertar_todos_registros.py

>oma todos los archivos de te5to e5tensión CS? de lasestaciones meteorológicas, y obtiene los comandos S;L9NS$<>, un comando &or cada l-nea del archivo, e5ce&to la

l-nea uno 6ue es el encabezado3

Módulo: convertir_todos_txt_a_cvs.py

Convertirnos cada archivo >> concatenado y mezclado, enun archivo de te5to de valores se&arados &or comas, con lasmediciones de las estaciones meteorológicas de SMNCNAde los estados de Cam&eche, =ucat%n, ;uintana <oo,Chia&as, y >abasco3

Módulos: mezclar_todos_archivos.py

$ste módulo concatena todos los archivos de te5to 6ue &reviamente se hayan descargado en su car&etacorres&ondiente, y los guarda en un archivoB &osteriormentemezcla 'elimina registros du&licados0 los registros del archivoconcatenado y genera un nuevo archivo de te5to3

Se ha creado este módulo en caso de re6uerir concatenar ymezclar nuevamente todos los archivos descargados3 3

Procesos

7ara e5&licar el !uncionamiento del &rograma describimos los &rinci&ales &rocesos 6ue el sistema realiza3

Crear directorios

7or "nica ocasión, al inicio de un nuevo &royecto de descarga

se deber% crear la estructura de directorios en donde se van acolocar cada uno de los archivos3

Das%ndonos en la lista de estaciones meteorológicas,!recuencias de medición y estados, se va creando cada car&etahasta 6ue ya no 6uedan elementos en las listas3

Figura 1. Proceso crear directorios

escarga de archivos

La descarga de archivos es un &roceso 6ue se debe realizar &orlo menos cada *+ horas, &ara lo cual &rogramamos una tareadel servicio Cron del sistema o&erativo Linu5, la cual seeecuta a&ro5imadamente a las *E1*/ horas3

Das%ndonos en la lista de estaciones meteorológicas,

!recuencias de medición y estados, se van realizando una seriede sub&rocesos hasta 6ue se acaban los elementos de la listas3

La &rimera tarea de este &roceso consiste en descargar elarchivos de te5to de la estación meteorológica corres&ondientea la interacción en curso del ciclo, la siguiente actividadconsiste en renombrar el archivo de te5to descargado &araevitar 6ue se sobre escriba, a continuación se coloca el archivoen su corres&ondiente directorio, &osteriormente a#adimos losregistros del archivo descargado en un archivo es&ecial en el





cual estamos concatenado todos los registros de los archivosdescargados3 Una vez 6ue tenemos el archivo concatenadoiniciamos una nueva actividad, la cual consiste en eliminar losregistros re&etidos dentro del archivo concatenado y colocaren la &rimera l-nea los nombres de las variablesB estain!ormación se almacena en un archivo distinto al concatenadollamado mezclado(3t5t 3 Las "ltimas tres tareas consisten en

descargar, renombrar y colocar en su directoriocorres&ondiente, el archivo en !ormato $5cel de la estaciónmeteorológica corres&ondiente a la interacción del ciclo encurso3

Figura !. Proceso descarga de archivos

Convertir archivos "#" a C$%

$s necesario convertir los archivos de te5to a un !ormato 6ue

!acilite su an%lisis &osterior3 $l &roceso de convertir losarchivos de te5to a archivo de te5to de valores se&arados &orcomas, esta !ormado &or una "nica tarea, la cual consiste enconvertir uno a uno los archivos de te5to con los datosacumulados y mezclados, esto lo logramos &or medio de unciclo 6ue se basa en la lista de estaciones meteorológicas,!recuencias de medición y estados, de tal manera 6ue se vacreando cada car&eta hasta llegar al !inal de las listas3

Se recomienda 6ue cada d-a se eecute este &rocedimiento &ormedio del servicio Cron del sistema o&erativo3

Figura &. Proceso convertir archivos "#" a C$%

Crear tablas %'(

Los archivos de te5to de valores se&arados &or comas,!acilitan el an%lisis de un conunto de datos &ara una solaestación meteorológicaB sin embargo, el an%lisis de variosconuntos de datos necesita un !ormato distinto3 7or esta

razón, necesitaremos convertir los datos al !ormato S;L, en &articular, usamos la base de datos mys6l &ara almacenar lain!ormación3

Antes de convertir al !ormato S;L, hay 6ue crear el código des6l necesario &arar crear una tabla &or cada estaciónmeteorológica y !recuencia de medición3 Una vez 6uecontemos con todas las instrucciones s6l, es necesario eecutar

&or "nica ocasión el scri&t en la base de datos mys6l denuestro &royecto3

$ste &roceso inicia con la lectura del archivos de te5to devalores se&arados &or comas corres&ondiente a la interacción

en curso, con este código iniciamos la segunda tarea 6ueconsiste en crear el código s6l necesario &ara crear la tablacorres&ondiente3 $l &roceso contin"a hasta 6ue ya no 6uedanelementos en las listas estados, estaciones meteorológicas y!recuencias de medición3

Figura ). Proceso crear tablas %'(

*btener registros %'(

Una vez 6ue ya hemos creado la estructura de tablas de todaslas estaciones meteorológicas descargadas en la base dedatos mys6l, el &roceso siguiente es obtener los registros &araa#adirlos a cada una de dichas tablas3

$ste &roceso esta !ormado &or una sola actividad, la cualconsiste en obtener los comandos s6l &ara insertar registros,uno a uno se van leyendo los archivos concatenados ymezclados, se van tomando l-nea a l-nea a &artir de la segunda,con estos se crean las instrucciones insert s6l3 $sto tambi2n lologramos &or medio de un ciclo 6ue se basa en la listas deestaciones meteorológicas, !recuencias de medición y estadoshasta 6ue ya no 6uedan mas elementos en las listas3





Figura +. Proceso obtener registros %'(

Antes de descargar los archivos &or &rimera vez es necesarioeecutar el módulo 6ue crea toda la estructura de car&etasdonde se van a de&ositar los archivos descargados3 $lcomando es el siguiente1

&ython creardirectoriosdedescarga3&y

7ara 6ue los datos se &uedan descargar con !recuencia, esnecesario &rogramar una actividad &or medio de Cron &araeecutar el módulo descargar3&y, y otra actividad &ara eecutarel módulo convertirtodost5tacvs3&y3 Se recomienda 6uela !recuencia sea de &or lo menos *+hrs

Al tratarse de módulos desde l-nea de comandos, estos seeecutan de la siguiente manera1

&ython convertirtodost5tacvs3&y

&ython descargararchivos3&y

Conclusiones

$n este art-culo hemos &resentado el desarrollo de unaherramienta num2rica "til &ara descargar, de maneraautom%tica, la in!ormación &ro&orcionada &or las estacionesdel Servicio Meteorológico de la Comisión Nacional del agua3$sta a&licación, adem%s de &ermitir un gran ahorro de tiem&o,genera una base de datos con!iable y adecuada &ara el an%lisisclimatológico en los estados del Sureste de M25ico

$l &rograma 7NU89: '7e#a et al */(*0 !ue realizado conso!t@are libre, de tal manera 6ue no hay 6ue com&rar licenciasde !uncionamiento, adem%s &uede ser meorado &or diversasinstancias, el obetivo a corto &lazo es colocar este &rogramadentro de una &%gina @eb 6ue &ermita ser utilizado &ordiversos usuarios, adem%s de com&lementarlo con el &rogramada an%lisis climatológico del 9nstituto $7OM$ de laUniversidad Autónoma de Cam&eche, 7A9C, 7osada et al*/(*

Re$erencias

1., -staciones automticas del %M/,C*/020 '*/(*03SMNCONAGUA3 U<L1 htt&144smn3cna3gob3m54emas4

!., P/2345 Programa /um6rico para la escarga de

3n7ormación Climatológica5 '*/(*0, 7e#a, $3, 7osada, G3,?ega, D3,$3 $n registro ante el 9N8AU>O<

E3 P03C5 Programa para el 0nlisis de 3n7ormación

Climatológica '*/(*0, 7osada, G3, ?ega, D3,$, 7e#a, $3 $nregistro ante el 9N8AU>O<





Introducción

Estudiar la variabilidad de la precipitación como elementofundamental en el ciclo hidrológico en una región es de suma

importancia, sin embargo avaluar la variabilidad y losmecanismos que producen los cambios es una tarea compleja.

Una forma que se plantea para interpretar y analizar la precipitación es a través de un análisis espacial ymultitemporal basado en la técnica de las componentes

principales.

a distribución de la lluvia determinará en gran magnitud lastendencias de precipitación en la zona, as! como lavulnerabilidad a la variabilidad interanual.

"ecientemente se ha acumulado evidencia de que la precipitación en el #alle de $é%ico e%hibe fluctuacionesdistintas a las registradas anteriormente. a evaluación de un

posible cambio en el régimen pluviométrico es fundamental,ya que la precipitación juega un papel muy importante en elcomportamiento y desarrollo social en la &ona $etropolitanadel #alle de $é%ico '&$#$(.

Objetivo

)resentar una metodolog!a basada en la aplicación de lascomponentes principales para estudiar la variabilidad quee%iste entre la lámina de precipitación, el tiempo y laubicación de las estaciones pluviométricas. )ara ello se realizaun estudio de ocho casos en un total de *+ estaciones

pluviométricas distribuidas en la &ona $etropolitana del #allede $é%ico entre los a-os de /+0 al 122, que se relacionancon comportamientos temporales y espaciales, para obtener la

variabilidad de la precipitación y la agrupación de familias basadas en rangos de correlación.

Localización del área de estudio

El área se localiza en la "ep3blica $e%icana en la porción surdel #alle de $é%ico. 4e encuentra ubicada entre los paralelos/5 267 28 y /5 967 98 de latitud norte y los meridianos /+50*7 2+8 y //5 117 68 de longitud oeste. :ubre una superficieapro%imada de 920 ;m1. <orma parte de la :uenca

=idrológica del #alle de $é%ico, que pertenece a la "egión=idrológica 1> correspondiente a la :uenca del ?lto )ánuco.<igura

Figura 1.- Localización de la zona de estudio

Datos

En la &ona $etropolitana del #alle de $é%ico e%iste una redde estaciones pluviométricas pertenecientes al 4istema de?guas de la :iudad de $é%ico, con un total de 9/ estacionesen los a-os de /+0@122 y de *+ estaciones del 1221 al 122,que se distribuyen tal como se ilustra en la <igura 1. ainformación analizada corresponde a registros mensuales de

precipitación.

ANÁLISIS ESPACIAL Y E!PO"AL DE LAS ENDENCIAS DE

P"ECIPIACI#N EN EL $ALLE DE !%&ICO' (ASADO EN LA

%CNICA DE LAS CO!PONENES P"INCIPALES)Ma. del Rosio Ruiz Urbano1 Gerardo Ruiz Solorio2

<acultad de Angenier!a, Universidad Bacional ?utónoma de $é%ico. :ircuito Escolar sCn, División de

Angenier!as :ivil y eomática, Departamento de =idráulica, :iudad Universitaria, :.).2962, $é%icorosruurFyahoo.com.m%

1)osgrado de Angenier!a, <acultad de Angenier!a, Universidad Bacional ?utónoma de $é%ico.

:ircuito Escolar sCn, Edificio Gernardo Huintana ?rrioja, :iudad Universitaria, :.).2962, $é%ico

gerardruiFhotmail.com





Figura 2. Localización espacial de la red pluviomtrica de la!M"M del Sistema de #guas de la $iudad de M%ico

Análisis Estad*stico

a primera etapa de esta investigación consistió en agrupar la

información en dos épocasI lluvia 'meses de mayo, junio, julio, agosto, septiembre, octubre y noviembre( y estiaje'meses de diciembre, enero, febrero, marzo y abril(

)or otro lado, debido a que e%ist!a diferencia del n3mero deestaciones en el periodo por analizar, se dividió el trabajo endos partesI época de lluvia y estiaje con 9/ estaciones en el

periodo de /+0 al 122, época de lluvia y estiaje con *+estaciones en el periodo 1221 al 122.

4e utilizó la técnica de las componentes principales cuyoobjetivo es resumir un conjunto de datos amplio en un nuevoconjunto, más peque-o, sin perder una parte significativa de lainformación original, es decir, la técnica sirve para hallar lascausas de la variabilidad de un conjunto de datos y ordenarlas

por importancia.

Debido a que la variación de la precipitación tiene uncomportamiento temporal y espacial, se aplicó la técnica delas componentes principales bajo estas dos condiciones.

En la Jabla , se presentan todos los casos que sedesprendieron del análisis de variabilidad de la precipitaciónen la &$#$.

&abla 1.- 'resentación de casos

#n(lisis )poca 'eriodo $aso deestudio

&emporal

luvia /+0@122 AEstiaje /+0@122 AAluvia 1221@122 AAAEstiaje 1221@122 A#

*spacial

luvia 9/ estaciones #Estiaje 9/ estaciones #Aluvia *+ estaciones #AAEstiaje *+ estaciones #AAA

a segunda etapa, se refiere a la interpretación de losresultados obtenidos para conocer la variabilidad de la

precipitación en el área de estudio.

!etodolo+*a)ara aplicar el método de las componentes principales, se

plicó una serie de pruebas muestrales para asegurar que losresultados fueran confiables.

? través de un análisis descriptivo inicial, se comprobó que laadecuación muestral que se tiene es buena, ya que elestad!stico K$L ( Kaiser M $eyer y Ll;in( para todos loscasos osciló entre 2.*2 y 2./6, Jabla 1, coeficiente muycercano a la unidad que es lo más recomendable.

&abla 2.- #decuación muestral para uno de los casos.

Medida de adecuación muestral de Kaiser – Meyer y Olkin

KMO 0.944

)or otro lado, se obtuvieron matrices positivas, cuya condiciónes necesaria para continuar con la metodolog!a de lascomponentes principales.

?l observar las matrices de correlaciones 'la relación quee%iste entre dos variables eliminando el resto de las variablesdel modelo( obtenidas en cada caso, los coeficientes decorrelación son bajos, indicando que no comparten muchainformación entre ellas mismas pero s! con el resto de lasvariables. Este comportamiento es deseable y recomendable alaplicar el método de las componentes principales. Un ejemplode dicha matriz se muestra en la Jabla 0, correspondiente alcaso AA.

&abla +.- $orrelaciones para el caso ,,

#os 1/+ 1/0 1/ 1/1/+ .222 .06/ .>09 .16>1/0 .06/ .222 .16> 2.06+1/ .>09 .16> .222 2.0>*





a determinación del n3mero de componentes principales querepresentan el porcentaje de varianza total e%plicada para cadacaso se obtuvo con base en el :riterio de Kaiser. Dichocriterio indica que se conservan las componentes principalescuyos valores propios son mayores a la unidad.

En la Jabla 9 se resumen los casos analizados, el n3mero decomponentes principales obtenidos y el porcentaje de varianzatotal e%plicada.

&abla 0.- 34mero de componentes principales.

$aso deestudio

3o decomponentes

5 devarianza

totalA 1 */.2AA 1 *2.>AAA */.0+A# * 69# +>.1#A + ++.>0#AA + 22.22#AAA + 22.22

Inter,retación de las Co-,onentes

)ara analizar los resultados obtenidos por la metodolog!a delas componentes principales, se dividió el estudio en dos

partes a saberI

a6 &emporal

:on base en los porcentajes de correlación de las componentes principales para cada caso, se determinó que e%iste pocavariabilidad de la precipitación en los periodos estudiados.

as familias de a-os que se encontraron con mayores ymenores correlaciones fueron seg3n el casoI

Npoca de lluvia,

':aso A(. ?-osI /+0 a //2, //1, //* y //+ concorrelaciones mayores a 2./, y 1226 y 122> con correlacionesmenores a 2.*.

':aso AAA(. ?-osI 1221 al 1229, 122*, 122/ y 122 concorrelaciones mayores a 2./, y 1226 al 122* con correlacionesmenores a 2.+

Npoca de estiajeI

':aso AA(. ?-osI /+0, /+6, /+*, //1 y //+ concorrelaciones mayores a 2.+, y //0, 1220 y 122> concorrelaciones menores a 2.1.

':aso A#(. ?-osI 1229 al 122> y 122 con correlacionesmayores a 2.1, y 1221, 1220, 122> y 122/ con correlacionesmenores a 2..

Estos resultados nos indican rangos de correlación alta de 2.*a 2./ ':aso A y AAA( en contraste con la época de estiaje donde

se aprecia un rango de correlación peque-o de 2. a 2.1 ':asoA#(, muy cercano a cero.

En particular el :aso AA, tiene el rango de mayor amplitud yaque maneja valores entre 2.1 y 2.+.

b6 *spacial

El comportamiento de la precipitación desde el punto de vistaespacial a diferencia del temporal, presenta una mayorvariabilidad, misma que se interpreta a través del n3mero totalde componentes principales que se obtienen en cada uno delos casos.

4e observó también, que la primera componente principalmuestra familias de estaciones con correlaciones altas muy

parecidas mayores a 2.6, en tanto que todas las demáscomponentes 'de la segunda en adelante( muestran familias deestaciones con correlaciones que oscilan entre @2.6 y 2.6,apro%imadamente.

Este comportamiento en particular, nos permite deducir unafamilia de estaciones con correlaciones altas y magnitudes de

precipitación muy semejante.Este patrón se repitió en la totalidad de los casos analiszadosen este criterio espacial.

a familia de estaciones con las mayores correlacionessuperiores a 2./ ':aso # y #A respectivamente( fueronI

Estaciones, 0,9, *, + y 1*, que pertenecen a lasdelegaciones #enustiano :arranza, Olvaro Lbregón y:oyoacán.

Estaciones 1, >, +, /, 1*, 02 y 9, que pertenecen a lasdelegaciones ustavo ?. $adero, ?zcapotzalco, OlvaroLbregón, Genito Puárez, :oyoacán, Aztapalapa y Qochimilco

a representación gráfica de la ubicación de estaciones consemejanza de valores de correlación se muestra en la <igura 0.

Es decir, esta metodolog!a nos permite asociar familias deestaciones que responden a cierta correlación entre ellas.

En la figura se puede apreciar que la ubicación geográficasemejante entre estaciones se asocia a las mismas magnitudesde correlación.

Conclusiones . reco-endaciones)

El desarrollo de una metodolog!a que permita caracterizar elrégimen de precipitación de cualquier región del pa!s, essumamente importante para todo proceso de planificación deactividades.

El tema de la variabilidad de la precipitación debe ser tratadocon detalle, au%iliándose de técnicas confiables de procesamiento de datos que permitan obtener resultadossatisfactorios, considerando siempre que entre mayor sea eln3mero de propuestas metodológicas, el resultado será cadavez más confiable.

a interpretación del método de las componentes principalesen este estudio muestra en su mayor!a poca variabilidadtemporal en contraste con la espacial.





Figura +. Familia de estaciones con correlación ma7or a 8..

os resultados de este estudio aportan evidencias de variaciónde la precipitación desde el punto de vista espacial en la&$#$.

4e recomienda llevar a cabo un análisis semejanteinvolucrando a la precipitación con otros factores ambientalescomo son la humedad, el viento y la temperatura para llevar a

cabo una mejor correlación entre variable, tiempo y espacio.

"econoci-ientos

os autores e%presan el agradecimiento al 4istema de ?guasde la :iudad de $é%ico por los datos proporcionados Elestudio se realizo en la <acultad de Angenier!a de laUniversidad Bacional ?utónoma de $é%ico.

"e/erencias

1.- 9runetti: M.: 9. Letizia: Mauricio and &eresa '1222(.

)recipitation intensity trends in Borthern Ataly, AnternationalPournal of :limatology, Bo. 12, pp. 2*@20.

2.- $ampos: #.;.F. '//1(. )rocesos del ciclo hidrológico,Editorial Universitaria )otosina, Universidad ?utónoma de4an uis )otos!, :ap. AAA, pp. 0>@9>.

+.- <im: =. 7 Mueller: $.>. '/*+(. R?n introduction tofactor analysis. Shat it is and hoT to do it8. Geverly =ills,:?,

0.- Lizasoain: L? =oaristi. L. '1220( . estión y análisis dedatos con 4)44 versión . Universidad del )a!s #asco. Ed.Jhomson@)araninfo. $adrid.

.- @Selección de variables a travs de la tcnica de$omponentes 'rincipalesA "ecuperado el 16 de enero de121 deITTT.inegi.gob.m%CdifusionCespanolCnivelesCjlyCnivbienCcomponentes.html.





Introducción

Por sus características medio ambientales el Noroeste deMéxico dispone de las condiciones necesarias para elaprovechamiento del agua, tanto para la producción de energíahidroeléctrica como para la agricultura de riego;ésta seconcentra en los estados de Nayarit, Sinaloa y Sonora;endonde se han construido algunas de las mayores obrashidráulicasdel país

!radicionalmente la caracteri"ación detallada de los proyectoshidráulicos se ha desarrollado mediante la aplicacióndetécnicas de #otogrametría y !opogra$íacon base en $otogra$íaaérea %n este traba&o se presenta un procedimientoseme&anteal mencionado, en el 'ue se empleanimágenes de satélite dealta resolución ()* cm de píxel+, lo 'ue incorpora las venta&asde esta tecnología,como son la cobertura global y ad'uisición

periódica, y reduce o elimina las desventa&as de los métodostradicionalesPara e&empli$icar el método, en este traba&o seseleccionó uno decinco sitios potenciales del estudio originaldonde se aplicó el método de modelado tridimensional paracalcular la urva-%levación-.rea-apacidad (%/+ 0aubicación de los sitios se puede ver en la #igura 1, todosellosubicados en el estado de Sinaloa

Figura 1. Ubicación del proyecto

Generación del modelo de elevaciones

%n este estudio se aplicó el Modelo !outin; 'ue consiste en laaplicación de un modeladomatemáticoriguroso desarrollado

por el 2r !outin del entro anadiense de !eledetección, elcual contempla la compensación dedi$erentes distorsionesderivadas dela geometría del sensor, la órbita del satélite yvariaciones posicionales de la plata$orma; así como, la $ormade la tierra, la rotación y el relieve super$icial %ste modelo esadecuado para el procesamiento de imágenes de altaresolución

%l proceso de generación del modelo digital de elevación

delterreno (M2%+base para el cálculo de la %/, consiste detres etapas3

• Preparación de datos

• %xtracción dedatos

• orrelación de datos

Preparación de datos

/pertura de proyectoPara iniciar un traba&o se re'uieredeterminar la exactitud y re'uisitos de resolución para el

proyecto onocer el nivel de precisión 'ue se desea obtener,y la resolución del producto resultante ($inal+ %s en la

apertura de proyecto donde se de$ine el tipo de modelado 'uese aplicará durante el proceso, este puede ser simple origuroso; en este caso el modelo matemático es la relación 'uese utili"a para correlacionar los píxeles de una imagen con suadecuada posición sobre el terreno,corrigiendo las distorsionesconocidas %l modelo matemático 'ue se eli&a a$ectadirectamente a los resultados del proyecto /sí mismo, sedetermina la proyección cartográ$ica y las características

básicas de las imágenes de entrada

argado de 2atos%l paso siguiente es de$inir los archivos delas imágenes 'ue se emplearán en el proyecto Mediante estaopción se de$inen los archivos de la imageny se almacena lain$ormación &unto con un segmento binario 'ue contiene losdatos de e$emérides (in$ormación de la órbita+en un $ormato

propio del sistemaPara el caso de estudio de este traba&o se ad'uirieron imágenesgeneradas por el satélite 4eo%ye-1, 'ue se caracteri"a porgenerar las imágenes con la resolución más alta disponiblecomercialmente a nivel mundial (#igura 5+

CARACTERIZACIÓN DE SITIOS POTENCIAES PARA E!"ASES E!PEANDO

I!#GENES DE SAT$ITE

6rena 7epeda 8orge %nri'ue,astillo 9omano ervando:nstituto Mexicano de !ecnología del /gua

Paseo uauhnáhuac <=5, ol Progreso, 8iutepec, Mor

&brena>tlalocimtamx,cervando>tlalocimtamx





Figura 2. Imagen GeoEyede la zonaestudio con píxel de 2 m.

olecta de puntos de control ?n punto de control terrestre(P!+ es una característica 'ue se puede identi$icarclaramente en las imágenes crudas, del 'ue se conocen suscoordenadas geográ$icas exactas 0os valores de posiciónsobre el terreno pueden obtenersede una variedad de $uentes,tales como el Sistema de Posicionamiento 4lobal (4PS+,levantamientos topográ$icos en campo, de imágenesgeore$erenciadas, de mapas de vectores, de Sistemas de:n$ormación 4eográ$ica (S:4+, de mapas topográ$icos, etc ?nP! determina la relación entre la imagen cruda y el terreno

por medio de la asociación de píxeles (P+ y la línea (0+ y lascoordenadas @, A y 7del terreno

%n este estudio la $uente de in$ormación base para desarrollarla relación entre las coordenadas de la imagen pancromática yel terreno, $ue tomada de las orto$otos digitales publicadas porel :N%4:(#igura =+, y para el procesamiento de las imágenesmultiespectrales se emplearon las imágenes pancromáticasortorecti$icadas

Figura 3. elación de !"# e imagen de sat$lite

aptura de puntos de liga ?n punto de liga corresponde aunrasgo 'ue se puede identi$icar claramente en dos o másimágenes y 'ue puede ser seleccionado como punto dere$erencia %stos puntosno cuentan concoordenadas conocidas,

pero pueden ser utili"arlos para ampliar el control terrestre enáreas donde no se dispone de puntos de control terrestre(P!+ 0os puntos de liga son empleados por los modelos

matemáticos rigurosos, tales como el de la $otogra$ía aérea y por el de modelado orbital de imagen de satélite (alta y de ba&aresolución+, los puntos de liga puedenidenti$icar la $orma encómo las imágenes del proyecto se relacionan entre sí

E%tracción de datos

álculo del modelo 0aaplicación del modelo matemáticoriguroso en #otogrametría se le conoce comBnmentecomoa&uste por pa'uete (bundleadjustment + %n la solucióndel modelo matemático se calcula la posición y orientación delos sensores de la cámara aérea o del satélite en el momento en'ue se tomó la imagen ?na ve" identi$icada la posición yorientación del sensor,se puede utili"ar paracorregirlasdistorsiones conocidas en la imagen

Preparación para la extracción del M2% ?n modelo digital deelevación (M2%+ puede ser creado a partir depares estéreo deimágenes, los cuales consisten de dos o más imágenes de lamisma "ona tomadas desde di$erentes puntos de vista %stemétodo puede ser muy Btil para la creación M2% de "onas dedi$ícil acceso 0os pares estereoscópicos se pueden obtener a

partir de $otogra$ías aéreas, imágenes digitales o de vídeo, provenientes de una amplia variedad de plata$ormassatelitales

4eneración de imágenes epipolares 0as imágenes epipolaresestán constituidas por estéreo pares reproyectados de talmanera 'ue las imágenes i"'uierda y derecha tengan unaorientación comBn, y el cruce de los rasgos entre ambasimágenes apare"can a lo largo del e&e de las @ %l uso de las

imágenes epipolares (#igura C+ incrementa la velocidad del proceso de correlación y reduce la posibilidad de errores

Figura %. !ar epipolarde la zona del proyecto

%xtracción del M2% %n este proceso se utili"a la correlaciónde imágenes para encontrar las correspondencias entre laimagen i"'uierda y la derecha del par estéreo 0a me&or $ormade encontrar estas características es mediante el empleo de un





en$o'ue &erár'uico, usando una pirámide de imágenes devarias resoluciones generadas a partir de la in$ormaciónoriginal

%l primer intento de correlación se reali"a con la versión másgruesa de las imágenes %sto permite al sistema correlacionaren $orma rápida y precisa las características prominentes, ycon base en ello continuar con los siguientes intentos %n elsiguiente paso se reali"a una correlación con elementos más$inos empleando una resolución mayor en las imágenes#inalmente se reali"a la correlación de las imágenes a lamáxima resolución, las 'ue proporcionan la más alta precisiónsobre el terreno cubierto por el modelo digital %sta técnica decorrelaciónacelera el proceso de correlación entre imágenes yreduce el nBmero de discrepancias

%ste proceso puede reali"ase en $orma automática mediante lae&ecución del programaOrtoEngine del so$tDare P:4eomántica omo resultado del proceso se obtiene el archivocorrespondiente al modelo digital del terreno, 'ue al serexportado a un $ormato genérico como 4%E!:## puede sermanipulado en la mayoría de los sistemas de in$ormacióngeográ$ica (#igura <+

%l paso $inal del proceso consiste en la revisión y correccióndel modelo, esto se hace mediante algebra de mapas en el S:4,lo 'ue permite delimitar a'uellas áreas con datos de elevación$uera de contexto

Figura &. '(E obtenido con las im)genes pancrom)ticas.

Correlación de datosálculodelvolumen%l método propuesto es una adaptación deun estudio previo 'ue tuvo la $inalidad de calcular el volumende cuerpos de agua a partir de la obtención de una batimetríasintética, calculada por métodos de interpolación, a partir detres $uentes de in$ormación3 imágenes de satélite, curvas deelevación y la red hidrográ$ica 9etomando esta experiencia semodi$icóel procedimiento para adecuarlo a las necesidades

particulares del ob&etivo buscado

0os procesos seleccionados para aplicar el método 'uedaronde la siguiente manera3

• :ntegración de datos de elevación• !rans$ormación de los valores de elevación a una red

irregular triangulada (TIN +• !rans$ormación de la red triangulada a $ormato raster•

álculo del volumen y del área para di$erenteselevaciones• !ra"ado de la urva-%levación-.rea-apacidad

Inte&ración de datos de elevación

Para el embalse 4uamuchiltita, por su magnitud solamente seempleó un par estereoscópico, lo 'ue permitió traba&ar

prácticamente con el mínimo remuestreo de los modelos deelevación, m para imagen multiespectral y 5 m para

pancromático %l intervalo especi$icado para el tra"o de lascurvas de elevación $ue de < metros %n la #igura ) semuestran las curvas de elevación sobrepuestas en la imagen

pancromática en el plano bidimensional

%ste es el paso $inal del proceso de :ntegración de 2atos de%levación, 'ue en esencia consiste en ortorrecti$icar lasimágenes de alta resolución para obtener el modelo en =2 y$inalmente calcular las curvas de elevación

Figura *. Imagen ortorrecti+icada y cotas obtenidas del '(E

Trans'ormación de los valores de elevación auna red irre&ular

uando se estudia un proyecto cuya super$icie esconsiderable, resulta conveniente el cambio de $ormato deráster (original del M2%+ a vector (!:N+, 'ue demandasustancialmente menor cantidad de recursos in$ormáticos y

por consiguiente sumanipulación y análisises más ágil?na redtriangular irregular(Triangulated Irregular Network:TIN + esuna $orma e$iciente y precisa de representar una super$iciecontinua del terreno (valores de 7+ por medio de triángulos nosuperpuestos 'ue permiten modelar la super$icie, debido a 'uetres puntos de$inen en $orma Bnica una parte de ella %l





método se llama !riangulación de 2elaunaycuya premisaes'ue un circulo 'ue pasa por tres nodos de un triangulo nocontendrá ningBn otro triangulo en él %l método de 2elaunayse aplica después de tener las curvas de elevación%n generaltodos los vértices de las curvas se utili"an como puntos demasa para la triangulación %n algunos casos este

procedimiento genera lo 'ue se conoce como triángulos planos

en la super$icie, esto sucede cuando los tres nodos tienen elmismo valor de elevación del terreno, generalmente se crean alo largo de curvas muy cerradas donde la distancia entre ellases corta y no existe la presencia de otras curvas cercanas condi$erente valor de elevación 0os triángulos planos presentanel inconveniente de no representar una super$icie cóncava lo'ue impide el modelado tridimensional, esto hace necesariocontar con el máximo nBmero de curvas de elevación paradisminuir la presencia de triángulos planos

%n la #igura F se ilustran los tres momentos representativosdel proceso para calcular un !:N y el resultado 'ue

proporciona3 0a triangulación o malla triangular a partir de losnodos o vértices 'ue de$inirán y limitarán una super$iciecóncava; generación de triángulos planos 'ue en realidad es

una mani$estación de una de las limitantes del método por'uede&a $uera del modeladouna parte de la super$icie original 'uese 'uiere evaluar; y por Bltimo, la representacióntridimensional, con ella se hace la evaluación del volumen 'ue

puede almacenarse y la super$icie del espe&o de agua

Figura ,. !roceso para crear un #I-.

(olumen almacenado a di'erentes elevaciones

0os Sistemas de :n$ormación 4eográ$ica generalmente tienenimplementado un algoritmo matemático para el cálculo delvolumen almacenado en una concavidad, 'ue previamente hasido modelada como es el caso de la estructura !:N y del$ormato ráster %n nuestro caso el embalse es la concavidad

con una cota mínima y una máxima Para cada par de cotas deelevación, el sistema calcula un volumen acumulado y lasuper$icie del espe&o de agua 'ue 'ueda expuesto dentro delembalse para la cota máxima del par seleccionado2e estamanera se va estableciendo la relación área-capacidad-elevación

%n la #igura se ilustra el resultado de este procedimiento,como se puede observar el color a"ul es la representación delespe&o de agua 'ue va subiendo de nivel en cuanto más seaproxima al valor de la elevación máxima, 'ue en este caso

está representada por la línea de color ro&o %n consecuencia elvolumen se va incrementando cada ve" 'ue se incrementa laelevación on los resultados de la capacidad y el áreaobtenidos al modi$icar la elevación, se construye la curvaelevación-área-capacidad

Figura . angode altura del /olumen potencial del proyecto

C)lculo de la curva #rea*Capacidad*Elevación

?na ve" 'ue se ha calculado el volumen acumulado paradi$erentes valores de elevación de los embalses, se procede altra"ado de las curvas 'ue muestran el comportamiento de lasvariables calculadas3 volumen o capacidad y super$icie del

espe&o de agua o área 0as grá$icas de la %/, ilustradas enlas $iguras G y 1*, muestran la tendencia de las curvas deacuerdo con las características $ísicas de la concavidad delembalse

Para compararel comportamiento de la %/ del sitio deinterés,se utili"ó una $uente de in$ormación alterna y se aplicóel procedimiento descrito anteriormente0a %/obtenida

para embalse 4uamuchiltita utili"ando datos del modeloglobal de elevaciones (42%M+ a partir de imágenes delsatélite /S!%9, #igura G, en dondepuede apreciar como lascurvas presentan cambios bruscosentre =* y )* msnm,

posteriormente presentan unascensosuave hasta llegar a1** mde elevación, puede contrastarse con la %/ obtenida alutili"ar la imagen pancromática 4eo%ye (#igura 1*+, 'ue

muestrauna tendencia continua y suave de las curvas; sin 'uese aprecien saltos o trayectorias parecidas a curvas senoidales%sto nos indica 'ue el cálculo de modelo del embalse obtenidocon las imágenes 4eo%ye es más aproximado a lascaracterísticas reales de la super$icie del terreno





Figura 0. "ur/as resultantes al emplear datos G(E'

Figura 1. "E" obtenida a partir de lasim)genesGeoEye

#inalmente la #igura 11presenta de manera grá$ica varios delos productos obtenidos en el presente estudio3 el modelodigital deelevación en el cual se apoya el cálculo de la vista en=2, la imagen multiespectralortorrecti$icada en la 'ue seaprecian las principales características del medio geográ$ico'ue da contexto a la "ona del proyecto y la super$icie

potencial del espe&o de agua a una altura de * m%n la #igura15 se ilustranla bo'uilla del embalse potencial del proyecto4uamuchiltita, obtenido del M2% a partir imágenesepipolares

Figura 11. Embalse potencial del proyecto y contexto geogr)+ico

Figura 12. !er+il longitudinal de la sección de la bouilla.

Conclusiones

%l desarrollo tecnológico actual genera imágenes de satélite deresolución espacial tan $ina como las 'ue anteriormentesolamente podían ser obtenidas mediante plata$ormas aéreas

0as imágenes de alta resolución tienen la capacidad derepresentar la super$icie del terreno a escala 135,***,lo 'uesigni$ica 'ue pueden ser utili"adas venta&osamente en estudioshidrológicos y de ingeniería

?n componente adicional 'uepuede ser incorporado a este tipode estudios es la generación de un mapa detallado de uso desuelo y vegetación susceptible de ser extraído a partir de laclasi$icación de los valores espectrales de las imágenes paraevaluar las características de la super$icie 'ue potencialmenteserá impactada al reali"arse el proyecto

Re'erencias

1.4 5rena6 7. y "astillo6 ".6(5**)+. %valuación del Holumen

de /gua /lmacenado para /gricultura en la uenca 0erma -hapala :nstituto Mexicano de !ecnología del /gua8iutepec, Mor; México

2.4 (GG', (5***+ arta topográ$ica vectorial escala13<*,***, Her 1* :N%4: /guascalientes, /gs México

3.4(GG'6 (5***+ontinuo de %levación Mexicano escala13<*,***, Her 1* :N%4: /guascalientes, /gs México

%.4 'aguirre (6 Goodc8ild '6 8ind (.(1GG=+4eographical :n$ormation Systems, Holume 1Principles; 5)G-5GF

&.4 !"I GeomaticsEnterprises6 (5**F+. Manual deErtoengine

Principales p)&inas consultadas9

8ttp9::;;;.inegi.gob.mx

8ttp9::;;;.gdem.aster.ersdac.or.<p

8ttp9::;;;.ian4=o.com

1 msnm

)* msnm

C) msnm





Resumen

La sub-cuenca del Río Sabinal ha tenido un proceso dedeforestación y cambio de uso de suelo irreversible en las

últimas tres décadas, que han transformado los coeficientes deescurrimiento de la misma y provocan que las inundacionestengan un mayor impacto en la infraestructura y los bienesfamiliares, adems de que ponen en riesgo la vida de los

ciudadanos de !u"tla #utiérre$ en el estado de %hiapas&'otivado por estas circunstancias se ha proyectado laconstrucción de una presa en la confluencia de los arroyos(San )rancisco* y (Sabinal*& +n este trabao se presentan

algunas ra$ones técnicas, económicas y sociales que permitenver que ésta no es la meor solución técnica para evitar lasinundaciones en la ciudad, su construcción representa unainversión demasiado onerosa y no solucionar el problema de

las inundaciones ms que en uno de tres escenarios posiblesde lluvias intensas y uniformes en toda la sub-cuenca.& /quíse esbo$an algunas alternativas ms económicas, menosriesgosas y ms eficaces para minimi$ar el impacto de las

inundaciones en la ciudad& Se enuncian también algunosaspectos sobre la micro-regionali$ación sísmica reali$ada por

0i1a et al 2344., quienes han estimado que las oscilacionessísmicas de una superficie importante de la sub-cuenca va de

3&23 a 3&56 s lo que implica que las construcciones de dos ytres niveles pueden ampliar la se1al y sufrir da1os severos ensus estructuras, vlido también para la cortina de la presa quetendr una altura apro"imada de ms de 73 m&

Abstract

!he Sabinal river basin has had an important deforestation process as 8ell as an irreversible land use change in the last

three decades& )or these reasons, !u"tla #utierre$, the capitalcity of the state of %hiapas located in southern 'e"ico. hashad severe flooding in recent years& 9ue to flooding, the ris:

in !u"tla #utierre$; infrastructure has increased and the

citi$ens; 8elfare has been affected as 8ell& 'otivated by thesecircumstances, the construction of a small dam at the

confluence of the streams <San )rancisco< and <Sabinal< has been proected& =n this paper are presented some technical,economic and social reasons in order to prove that the dam isnot the best solution to prevent flooding in !u"tla #utierre$&

/lso, some technical, more economic and effective ideas are presented in order to prevent the flooding in the city& =t is8orth to mention that these ideas are based on hydrology and

hydraulic sciences& 'oreover, this paper presents the main

results of the >ational ?niversity /utonomous of 'e"ico and?niversity of Sciences and /rts of %hiapas ?>=%/%@.& 0i1aet al 2344., mentions that the estimated seismic oscillation inthe Sabinal basin is from 3&23 to 3&56 seconds& !he oscillation

bet8een 3&2 a 3&56 seconds sho8s that buildings having t8oor three levels can have structural damage including the

proected dam because it 8ill be more 73 m high&

Palabras claves: inundaciones, presa del rio Sabinal,

deforestación&

Introducción

La sub-cuenca hidrológica del Río Sabinal se ubica en las

siguientes coordenadas geogrficas 4Ao 75B 22BB latitud >ortey CDE 3CB DABB longitud Feste en la 9epresión %entral del+stado de %hiapas& 0ertenece a la cuenca media del Río#rialva, ubicado a su ve$ en la Región @idrológica >o& D3, en

el sureste de 'é"ico& +sta sub-cuenca inició a mediados de ladécada de los 63Bs con un proceso de deforestación y cambiode uso de suelo irreversible, poniendo en riesgo su frgil

equilibrio& +l crecimiento e"plosivo de la ciudad en losúltimos treinta a1os siguiendo un modelo de crecimientohori$ontal. ha ocupa con viviendas e infraestructura urbanaalgunas reas de $onas protegidas =>@+, 233A.G el 0arque

>acional (%a1ón del Sumidero* 9F), 4C63., la Reserva

+statal (%erro 'actumact$* 0F, 4CCH., el %entro +cológicoRecreativo (+l Iapotal* 0F, 4C63.& +s muy preocupante quese continúen ocupando $onas de bosques o matorralesendémicos en la periferia de la ciudad y algunas reas de la

cuenca para construir fraccionamientos habitacionalesomitiendo las recomendaciones del plan de ordenamiento

territorial de la sub-cuenca elaborado desde el 233A 'undo,2344.&

0or otro lado, cientos de casas se ubican desde hace muchosa1os en el cauce principal y $ona federal del río 45 :mapro"imadamente., así como los cauces de ms de unaveintena de arroyos afluentes., éstos últimos baan de la cota4333 $ona de cerros. a la cota 533 $ona del cauce. en tramos

promedio de 5 :m&+sta invasión pone en alto riego a la población que allí habita, ya que la deforestación y cambio deuso de suelo han provocado que los coeficientes deescurrimiento de las micro-cuencas que integran la sub-cuenca

del Río Sabinal se hayan incrementado, lo que genera a su ve$cuando llueve de manera cuantiosa. mayores escurrimientos

ALGUNAS RAZONES TÉNIAS PARA NO ONSTRUIR UNA

PRESA EN EL R!O SA"INAL EN TU#TLA GUTIÉRREZ$ %IAPAS

&É#IO

'undo 'olina 'artín 9&

%entro de =nvestigación para el 9esarrollo Sustentable de los Recursos >aturales y !ecnologías /propiadas%=9+S!/., cidestachiJyahoo&com&m"

%entro de =nvestigación, )acultad de =ngeniería, ?niversidad /utónoma de %hiapas, 'é"ico

9r& Kelisario 9omíngue$ :m 4364, !u"tla #utiérre$, %hiapas, 'é"ico, icingenierosJyahoo&com&m"





hacia la parte baa de la sub-cuenca, generandoconcentraciones de caudal en tiempos ms cortos, adems del

riesgo de desli$amientos y movimientos en masa en muchasladeras inestables de las micro-cuencas del río Sabinal a causade la deforestación y cambios de uso de suelo&

0or lo tanto la población de la ciudad est e"puesta cada ve$con mayor frecuencia a mayores da1os ante eventos

hidrometeorológicos e"tremos, no solo porque afectan deforma directa sus bienes materiales sino porque adems poneen riesgo la integridad física y su vida misma, por unacombinación de tres factores que resume el origen de las

inundacionesG 4& Factores topográficos, la cota promedio delas monta1as norte %a1ón del Sumidero. y Sur 'eseta de%opoya y %erro 'actumat$. tienen una altura promediosobre el nivel del mar de 4333 m y la parte baa de sub-cuenca

donde discurre el cauce principal del Río Sabinal se ubica enla cota 553 msnm& La distancia media entre las monta1as y elcauce principal del río es de 5 :m, por lo tanto las pendientesson muy grandes y la cuenca tiene una respuesta hidrológica

rpida flashflood., 2& Factores antropogénicos, resumido en

el cambio de uso de suelo y deforestación y D& Inestabilidadclimática (incremento en la frecuencia de los eventoshidrometeorológicos extremos)&La ubicación geogrfica del

+stado de %hiapas favorece la entrada de grandes cantidadesde humedad atmosférica proveniente de los océanos 0acífico y/tlntico, lo que provoca no sólo la formación de huracanessino también de diferentes sistemas meteorológicos, comoG

frentes fríos, nortes, $ona de convergencia intertropical ytormentas tropicales que suele generar inundaciones&

+stos eventos provocan da1os normalmente de mayor impactocuando son semi-estacionarios o estacionarios como elocurrido el A octubre de 233D con la tormenta tropical Larry,

que provocó una de la inundaciones ms severas en la historia

de la sub-cuenca, en la cual se registró una lluvia m"ima de225&5 mm en 27 horas, que generócuantiosos da1os

materialesG 73 mil personas afectadas, C mil viviendasinundadas en 26 colonias de los municipios de Kerrio$bal y

!u"tla #utiérre$, así como da1os a la infraestructura de agua potable, calles asfaltadas y diversos servicios e infra-estructuraurbana de la ciudad& La precipitación registrada durante el día

A de octubre de 233D en la cuenca del río Sabinal, se debió auna baa presión de 4335 h0a, consecuencia de los remanentesde la tormenta tropical (Larry*, sobre la Sierra 'adre de%hiapas Salas et al, 2337. la cual ocasionó el desbordamiento

del cauce principal del Río Sabinal debido a los caudalese"traordinarios de dos arroyos importantes locali$ados en la

parte alta de la cuencaG /rroyo San )rancisco y /rroyoKerrio$bal se sumaron también los caudales de otros arroyos

como el San /gustín, la %hacona y San Mosé el /renal que sonafluentes del río Sabinal.& Los caudales desbordados

provocaron serias afectaciones en decenas de colonias de!u"tla #utiérre$, en general, aquellas colonias colindantes con

el río Sabinal como se puede ver en la figura 4 y 2 en lafigura 4 solo se muestra la mancha hidrulica de los arroyosque se enuncian arriba, pero se inundó toda la parte baa de laciudad capital.&

Figura 1. Los datos mostrados en la figura 1 son para un Tr de 10

años. Se estima que la tormenta tropical Larry provocó

escurrimientos asociados a un Tr de 15 años.

Figura . !l "#o Sa$inal puede transportar un promedio de %0 a

100 m&'s( el ) de octu$re de 00& se estima que escurrió &.5 veces

m*s que su capacidad promedio.

Se prevé que las inundaciones continuarn con mayor probabilidad de ocurrencia cuando se presenten bandasnubosas cargadas de humedad producto de huracanes,

tormentas tropicales o eventos hidro-meteorológicos quegeneren lluvias de larga duración en toda el rea de la sub-

cuenca y que adems superen una altura promedio en loslímites superiores a los H5 mm por día& +l evento ms reciente

de una inundación severa ocurrió el 4H de agosto de 2343 conla Fnda !ropical >o& 2D en la que hubo pérdidas económicascuantiosas y severos da1os a la infraestructura de la ciudad asícomo da1os a cientos de viviendas, debido a que se tuvo una

precipitación de H2&2 mm en una $ona sensible desde el puntode vista hidrológico.& Los escurrimientos provocados por estaslluvias inundaron decenas de colonias de la ciudad,

provocando pérdidas materiales cuantiosas y de forma

sorpresiva e inédita se inundó una de las pla$as comerciales





ms importantes de la ciudad 0la$a %ristal., que incluyedecenas de negocios de relevancia para la ciudad ver figuras

D y 7.&

Figura &. +na de las pla,as comerciales de la ciudad inundada

Figura -. ona norte/oriente de la ciudad inundada

+n la historia de la sub-cuenca han ocurrido lluvias mayores alos H2&5 mm esta lmina de lluvia se precipitó sobre la ciudad

de !u"tla #utiérre$ el 4H de agosto de 2343 provocando unainundación severa.& %omo se puede ver en la tabla 4, sobre!u"tla #utiérre$ han ocurrido lluvias mayores que no

provocaron inundaciones, porque sucedieron en una época en

la que la cuenca aun no sufría el proceso de deforestación queactualmente tiene antes de la década de los 63Bs no sereportan inundaciones.& /ún con lluvias de 476&4 mm vertabla 4. ocurrida en la temporada de lluvias de 4C67, no se

reportaron inundaciones& +sto datos y otros estudios reali$ados por el autor en la sub-cuenca estudio de tasas de erosión ydeforestación en los últimos 2D a1os. demuestran laimportancia, severidad e impacto del cambio de uso de suelo

en las últimas tres décadas& +sto coincide con la e"plosióndemogrfica de los 63Bs en la ciudad y el proceso de cambiode uso de suelo que de acuerdo al autor en sólo 2D a1os seincremento el rea urbana de la ciudad en un A3N& 0or esta

ra$ón y otras e"puestas en los primeros prrafos de este

trabao ahora la ciudad se inunda si ocurre una lluvia intensa,uniforme y de larga duración en toda la sub-cuenca con una

lluvia superior a los H5 mm m"ima en 27 horas.&

Ta$la 1. "esumen de l*minas de lluvias en - oras en los ltimos51 años en Tu2tla 3uti4rre,

ño Lluvia 6mm7 "eportes de inundación

4CA4 43A&7 >inguno

4CA5 43D&6 >inguno

4CAH C7&5 >inguno

4CHD 6H&H >inguno

4CH7 6A&5 >inguno

4C67 476&4 >inguno

4C65 H2&5 /fectadas 4533 casas en el

poniente de !u"tla

4C6C 6H&2 Se inundó la colonia !ern

4CCA H4&5 Se desbordó el Río Sabinal

inundando muchas colonias de la

ciudad

Problem'tica

+n la época de lluvias y de eventos hidrometeorológicos

e"tremos, suelen ocurrir inundaciones en la ciudad de !u"tla#utiérre$ %hiapas, de diversa magnitud dependiendo de laintensidad, duración y cantidad de precipitación ocurrida& +nlos últimos a1os y de acuerdo a los datos e"puestos ms

adelante, las inundaciones severas se originan cuando e"istenlluvias uniformes en toda la sub-cuenca mayores de H5 mm en27 horas 'undo,2344.& La suma de caudales de 45 arroyosimportantes de ms de una veintena que escurren hacia la

parte baa de la sub-cuenca. rebasan la capacidad deconducción hidrulica del Río Sabinal en muchos tramoscríticos en donde se da la siguiente desigualdad /gO/h /g esel rea geométrica del cauce y /h es el rea hidrulica de la

sección en cuestión.& Los puntos críticos ms importantes selocali$an en un tramo adunto al )raccionamiento 'adero dela ciudad& /sí, debido al deterioro de la sub-cuenca por efectos

principalmente antropogénicos, el problema hidráulico fundamental del cauce principal de Río Sabinal es ue ya no

tienen capacidad para recibir el total de los escurrimientos para lluvias uniformes ma!ores a "# mm provocandoinundaciones severas en la ciudad de $uxtla %utiérre& entiempos relativamente cortos' 0or tal ra$ón no solo esnecesario que se controlen los escurrimientos del sector 4 de lafigura 5 sino también los del sector 2&





Figura 5. !l pro$lema de las inundaciones lo generan no solo los

arroyos del sector 1 6parte alta de la cuenca7 y sino tam$i4n la

sumatoria de caudales de sector 6parte $a8a de la cuenca7

&etodolo()a

0ara anali$ar la factibilidad técnica desde el punto de vistahidrológico. de la presa y proponer las alternativas de solución

que permitan minimi$ar el impacto de las inundaciones en laciudad de !u"tla #utiérre$ se siguió la siguiente metodologíaGSe estudió con detalle la topografía de la sub-cuenca& Se

determinó dividir la parte de la sub-cuenca que abarca elterritorio de !u"tla #utiérre$ en dos sectores, sector 4 y sector2 ver figura 5.& La sectori$ación se basó en dos criteriosGcriterio topogrfico y criterio hidrológico& Respecto al primero

se dividió en $ona alta de la sub-cuenca sector 4. y $ona baade la sub-cuenca sector 2.& Respecto al segundo, se tomaron

dos elementos hidrológicos, la magnitud de los caudales y lafrecuencia de inundación de las micro-cuencas& /sí, dos

arroyos importantes de la sub-cuenca, el arroyo Kerrio$bal yel arroyo San )rancisco, son los de mayor caudal y de menorfrecuencia de inundaciones para cualquier !r estudiado,adems de que topogrficamente se ubican en la parte alta dela misma sector 4.& +l resto de los arroyos once

apro"imadamente, de relevancia hidrológica por susdesbordes. son de menor caudal pero de mayor frecuencia encuanto a sus inundaciones y se ubican en la parte baa de lasub-cuenca sector 2.& 9espués se reali$ó el estudio

hidrológico de la misma aplicando tres métodos distintos%ho8, @idrograma ?nitario y Racional. para determinar loscaudales para diferentes periodos de retorno& Los resultados dela metodología seleccionada permitieron conocer los caudales

de cada micro-cuenca estudiada de los dos sectores de lafigura 5&/ partir de esta información se determinó que, poreemplo, para un !r de 43 a1os, el sector 2 aporta casi el H2Ndel total de escurrimientos en la sub-cuenca eso significa que

el sector 4 Parroyo Kerrio$bal y San )rancisco- solo aportanel 26N restante.& +ste anlisis sencillo permitió saber deinmediato que no basta con controlar los arroyos de las micro-cuencas del sector 4, puesto que tiene mayor relevancia la

sumatoria de los caudales de las micro-cuencas del sector 2&+n la prctica esto se traduce en que, a pesar de que losarroyos del sector 2 tienen menor caudal de forma

individualque losdel sector 4, su sumatoria no solo es mayorque la suma decaudales del sector 4, sino que adems rebasa la

capacidad promedio del cauce en $onas donde éste es poco profundo C3 a 433 mDQs., ya que su sumatoria para un !r de43 a1os es de 4CC&53 mDQs& /dicionalmente se suma el hechode que según los datos históricos los arroyos del sector 2 son

los que se desbordan con mayor frecuencia& ?na ve$ hecho

este anlisis se procedió a anali$ar la parte hidrulica delcauce principal de la sub-cuenca simulación hidrulica.&%omo es sabido, apro"imadamente la segunda mitad de los 45

:m de río que atraviesan la ciudad de !u"tla #utiérre$ estrevestido de mampostería y la primera mitad es de tierra& 0orlo tanto se reali$ó la simulación hidrulica de dicho cauce con=nfo8or:s RS con tres obetivos, el primero conocer en qué

porcentae disminuye el tirante en el tramo no revestidocambiando la rugosidad de 'anning, el segundo determinarlos puntos críticos de desborde del canal para diferentescaudales asociados a !r de 2, 43, 23, 53, 433 y 533 a1os y el

tercero elaborar los mapas de riesgos e inundaciones de laciudad para distintos !r& 0or otra parte, la simulación

hidrulica del cauce con =nfo8or:s RS permitió definir las$onas en donde es necesario levantar bordos para evitar losdesbordes en puntos críticos del cauce principal& %abe

destacar que se disponen de 6 opciones técnicas ms, paraminimi$ar el impacto de las inundaciones en la ciudad de!u"tla #utiérre$ basados en la hipótesis de que /g/h, entreéstas se incluyeG a. un canal de trasvase de cuencas para gastos

pico, b. la intercepción de cinco arroyos importantes de la parte norte oriente de la sub-cuenca, c. la intercepción de tresarroyos importantes de la parte sur oriente de la sub-cuenca, d.estudio de erosión para priori$ar la reforestación de toda la

sub-cuenca, e. mapas de riesgo de la ciudad para diferentes !r,f. elevación de bordos perimetrales en puntos críticos deacuerdo a la simulación hidrulica del río, y otras opcionesque por motivos de espacio no se e"ponen en este trabao&

Resultados4& Se reali$ó un anlisis de los valores de precipitación en losúltimos 53 a1os recopilando de forma paralela informaciónhemereogrfica para anali$ar la historia de las inundacionesasociada a estos valores en la ciudad de !u"tla #utiérre$ que,

unto con el anlisis del incremento de los coeficientes deescurrimiento, crecimiento e"plosivo de la ciudad y el estudiode erosión respectiva, permitieron determinar el periodo detiempo en la que la cuenca inició con un deterioro de

deforestación y cambio de uso de suelo irreversible, que tienecomo consecuencia que la cuenca sufra cada ve$ mayoresda1os con valores de precipitación m"ima en 27 horas

menores que las que ocurría hace una, dos o tres década& +n laactualidad si ocurre una lluvia uniforme, intensa y de larga

duración en toda la sub-cuenca con una precipitación mayor alos H5 mm, la ciudad de !u"tla #utiérre$ se inunda de manerasevera como ocurrió el 4H de agosto de 2343 con una

precipitación de H2&2 mm.&

2& %on la metodología aplicada y los resultados e"puestos en prrafos anteriores, se demostró que e"isten tres escenarios de

inundación relacionados con las lluvias en la sub-cuencaGi. luvias intensas uniformes ! de larga duración en toda la

sub*cuenca (sectores + ! ,)G +n este caso la presa retendría uncaudal apro"imado a los 47D mDQs !r de 43 a1os.ó 452 mDQs





!r de 23 a1os. que es la suma de los caudales de los arroyosSn )rancisco y Kerrio$bal sector 4., mientras que los

arroyos del sector 2G La %hacona, 0otinaspa:, 0omarosa,!otoposte, 27 de unio, 0atria >ueva, /rroyo %entro Sur, SanMosé el /renal, San Roque, %erro @ueco y Santa /na,seguirían escurriendo hacia el río Sabinal y aportarían un

caudal de 4CC&5 mDQs !r de 43 a1os. a D33 mDQs !r de 23,

a1os. suficientes para desbordar dicho río aun con la presaconstruida& 9e acuerdo al modelo de simulación hidrulica seobservó que una buena parte del cauce del río Sabinal soporta

un promedio apro"imado entre C3 a 433 mDQs sin desbordarseaunque en algunos puntos críticos se desborda con una caudalmucho menor, especialmente en un tramo largo de la 5 norte

y el fraccionamiento madero, donde se cumple la siguientedesigualdad hidrulicaG /hO/g, es decir, el rea hidrulica es

mayor que el rea geométrica del canal, ii. luvias intensasuniformes ! de larga duración en la parte ba-a de la sub*cuenca sector 2.G !ambién en este caso la presa no sería

necesaria, porque se supone, en este escenario que, las lluviasen el lado poniente de la sub-cuenca y de la ciudad parte alta.aportarían caudales irrelevantes arroyo San )rancisco yarroyo Kerrio$bal, ver figura 5, sector 4. respecto a la sumade caudales provenientes de los arroyos cuyos caudales no son

retenidos por ninguna presa ver figura 5, sector 2.& +ste casoya se ha presentado en varias temporadas de lluvias pasadas,cuando la precipitación proviene y ocurre en el oriente de laciudad, si ésta es intensa y uniforme logra aumentar los

caudales de los arroyos que no tendrían ninguna presa sector2.& /sí pues, en este escenario los arroyos 0otinaspa:,0omarosa, !otoposte, 27 de unio, 0atria >ueva, /rroyo%entro Sur, San Roque, %erro @ueco y Santa /na, aportarían

al río Sabinal un caudal apro"imado de 423&5 mDQs a 47A&5mDQs suficientes para desbordar a dicho río aun sin lasaportaciones de los arroyos San )rancisco, Kerrio$bal, La%hacona y San Mosé el /renal locali$ados en el sector 4& +s

necesario enunciar que a modo de eemplo los clculos aquí

mostrados fueron reali$ados para un periodo de recurrencia de43 a1os debe recordarse que el caudal m"imo estimadodurante la tormenta tropical Larry en octubre de 233D, que le

costó a la ciudad de !u"tla #utiérre$ una de las peoresinundaciones en su historia, de acuerdo a la informacióntomada de %>/ tuvo un periodo de recurrencia de 45 a1os.&Si ocurre una lluvia intensa y uniforme en toda la sub-cuenca

asociada a un !r mayor, evidentemente los caudales sernmayores que el ocurrido en octubre de 233D y de nueva cuentalos da1os sern cuantiosos, e"poniendo la seguridad física decientos de ciudadanos, especialmente de las colonias aduntas

al cauce principal del Río Sabinal que se cuenta por decenas,iii. luvias intensas uniformes ! de larga duración en la partealta de la sub*cuenca(sector +). +n este caso la suma decaudales de los arroyos San )rancisco y Kerrio$bal es igual a

47D mD

Qs a 452 mD

Qs, lo que significa que solo con el aporte deambos arroyos, sin considerar el resto de los escurrimientosarriba enunciados, el río Sabinal se desbordaría, si no hubiese

presa& Sin embargo, este caudal total de 47D mDQs a 452 mDQs

puede ser reducido a A3 mDQs aporte del arroyo proveniente deKerrio$bal. si se construye un canal de desvío trasvase decaudales pico. sobre el arroyo San )rancisco, que conecte y

transporte el caudal del arroyo San )rancisco a un canalnatural que desfoga finalmente al río Suchiapa que el autor ya

tiene tra$ado y levantada las secciones hidrulicasrespectivas.& +ste canal de desvío que tiene una longitud

apro"imada de 46 :m, deber ser dise1ado para transportar uncaudal m"imo de 6D mDQs para un !r de 43 a1os. o 452 mDQs

para un !r de 23 a1os.& +l costo de construcción de un canalartificial de 45 a 23 :m de longitud, incluyendo el corte en el

parte-aguas de ambas sub-cuencas Sabinal y Suchiapa. esmucho menor que el costo y riesgo que implica una presa

aguas abao de la confluencia de los arroyos San )rancisco y

Kerrio$bal como la que se pretende construir& D& !ambién seanali$aron los escenarios de lluvias de inundación que puedenocurrir en la cuenca para periodos de retorno de 45 y 23 a1os,

demostrndose que de los tres escenarios de inundaciónanali$ados en dos de ellos la presa sería un testigo mudo de lasinundaciones en la parte baa del río Sabinal& 7& 0or otra parte,

el autorha estudiado al menos ocho alternativas adicionalesms económicas, sencillas y de mayor efectividad que la

construcción de la presa que solo se enuncian en este trabao por las limitaciones de espacio.& 5& )inalmente se sugiererevisar los estudios de micro-regionali$ación sísmica que la

?>/'-?>=%/%@ reali$ó para la sub-cuenca del Río Sabinaly que publicó 0i1a et al 2344. recientemente, en donde seafirma que el promedio de oscilación sísmica de la cuenca vade 3&23 a 3&56 segundos con predominancia de lasoscilaciones entre 3&2 a 3& D5 segundos, lo que implica que las

construcciones de dos y tres niveles pueden ampliar la se1al ysufrir da1os severos por oscilación estructural la presa tendruna altura de mas de 73 m, equivalente a un edificio de 47niveles.&

onclusiones

+n este trabao se argumentan las ra$ones técnicas,económicas y sociales que demuestra que la construcción deuna presa no solucionar la problemtica de las inundacionesde la ciudad de !u"tla #utiérre$& Si se construye la presa

aguas abao de la confluencia de los arroyos San )rancisco yKerrio$bal, ésta solo alcan$ar a retener menos de un D3 y 73

N del caudal totalque discurre hacia la parte baa del ríoSabinal para periodos de retorno entre 43 y 23 a1os& 0or otro

lado, se demuestra adems que ser una obra e"tremadamenteonerosa comparada con otras soluciones ms efectivas yeconómicas. y representar un riesgo muy elevado para msde D3 333 personas ubicadas aguas abao en diversas colonias

de esa parte de la ciudad, algunas $onas residenciales muycercanas a la cortina de la futura la presa por eemplo, el

)raccionamiento (%lub %ampestre* quedaría a menos de 4&5:m aguas abao de la cortina de la presa y el fraccionamiento

(San 0atricio* a 2 :m aguas abao de la misma.& Se esbo$antambién opciones de solución para minimi$ar el impacto delas inundaciones ms sencillas, económicas y efectivas desdeel punto de vista hidrulico&

Re*erencias biblio(r'*icas

9F. 61%;07. <9ecreto por el que se declara

parque nacional, con el nombre de %a1ón delSumidero<' /iario 0ficial de la Federación (/0F) publicado el 1 de diciembre de +213'





<=>!. 600)7. <'odelo de ordenamiento+cológico !erritorial de la Subcuenca del Río

Sabinal, %hiapas<& 9ocumento interno' /irecciónde 4rotección 5mbiental' Instituto de 6istoria

7atural ! 8cología (I678)& !u"tla #utiérre$,%hiapas, 'é"ico&

?undo( ?. ?art#n. 2344.& </lgunas ra$ones

técnicas para no construir una presa en el RíoSabinal<& 4ágina 98: del ;olegio de Ingenieros;iviles de ;hiapas(;I;;6)'http.<<==='cicch'com'mx<archivos<+3>,3++<70>5>5>4R8S5>87>8>RI0>S5:I75'pdf

@. 61%%A7. <9ecreto del +ecutivo por el que sedeclara rea natural protegida, con el carcter de

Reserva +statal, las propiedades privadas del %erro'actumat$, en el municipio de !u"tla #utiérre$,

%hiapas<& 4ublicación 7o' +,,*5*+22" 7o' 3?, págs' #*+?'

@. 61%;07& <9ecreto del +ecutivo por el que se

declara rea natural protegida, con el carcter deReserva +statal, las propiedades privadas del

(Iapotal*, en el municipio de !u"tla #utiérre$,%hiapas<'%obierno ;onstitucional del 8stado

ibre ! Soberano de ;hiapas' Secretaria %eneralde %obierno' $omo II' /ecreto 7o' @#'

@iña( F.B.C ?ora( D.B.D.C 3on,*le,( =.".C

Dastellanos( ".B.!.C E*,que,( >.!.C al$uena9e la D.<.B. 2344.& <'icro$onificación sísmica delas laderas de !u"tla #utiérre$, %hiapas,'é"ico<& acandonia' 5Ao # vo' # num' + págs'+,?'+,2'

Salas( S. ?C Bim4ne,( !.?C !slava( ?. =C

Franco( S.?C 3on,*le,( @.B. 2337.&<%onfiguración del sistema de alerta

hidrometeorológica de la ciudad de !u"tla#utiérre$, %hiapas<& Subdirección de Riesgos 6idrometeorológicos ! Brea de Instrumentación 6idrometeorológica del ;8754R8/'





Introducción

La región hidrológica Núm. 28 Cuenca del río Papaloapan estaformada por los sistemas de los ríos Blanco, Tonto, anto!omingo, "#ispo, Tesechoac$n % an &uan '(angelista) est$locali*ada en la porción central de la (ertiente oriental del país

% su límite es el $rea cu%o drena&e flu(ial descarga en formanatural al +olfo de -ico, a tra(-s de la laguna de /l(arado.'l $rea 0ue drena el río anto !omingo hasta la cortina de la

presa Cerro de "ro es de 1,348 5m2.

'l o#&eto de este documento es determinar la le% de descarga

del di0ue canal pescaditos insumo primordial para generar laslas políticas de operación de los (ertedores en el istema dePresas Temascal 6 Cerro de "ro, 0ue apo%en a los tomadoresde decisiones en la forma como de#en operar estas estructuras.

Lo anterior, para el adecuado control de las a(enidas 0ueocurren #a&o condiciones críticas de aportaciones a las presas%7o de altas precipitaciones 0ue pudieran presentarse) así como

para proteger la infraestructura 0ue constitu%e el

apro(echamiento % los intereses eistentes aguas a#a&o de las presas, dado 0ue la *ona frecuentemente sufre inundacionesrecurrentes 1999, 233:, 2338, 2313;.

Con el o#&eto de contar con un pronóstico hidrológico de la

e(olución de los almacenamientos se han aplicado t-cnicascon(encionales de transito de crecientes en (asos, sinem#argo, la condición de interconeión entre (asos a tra(-sdel canal pescaditos ha implicado a#ordar el tema de su

funcionamiento simplificando su concepción hidr$ulica, %a

sea como un (aso con&unto o (asos separados, am#as hipótesisno han resultado en una #uena aproimación delfuncionamiento del sistema de presas.

Por lo anteriormente epuesto, es necesario deducir elcomportamiento hidr$ulico del di0ue6canal pescaditos con elo#&eto de 0ue la aplicación del m-todo de piscina ni(elada

para el funcionamiento de (asos en las presas del Papaloapantengan una función eplicita de la transferencia de flu&o enfunción de sus ni(eles % 0ue permitan de manera sencillaestimar ese gasto de transferencia entre (asos.

'l Canal Pescaditos <igura 2; construido en /gosto del a=o199> es una estructura hidr$ulica 0ue intercomunica dos

presas de almacenamiento en el edo. "aaca, la presaPresidente iguel /lem$n ?ald-s Temascal; con una

capacidad de almacenamiento de 8,333 hm4 % la presaPresidente iguel de la adrid @urtado Cerro de "ro; conuna capacidad de almacenamiento de >,483 hm4 con inicio deoperaciones en 19>> % 1991 respecti(amente. 'l o#&eti(o del

canal es mane&ar de manera óptima las a(enidas 0ue ingresenal río anto domingo % apro(echar la ma%or capacidad deregulación del (aso Temascal. 'l canal de interconeión tiene283 m de longitud, 83 m de ancho promedio.

Figura 1. Localización de las Presas.

'ste canal es trascendental para el funcionamiento de am#as presas, %a 0ue mediante -ste, por carga hidr$ulica se deri(an

los (olúmenes ecedentes de un (aso hacia el otro. 'l presenteartículo muestra la forma en 0ue se determinó la le% dedescargas, así como su implementación en una matri*triangular para su posterior programación en el algoritmo de

solución para el mane&o de las presas.

DETERMINACIÓN DE LA LEY DE DESCARGA QUE COMUNICA DOS VASOS DE

ALMACENAMIENTO

's0ui(ias Campo% "cta(io1 1Aefe de Pro%ecto de @idr$ulica <lu(ial, +erencia de /guas uperficiales e ngeniería de íos, +/ C"N/+D/.

octa(io.es0ui(iasEconagua.go#.m

u#io +uti-rre* @oracio2.2+erente, +T.6 +erencia de /guas uperficiales e ngeniería de íos, +/ C"N/+D/.

horacio.ru#ioEconagua.go#.m

artíne* amíre* 'fren4.4Aefe de Pro%ecto de <ormulación % e(isión de 'studios @idrológicos de "#ras de Protección % Control, +erencia de /guas

uperficiales e ngeniería de íos,+/ C"N/+D/.

efren.martine*Econagua.go#.m

omano Cer(antes Aos- !aniel .Consultor 'terno, +erencia de /guas uperficiales e ngeniería de íos, +/ C"N/+D/.

&ose.romanoEconagua.go#.m





La geometría del canal pescaditos es una sección semitrapecialde 123 metros de ancho % pendiente sensi#lemente nula.

Figura 3. Topografía del canal Pescaditos.

Figura 3. Sección semitrapecial del Canal Pescaditos.

Figura 4. Canal de interconexión Pescaditos.

Para el c$lculo de la le% de descarga se emplea la ecuación de

la energía la cual tiene la forma siguienteF

.

. GG 1;

donde z es la altura del fondo del canal, la profundidad delfluido en el canal, ! la (elocidad del fluido, g la gra(edad %"1# las p-rdidas por fricción entre los puntos 1 % 2.

Metodolog!

Para ela#orar la le% de descarga del Canal de

ntercomunicación Pescaditos se utili*ó el softHare li#re @ec6as ela#orado por el Cuerpo de ngenieros del '&-rcito de los'stados Dnidos.

Para la ela#oración del modelo se utili*aron las secciones

trans(ersales le(antadas en campo, en las 0ue se puedeapreciar 0ue el canal es sensi#lemente hori*ontal <+D/8;) así mismo, se considero un coeficiente de perdida porentrada de 3.> % un um#ral del canal a la cota >1.33 msnm

'n las figuras > % I se presentan las ideali*aciones delfuncionamiento hidr$ulico del canal Pescaditos. La primera,

mostrada en la <igura >, al presentarse una ele(ación ma%orde la superficie li#re del agua L/; en el (aso de lai*0uierda, el agua fluir$ hacia el (aso 0ue tiene menor

ele(ación de la superficie li#re del agua derecha;. 'l r-gimenhidr$ulico del funcionamiento del canal es su#crítico) por lo

anterior, el control estar$ dado por las condiciones aguasa#a&o. Las cuales pueden serF 1; 0ue la L/ del (aso de la

derecha se localice por de#a&o del ni(el del tirante crítico porlo cual la condición de frontera en este caso ser$ -ste último %2; mostrado en la <igura I, 0ue el ni(el de la L/ se localice

por arri#a del tirante critico, caso en el cual la condición de

frontera es el ni(el de la L/ en la presa.





Figura $.

Figura %.

Figura &. 's(uema de la ele!ación funcionamiento del canal.

Con a%uda del softHare @'C6/ se o#tu(ieron los perfiles

hidr$ulicos para di(ersos caudales % se compararon con losaforos reali*ados por la Comisión <ederal de 'lectricidadC<'; (er <igura 8

/l comparar los ni(eles de la superficie li#re del agua

o#tenidos con el softHare @'C6/ % los aforos de C<' fue posi#le cali#rar el modelo matem$tico.

Figura ). Perfil "idr*ulico generado con +ec,-as.

Los aforos practicados en el periodo de 1999 al 2312

reali*ados por el !epartamento egional de @idrometría+olfo perteneciente a la u#gerencia egional de +eneración'l-ctrica +olfo de la Comisión <ederal de 'lectricidad se

muestran en la ta#la siguienteF

Ta#la 1. /foros reali*ados por la Comisión <ederal de'lectricidad.

AFOROS REALIZADOS POR COMISION FEDERAL DEL ELECTRICIDAD

SUBGERENCIA REGIONAL DE GENERACION HIDROELECTRICA GOLFO, DEPARTAMENTOREGIONAL DE HIDROMETRIA GOLFO

No. Fecha Área (m!"e#oc$%a%

(m&'!Ga'o(m)&'!

N$*e# (m!Ca+a#

N$*e# (m!Tema'ca#

N$*e#(m!

cerro%e oro

D$ere+c$a%e +$*e#

1 20/05/99 29.9 1.532 45.801 52.2 52.52 -52.52

2 21/05/99 28.71 1.464 42.039 52.2 52.47 -52.47

3 25/05/00 63.19 1.098 70.487 53.45 52.38 -52.38

4 26/05/00 64.39 1.116 71.89 53.45 52.3 -52.3

5 26/05/00 64.69 1.101 71.2 53.45 52.3 -52.3

6 15/07/00 123.79 1.646 203.74 54.49 53.72 -53.72

7 05/03/01 346.58 0.144 50.016 57.45 57.52 -57.52

8 09/11/01 927.26 0.193 178.82 63.11 63.2 63.37 0.17

9 11/02/03 293.67 0.17 50.03 56.78 56.74 56.87 0.13

10 11/02/03 293.67 0.164 48.162 56.78 56.74 56.87 0.13

11 11/02/03 293.67 0.172 50.511 56.78 56.74 56.87 0.13

12 13/02/03 271.19 0.247 66.977 56.71 56.68 56.83 0.15

13 13/02/03 271.19 0.198 53.7 56.71 56.68 56.83 0.15

14 13/02/03 271.19 0.212 57.492 56.71 56.68 56.83 0.15

15 15/02/03 277.76 0.245 68.087 56.64 56.6 56.75 0.15

16 15/02/03 277.76 0.192 53.33 56.64 56.6 56.75 0.15

17 15/02/03 277.76 0.202 56.11 56.64 56.6 56.75 0.15

18 26/05/05 49.63 0.965 47.877 52.88 52.05 54.23 2.18

19 15/12/05 1037.69 0.367 380.75 63.31 63.38 63.55 0.17

20 09/11/06 829.18 0.201 166.88 61.46 61.49 61.63 0.14

21 06/02/07 930.78 0.284 264.74 62.09 62.14 62.29 0.15

22 08/02/07 923.13 0.214 197.5 62.04 62.09 62.23 0.14

23 23/09/10 1340.85 0.274 367.31 sin dato 65.65 65.73 0.08

24 24/09/10 1384.22 0.377 522.3 sin dato 65.68 65.83 0.15

25 15/07/11 244.7 1.229 300.85 53.66 52.61 55.71 3.1

26 15/05/12 387.12 0.433 167.55 55.4 55.35 55.87 0.52

27 15/05/12 386.85 0.455 176.06 55.39 55.33 55.85 0.52

/l graficar en el e&e de las a#scisas el (alor del gasto % en el

de las ordenadas la diferencia de ni(eles ∆h <igura :;, se

o#tienen una familia de cur(as como las mostradas en la<igura 9. 'n -sta se puede o#ser(ar el comportamiento de lale% de descarga para diferentes ele(aciones de la superficie

li#re del agua en el (aso de menor ni(el. /sí mismo la le% de

0 50 100 150 200 25048

50

52

54

56

58

60

pescaditos Plan: Plan 28 29/06/2012Perfiles Hidraulicos

MainChannel Distance!"

# l e $ a t i o n

!

"

Legend

%&' (5 !)/s

%&'(10 !)/s

%&'(20 !)/s

%&'(50 !)/s

%&'(100 !)/s

%&'(150 !)/s

%&'(200 !)/s

%&'(250 !)/s

%&'()00 !)/s

%&'()50 !)/s

%&'(400 !)/s

%&'(450 !)/s

%&'(500 !)/s

%&'(550 !)/s

%&'(600 !)/s

%&'(650 !)/s

%&'(*00 !)/s

%&'(*50 !)/s

Crit'(*50 !)/s

Crit'(*00 !)/s

Crit'(650 !)/s

Crit'(600 !)/s

Crit'(550 !)/s

Crit'(500 !)/s

Crit'(450 !)/s

Crit'(400 !)/s

Crit'()50 !)/s

Crit'()00 !)/s

Crit'(250 !)/s

Crit'(200 !)/s

Crit'(150 !)/s

Crit'(100 !)/s

Crit'(50 !)/s

Crit'(20 !)/s

Crit'(10 !)/s

Cr i t' (5 !)/s

+round

,-.

-.

1 2 0

1 6 0

2 0 0

2 4 0

2 8 0





descargas en el caso de 0ue el canal tenga como condición defrontera la descarga li#re tirante crítico;

Figura . 's(uema de la ele!ación funcionamiento del canal.

'n esta misma figura se superpusieron los (alores de caudales

aforados por C<' % a manera de e&emplo en la ta#la 2 en

forma ta#ular los aforados % los o#tenidos al aplicar las le%esde descarga o#tenidas.

Ta#la 2.6 ?alidación de las le%es de descarga

N$*e#Tema'ca#

N$*e# Cerro%e Oro

Ga'oAora%o m)&'

Ga'oCa#c-#a%o

D$ere+c$a e+orce+a/e

52.05 54.23 47.877 73 52.45%

55.35 55.87 167.551 144.9 13.52%

55.33 55.85 176.06 141 19.91%

63.38 63.55 380.75 400 5.06%

Media 22.73%

Con lo anterior , se o#ser(a 0ue los (alores calculadosmediante las le%es de descarga tienen un error mínimo %m$imo de >J % >4J respecti(amente % tienen un (alor

medio de 22.:4J lo cual se considera acepta#le para fines pr$cticos, en (irtud de 0ue para la *ona 0ue se presentan los

errores mas #a&os, son los gastos 0ue mas frecuentemente se presentan.

in em#argo, la representación así de la familia de cur(as noes adecuada para utili*arla en un algoritmo de c$lculo

computacional) por lo cual se procedió a o#tener en formamatricial los (alores asociados a cada una de las ele(acionesde las presas. 's decir al conocer la ele(ación en Tema*cal %la correspondiente en Cerro de "ro determinar el caudal 0ue

transita por el canal.

Lo anterior, fue reali*ado al transformar los datos en uncampo tridimensional % reali*ar una interpolación, al pro#ardi(ersas funciones de interpolación. Los resultados se pueden

apreciarse en la figura 13, 11 % 12.

/l comparar lo m-todos se o#ser(a 0ue el 0ue presenta unme&or comportamiento es el m-todo de interpolación de

Kriging, <igura 12. 'l la <igura 14 se representa este m-todode interpolación en un nomograma para su uso.

Como puede apreciarse en esa <igura 14, los resultados de las

funciones se agrupan en una matri* triangular inferior) sin

em#argo de#ido a 0ue el agua puede fluir del (aso / al (aso B% (ice(ersa) para su uso en un programa de calculo se ela#oro

en forma ta#ular el gasto asociado a cada ele(ación coninter(alos de 1 cm para am#as presas al o#tener la transpuesta% reali*ar la suma matricial correspondiente, con lo cual seo#tiene una matri* para cual0uier caso 0ue se presente en la

realidad % por tanto es posi#le incorporarlo en el algoritmo de

an$lisis del sistema de presas.

Figura 1/. 0nterpolación por el mtodo 0n!erse 2istance to aPoer

Figura 11. 0nterpolación por el mtodo de earest eig"5or.

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

D $ , e r e + c $ a % e + $ * e

# e '

0 m)&'

Elevacion 51

Elevacion 52

Elevacion 53

Elevacion 54

Elevacion 55

Elevacion 56

Elevacion 57

Elevacion65

Aforo 3/se!

Elevacion 58

Elevacion 59

Elevaci"n 60





Figura 1#. 0nterpolación por el mtodo de 6riging.

Figura 13. Transformación tridimensional de las lees de descarga

Conclu"ione"

's posi#le reali*ar el funcionamiento hidr$ulico con&unto delsistema de presas Temascal6Cerro de "ro al incorporar la le%

de descarga en forma matricial o#tenida en este artículo

'l artículo muestra en forma detallada la forma de o#tener la

le% de descarga de una o#ra hidr$ulica % su posi#letransformación a fin de 0ue su mane&o sea pr$ctico para laconstrucción de modelos 0ue permitan la toma de decisiones

#asadas en políticas de operación, sustentadas en an$lisishidr$ulicos

!urante la creciente pro(ocada por el ciclón tropical 'rnesto/gosto 2312;, esta le% de descarga fue integrada en losmodelos de pronóstico hidrológico mostrando resultados mas

apegados a lo 0ue e(entualmente se (ol(ió un registro deni(eles en estas presas.

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Introducción

A partir de los años cincuenta se inició la construcción degrandes embalses en México; la mayoría de estos embalses,fueron principalmente para riego. Por muchos años no se

desarrolló nuea infraestructura importante y en los !ltimosaños se han enfocado a satisfacer la demanda de agua potable."os grandes proyectos hidroeléctricos se inician a partir de losaños sesenta.

"as recurrentes crisis económicas detienen la construcción denuea infraestructura hasta fines de los años noenta, y secontin!a con algunos pocos proyectos.

#n general, las me$ores obras ya fueron reali%adas tanto desdeel punto de ista técnico como económico; los proyectos

posibles a desarrollar en el futuro tienen, adem&s dedificultades técnicas, grandes presiones sociales yambientales.

'no de los conceptos tradicionales en el diseño de embalses esel ligado a la ida !til( el embalse debe operar eficientemente

para los fines )ue fue diseñado por un n!mero de años. "aretención de sedimentos es una de las limitantes de la ida !tilde embalses; si se considera )ue un est&ndar de diseño era el)ue la infraestructura tuiera una ida !til de *+ a ++ años,muchas obras del país est&n cerca de ese límite, tanto en susaspectos de operación como de a%olamiento. -ado )ue nohay ni los recursos ni los sitios para reali%ar nueos proyectosde magnitud importante, la infraestructura disponible deber&ser usada lo m&ximo posible; esto implica su reingeniería paraoptimi%ar su uso en el futuro, en los casos en )ue esto seaeconómicamente iable.

#n el artículo se discuten aspectos de la problem&tica dela%ole de embalses; se plantean distintos enfo)ues, desde nohacer nada hasta el diseño de estrategias de recuperación de la

capacidad de almacenamiento por medios mec&nicos, o conestructuras especiales, etc.

La problemática de la erosión

"a erosión en el país es muy ariable de región a región; en#MA/0A1 23++*4 se presenta un estudio de la erosión

potencial a niel nacional. 5on respecto a la erosión hídrica,63 7 del territorio tiene problemas de erosión, y del resto,6+ 7 tiene erosión de moderada 2+ a *+ ton8ha8año4 a muyseera 293++ ton8ha8año4; la erosión eólica potencial cubre una

mayor superficie 2: 74, de la cual, el :+ 7 tiene erosión demoderada a seera. #n el mismo reporte, la #MA/0A1incluye el cambio en el uso del suelo; de los inentarios de usodel suelo disponibles a niel nacional, los m&s directamentecomparables entre sí son las Cartas de Uso Actual del Suelo y

Vegetación Serie I , Serie II y Serie III <0#=<. "a Serie I fue

elaborada con base en la interpretación de fotografías aéreasregistradas en los setentas; la Serie II fue elaborada a partir deim&genes de satélite registradas en >, y la Serie III a partirde im&genes del año 3++3. Por otra parte, recientemente elmismo <0#=< presentó la Carta de vegetación primaria

potencial , )ue describe la egetación )ue probablementecubría el territorio nacional antes de )ue fuera transformado

por las diferentes actiidades humanas.

#n la Carta de vegetación primaria potencial, <0#=< 23++4,se estima )ue los matorrales ocupan cerca de la tercera partedel territorio nacional, las selas 3 7 y los bos)ues 36 7.?acia la década de los setentas, se mantenían tres cuartas

partes de la superficie originalmente cubierta por bos)ues y poco m&s de @+7 de la extensión original de las selas; los

pasti%ales naturales se habían reducido a casi la mitad de suextensión original. #n 3++3, se conseraba poco m&s de +7de la superficie original de bos)ues, *@7 de las selas, 7de los matorrales y sólo **7 de los pasti%ales, lo )uerepresentaría una pérdida neta de >:+ mil Bm3 de selas o

bos)ues templados, ** mil de matorrales y m&s de :> milBm3 de pasti%ales.

"as selas son los ecosistemas terrestres del país )ue, a traésde la historia, han sufrido las mayores transformaciones yafectaciones por las actiidades humanas, principalmente ensu tamaño 2reducción de unas 3* millones de hect&reas4. "osterrenos dedicados a la ganadería y a la agricultura crecencontinuamente.

#MA/0A1 estima )ue si los procesos de cambio y

transformación de la cobertura egetal en el país siguiesen enlas mismas tendencias )ue los obserados de > a 3++3,entonces las superficies cubiertas por egetación naturalseguirían disminuyendo, la egetación primaria se reduciría amenos de la mitad de la existente en 3++3 y la superficiededicada a actiidades agropecuarias se duplicaría.

LOS EMBALSES EN MÉXICO: NA !ISI"N #ES#E EL $N%O #E !IS%A

SE#IMEN%OL"&ICO

Cere%oDsBy Eerdu%co Moisés2,34, =urría #s)uiel =erm&n24, 5armona Paredes 5arolina24 yFila #scobedo Grancisco24

245entro de Anteproyectos del Ca$ío, 5omisión Gederal de #lectricidad

A. <ngenieros 6+3, 5ol #l Mar)ués, @+6, Huerétaro, Hro.234'niersidad 0acional Autónoma de México, <nstituto de <ngeniería, +6*+, -G.

mbIpumas.iingen.unam.mx, german.gurriaIcfe.gob.mx, carolina.carmonaIcfe.gob.mx yfrancisco.aila+3Icfe.gob.mx





Los sedimentos en los embalses

0o se dispone de un estudio completo en el país de la proporción del olumen erosionado )ue llega a los embalses."a 5omisión <nternacional de =randes Presas estimó en :,<5J"- 2:4, )ue el olumen de agua total almacenado enembalses en el mundo era de unos millones de hm>; de estos,

se pierden, debido a a%olamiento, m&s del +.* por cientoanualmente. Aun)ue parece un porcenta$e pe)ueño, estoimplica )ue, si se re)uiere recuperar la capacidad de satisfacerlas demandas de agua a traés de almacenamientos, senecesitan nueos almacenamientos anuales por unos >* +++hm>; dicha 5omisión estima )ue esta infraestructura tendría uncosto anual de unos ' K> +++ millones. A lo anterior hay)ue agregar el incremento natural de la demanda, ya sea por elcrecimiento de la población, o por el desarrollo económicomismo de algunas regiones.

-ado )ue muchas de las presas de almacenamiento en el paísest&n cerca de los *+ años de ida, hay infraestructura )ue ya

perdió un fuerte porcenta$e de almacenamiento debido aa%olamiento; esto afecta la operación de los embalses, tanto

para la satisfacción de las demandas como también para lacapacidad de regulación en aenidas4.

Por mencionar algunos casos, se tienen detectados problemasen los asos de las presas Luan abines 2)ue en 3+ años perdióel @@ por ciento de su olumen !til4; las presas Marte /.=óme% y "uís "eón, y el aso de 1uxpan. "as presas1uxpango, Ma%atepec 2"a oledad4 y la Eenta, )ue ya est&n

pr&cticamente a%oladas; hay ya problemas seeros dea%olamiento en anta /osa, y en el corto pla%o los habr& en5aracol.

#n el país se tienen almacenados unos > +++ Mm>, a loscuales hay )ue restar como olumen muerto de diseño> +++Mm>; por lo )ue se dispone de unos ++ +++ Mm> de olumen!til. -e este, aproximadamente el + por ciento es para agua

potable, 6@ 7 se emplea en el riego y *+ 7 en generación deenergía 2el agua empleada en generación puede pasar a otrosusos4.

i se considera el porcenta$e de pérdida promedio estimado por la <5J"-, en México se tendría una pérdida de olumenanual de *@* Mm>; lo )ue en *+ años de ida !til representaría

poco m&s de 3: +++ Mm>; esto es 3* 7 del olumen total; estacifra es mayor )ue la capacidad muerta de diseño 2> +++Mm>4. #n n!meros gruesos esto implica )ue en el futuro sedeberían construir cada año una presa cuyo almacenamientosea seme$ante a los de las presas analona 2in4, /amiro5aballero 21am4, olís 2Méx4, 5hicoasén 25his4, Ealle deCrao 2Méx4; 5hilat&n 2Mich4, etc. Podría pensarse )ue estascifras son muy exageradas, y )ue la situación nacional no es

por mucho de esa magnitud, pero, como se comenta arriba, ya

hay arios embalses )ue est&n a%olados o cerca de estarlo. "o)ue se resalta es )ue el problema sigue aan%ando, y )ue lacapacidad de renoación de almacenamientos no a en laescala )ue se re)ueriría en el futuro.

!ida 'til

1radicionalmente, la ida !til de los proyectos est& ligada a latasa de retorno )ue da una relación beneficio costo positia.Pero por muchas ra%ones, este concepto est& modific&ndose.Por un lado, dados los r&pidos cambios en la tecnología, el

concepto de ida !til est& cambiando en todos sentidos. Pore$emplo, las turbinas son cada día m&s eficientes; por otrolado, los sistemas de control y operación en las casas dem&)uinas son automati%ados para optimi%ar el sistema;adem&s, la misma demanda se a modificando seg!n laeolución del país lo )ue implica también cambios en elmane$o de la red eléctrica, etc. A esto hay )ue agregar )ue se

dispone de m&s y me$or información hidrológica, lo )ueimplica )ue se mane$e me$or el recurso tanto en eentosextremos como por sus posibles usos.

#l concepto de ida !til tiene un cambio radical; por un lado,en una isión ambientalmente sustentable, es inaceptable )ueal final de la ida !til 2sea por e$e%, por costos demantenimiento, por a%olamiento, etc4 se abandone la obra talcomo )uedó; por ello, hoy se exige el desmantelarla, y estecosto debe incluirse desde el estudio del proyecto; porsupuesto )ue el proceso de desmantelamiento debe serecológicamente igilado. #n #'A y #uropa buscan de$ar alrío en condiciones ecológicas 2y morfológicas4 lo m&s

parecidas posibles a las )ue se tenían antes de la construcciónde la presa. -esde el punto de ista sedimentológico, los

nueos proyectos deben diseñarse de manera tal )ue lossedimentos no limiten la ida !til del embalse, e busca )ue laobra de infraestructura siga operando continuamente con unuso sostenible. Na no se considera &lida la idea de diseñar unembalse para una ida !til de *+ o ++ años e ignorar lo )ue

pasar& con el después, er por e$emplo, Alam 24. #stasideas se discuten ampliamente en el manual elaborado porMorris y Gan 23++4 )ue busca generar consciencia sobre los

problemas de la sedimentación en embalses dandorecomendaciones !tiles para su identificación, an&lisis ymane$o, y destaca la presentación de arios casos de estudioen distintas partes del mundo.

5oniene destacar a)uí )ue es muy importante reali%armediciones de los aportes de sedimentos; adem&s de los finos)ue se miden en las estaciones de aforo, hay )ue medir elgasto sólido de fondo; la estimación m&s precisa de los aportesse hace midiendo la topografía de embalses con ciertafrecuencia 2adem&s de obtener sondeos para determinar las

propiedades mec&nicas de los depósitos4. "os costos de los proyectos futuros y su sustentabilidad hacen )ue los costos dedichas mediciones sea pe)ueña y, por supuesto, es redituableen el largo pla%o.

5G# reali%a c&lculos de la erosión de finos en las cuencas;estos c&lculos se apoyan con mediciones en campo de erosiónen parcelas de prueba, er 5G# 23+34. #stos c&lculos

permiten detectar las %onas de la cuenca con mayor potencialerosio, y sería de apoyo para incluirlos en la gestiónsustentable de la cuenca. e destaca )ue las mediciones in situ )ue se reali%an en estos estudios, son fundamentales, pues en

general se ha obtenido un olumen de erosión mucho menor alestimado con la ecuación uniersal de pérdida de suelos 2del* al >+ 7 menor4. Aun)ue son aparentemente costosas, puesre)uieren personal calificado por > semanas en el campo, lo)ue aportan a los estudios tiene un alor mucho mayor, )uehace al costo poco significatio si se compara con el proyecto.

Las opciones de mane(o

e presentan las principales opciones de gestión del problemade los sedimentos.





a4 Eisión de cuenca

"a me$or opción de mane$o del problema de los sedimentos esla gestión integral y sustentable de la cuenca; esto incluye lagestión del agua, del suelo, etc. #n cuencas muy deterioradas,se re)uiere un traba$o adicional de recuperación dereforestación, recuperación de suelos, me$ora de pr&cticasagrícolas, etc. #l embalse debería erse también como parte dela cuenca, y mane$arse también de manera sostenible.

-esafortunadamente, el impacto de proyectos de gestiónintegral en cuencas muy deterioradas es de largo pla%o; a!nasí, los resultados de los arios proyectos )ue se reali%an en el

país son alentadores. 'n aspecto )ue ale la pena mencionara)uí es )ue estos proyectos re)uieren el traba$o con$unto dearias dependencias p!blicas, priadas y organismos de lasociedad ciil; la gestión financiera es comple$a debido a laslimitantes )ue impone el fisco a las dependencias paraOpartidas )ue no son tradicionales.

"a construcción de pe)ueñas presas retenedoras de sedimentosen la parte alta de la cuenca, ista como una opción aislada,tiene un impacto limitado si no se acompaña de medidas derecuperación de dichos embalses; una e% llenos pierden gran

parte de su impacto si no logran modificar la pendiente de losarroyos. Por ello, en una isión m&s integrada, es preferible laconstrucción de pe)ueñas retenciones a lo largo de los caucessobre obras aisladas en la parte alta de la cuenca.

b4 #l embalse

"a llegada de sedimentos al embalse es ineitable; de hechoa!n la gestión sostenible de la cuenca, no debería limitar elaporte natural de sedimentos. #n ríos de montaña o con

pendiente fuerte, adem&s de finos, llegarían también gruesoscomo parte del transporte natural del río; por otro lado, setiene también el material de posibles caídos )ue sucedennaturalmente en %onas de montaña con pendiente fuerte dondees casi imposible hacer traba$os de recuperación. Por ello,todos los embalses de una manera u otra reciben sedimentos.i los aportes son pe)ueños o el olumen del embalse muygrande, puede )ue esto no sea un problema, pero esta sería laexcepción m&s )ue la regla; por otro lado, la tendenciaecológica es )ue no se corte el aporte de sedimentos aguasaba$o.

'na de las opciones es la operación del embalse duranteaenidas, como se hace por e$emplo en el proyecto de 1res=argantas, en 5hina, 5hen 23++:4. "a idea b&sica esalmacenar agua Olimpia y soltar agua Olodosa( dado )ue enaenidas es cuando el río trae la mayor concentración desedimentos, entonces, se opera de manera de )ue el embalseesté ba$o cuando llegan las aenidas de manera de pasar por elertedor el flu$o como llega; en el resto del año, )ue lasconcentraciones son menores, se opera normalmente. Adoptar

esta política de operación en México implicaría los siguiente;generalmente el embalse est& acío al principio de latemporada de lluias, y se a llenando con los aportes deaenidas; en su lugar, se de$aría el embalse ba$o por unosmeses 2en 1res =argantas, durante > meses4, y ya )ue pasaronlas aenidas con mayores aportes de sólidos, se de$aría llenarel embalse. #sta forma de operar, recupera de alguna manerael ciclo preio de aportes al río( hay m&s aguas en aenidas2con sedimentos4, y poco agua en el estia$e 2casi sinsedimentos4.

#n esta misma dirección se tiene el llamado flushing , )ue seemplea ampliamente en todo el mundo; es la operacióndirigida a extraer, por una toma o compuerta ba$a, lossedimentos. Para )ue sea efectio, debe hacerse con ciertafrecuencia 2por e$emplo, cada año4 e implica aciar unolumen importante de agua.

Jtra posibilidad es la de construir un sistema de embalses conun t!nel o canal, como el de la figura . Aguas arriba seconstruye una deriadora; durante las primeras aenidas, sederia el agua por el t!nel o canal. #l resto del año, se de$a

pasar el agua al embalse donde se sedimenta naturalmente y seusa para generación.

Figura 1. Esquema de proyecto con manejo de sedimentos

'na e% )ue el embalse ya est& a%olado hay también ariasopciones de mane$o. "a m&s costosa es el dragado o laremoción de sedimentos por medios mec&nicos; para asos nomuy profundos hay la posibilidad de usar sifones fluídicoscomo los descritos por Lacobsen 23++>4, )ue aun)ue tienenuna menor efectiidad, su costo de operación es

comparatiamente ba$o.5G# ha reali%ado con éxito modificaciones a las obras de tomade algunas hidroeléctricas, como 1uxpango, )ue ya est&

pr&cticamente a%olada, er figura 3.

Figura 2. Vista del vaso de la presa Tuxpango





"a idea b&sica es la siguiente( se construye un canal con untan)ue desarenador aguas arriba de la toma; el agua pasalimpia a la casa de m&)uinas. #n las figuras > y 6 se muestranes)uemas en perfil y planta del proyecto de modificaciones ala obra de toma.

Figura 3. Esquema del perfil del proyecto de modificación.

Figura . Esquema en planta del proyecto de modificación.

5ada e% )ue se llena el tan)ue, se cierra la toma y se drena para su limpie%a. #stas modificaciones se hicieron con apoyosde un modelo físico a escala reducida, y una e% construidas,han probado su eficacia.

5on un costo relatiamente ba$o 2'- K3+ Millones4 serecupera una central hidroeléctrica y )ue, seg!n reportes,opera satisfactoriamente.

#n la figura * se muestra el desarenador en operación.

Figura !. "anal desarenador.

Conclusiones

#s necesario incluir el estudio del impacto del cambioclim&tico en los procesos erosios y de sedimentación enembalses( adem&s del posible efecto en las lluias, puedehaber efectos en la cobertura egetal en las cuencas lo )ue

proocaría cambios en los procesos erosios. Asimismo, se

afectaría la distribución de temperaturas en el embalse, lo )uea su e% modificaría los patrones de sedimentación.

)e*erencias

1.# $lam% &. 24, 1he influence and management ofsediment at hydro pro$ects, ?ydropoDer Q -ams.

2.# "'en (. 23++:4, ediment managemente in the 1hree=orges reseroir, ?idropoDer Q dams, Eol @.

3.# "FE 23+34, #studio de erosión del P? 5hicoasén <<,5entro de Anteproyectos del Ca$ío.

.# )"*(+ ,:4, Rorld /egister of "arge -ams, en 5-.

!.# )-E) 23++4, Carta de vegetación primaria potencial ,escla (+++ +++, México

/.# 0acosen% T. 23++>4 ediment handling technologies(experience from case studies, ?ydropoDer Q -ams.

.# orris% (. y Fan% 0. 23++4, /eseroir edimentation,?andbooB, Mc=raDS?ill CooB 5o., 0eD NorB. #lectronicersión electrónica de la edición de : de Mc=raDS?illCooB.

4.# &E$5-$T 23++*4 #aluación de le pérdida de suelo por erosión hídrica y eólica en la /ep!blica Mexicana, México





Resumen

En el marco del Programa para la recuperación ambiental de la

cuenca del lago de Pátzcuaro, etapa 2008-2011, el InstitutoMexicano de ecnolog!a del "gua, apo#ado por la $undación%onzalo &io "rronte # la 'ni(ersidad "utónoma de)acatecas, e*ecutó el pro#ecto Transferencia de tecnologías

apropiadas en comunidades rurales, instalando un pa+uete deoco tecnolog!as en (i(iendas, con el ob*eto de almacenar,usar, reusar # desinectar agua de captación de llu(ia. "linalizar, se midió el ni(el de apropiación tecnológica lograda,

se aplicó un cuestionario al 80/ de los beneiciarios. e

inclu#eron indicadores t3cnicos, sociales # ambientales4 conrubros como +uienes participaron en la instalación, impacto ensalud, abastecimiento, ábitos, estilo de (ida, asta la

percepción de su participación en el pro#ecto. El ni(el de

apropiación logrado ue mu# satisactorio4 la capacidad detecnolog!as apropiadas instaladas ue mu# alta 566.8/7, 3stasse encuentran uncionando bien en su ma#or!a 56/7, por lo+ue asta la eca no tienen problemas por su uso 58/7, en

consideración a +ue un ele(ado porcenta*e da mantenimiento a3stas 592/7, conser(ando su dise:o # estructura original, esdecir, +ue la ma#or!a de los usuarios no an eco algunamodiicación a las mismas 569/7. El promedio de los rubros

dan un total de 8;/ de impacto de apropiación t3cnica entrelos <eneiciarios de cinco comunidades de la cuenca. Estosactores están relacionados con la transerencia,

uncionamiento, mantenimiento # conser(ación +ue dan lasamilias a las tecnolog!as, garantizando as! su durabilidad."demás aora las amilias cuentan con más tiempo paraacti(idades producti(as, #a +ue no acen acarreo de agua4 lacalidad de (ida a aumentado al disminuir las enermedades

por la alta del (ital l!+uido e igiene, al contar con suicientealmacenamiento dentro de su (i(ienda, reduciendo el impacto

al deterioro ambiental de la cuenca.

Palabras clave

Medición de "propiación tecnológica, ranserencia detecnolog!as apropiadas, "bastecimiento alternati(o de agua,'so eiciente del agua, &ecuperación ambiental de cuencas.

Introducción

=uando se busca una solución >tecnológica? a los problemas+ue se plantean en la sociedad, se ace relacionando@

A el campo de los conocimientos cient!icos +ue la

sustentan >la ciencia?A conocimientos, erramientas # capacidad in(enti(a >la

técnica?

A las relaciones sociales, las ormas organizati(as, losmodos de producción, los aspectos económicos # el

marco cultural, entre otros aspectos >la estructura

económica y sociocultural del medio?

Ba ciencia está asociada al deseo del ombre de conocer # latecnolog!a responde a la (oluntad del ombre de acer para

satisfacer sus deseos y necesidades. El 3xito de unatecnolog!a no es una cuestión +ue pueda resol(erse

exclusi(amente con ciencia, tecnolog!a # t3cnica, sino +uetambi3n tiene muco +ue (er con los juicios emitidos por

grupos sociales diversos.

Para comprender cómo se aceptan determinadas inno(aciones

tecnológicas mientras +ue otras experimentan un cierto retrasoes necesario considerar la tecnolog!a como un sistemainterrelacionado de conocimientos, arteactos, destrezas #abilidades, recursos naturales, estimaciones económicas,

(alores # acuerdos sociales, preerencias culturales # est3ticas,etc.4 lo +ue conorma un entramado socio técnico.

%eneralmente nos suelen presentar una istoria de las

inno(aciones tecnológicas +ue se reconstru#e de manera linealsiguiendo una sucesión de 3xitos4 sin embargo, al principio

dicas inno(aciones están abiertas a más de unainterpretación, #a +ue las personas pueden percibir el mismotipo de arteactos con ines distintos. Esta lexibilidadinterpretati(a, +ue es un concepto sustancial para comprender

cómo se constru#en socialmente las tecnolog!as, no se reiereCnicamente a los mCltiples signiicados +ue los dierentesgrupos sociales interesados en la inno(ación pueden dar a losarteactos o sistemas tecnológicos # a sus usos, sino tambi3n a

las distintas ormas de concebir su dise:o. 5Poggi.20097

Por otro lado al ablar de apropiación tecnológica nos

ponemos a pensar +ue es@ Aprender a manejar la tecnología,teniendo esto algo de cierto, es una (isión completamentecorta +ue no contempla todas las implicaciones +ue tiene un

proceso de apropiación tecnológica.

El tema de la apropiación tecnológica a sido un ob*eto deestudio de la sociolog!a desde los a:os 90, +ue a pasado pormCltiples etapas # e(oluciones, a medida +ue se acen nue(asobser(aciones # se proponen nue(os eno+ues. Pese a estos

mCltiples cambios, los teóricos sociales siempre an estado deacuerdo en +ue la apropiación tecnológica siempre conlle(a un

proceso más allá del simple aprendiza*e del mane*o de unatecnolog!a.

MEDICIÓN DE LA APROPIACIÓN EN LA TRANSERENCIA TECNOLÓ!ICA" RES#LTADOS $%%&'$%(( EN P)T*"+ MIC,"

&i(ero <ustos Mar!a ElenaD, <arrios om!nguez F. Gati(idadH

DInstituto Mexicano de ecnolog!a del "gua. Paseo =uaunáuac Go. 82 =ol. Progreso, Fiutepec, Morelos.

H'ni(ersidad "utónoma de )acatecas. Fard!n Fuárez Go. 1;, =ol. =entro, )acatecas, )ac.

mri(erotlaloc.imta.mx, *natibd#aoo.com





Por tanto, podemos empezar por decir +ue la apropiacióntecnológica es un proceso +ue se da en una sociedad, cuando

una tecnolog!a 5por e*emplo tel3onos mó(iles, computadores,tele(isión, radio, Internet, etc.7 es inducida en ella, # as! las

personas empiezan a adoptar esta tecnolog!a pasando por(arias etapas@ formación básica instrumental, utilización,

representación social, uso, apropiación e integración y

domesticación. eniendo en cuenta estas etapas, lassociedades se apropian en dierentes medidas de las di(ersastecnolog!as +ue son inducidas en ellas, de las +ue se puede

decir +ue #a en algunas emos llegado asta la Cltima etapa,es decir, el punto en +ue determinada tecnolog!a #a es algoin(isible e incorporado a la (ida, tal como lo es la luz

el3ctrica. 5MedeJeb.20107

El pro#ecto@ Transferencia de tecnologías apropiadas en

comunidades rurales en la cuenca del lago de Pátzcuaro, en su etapa 2008-2011, buscó identiicar el ni(el a apropiación+ue la población de la cuenca de Pátzcuaro ab!a dado a un

pa+uete de tecnolog!as apropiadas en materia de agua,

transerido en (i(iendas rurales, durante la etapa 2008-2011.

Ob-etivos

El Kb*eti(o %eneral del pro#ecto ue@

• Establecer comunidades eicientes en agua en la =uenca delBago de Pátzcuaro, a tra(3s de la transerencia de pa+uetes de

tecnolog!as apropiadas para el uso # mane*o integral delrecurso agua a ni(el (i(ienda.

El Kb*eti(o espec!ico de la Medición ue@

• Medir la apropiación tecnológica a tra(3s de indicadores, a

las amilias beneiciadas en toda la etapa, para identiicar eluso de tecnolog!as en la (ida diaria.

Metodolo./a

• Kbtener del uni(erso total de <eneiciarios de la etapa

2008-2011, la población muestra para la encuesta, siendoel 80/ de 3stos.

• Bos <eneiciarios seleccionados serán a+uellos +ue a#an

instalado de manera total el pa+uete tecnológico en sus(i(iendas 5oco tecnolog!as apropiadas7, de manera

preliminar.

• "plicar el ormato de encuesta de Medición de

apropiación dise:ado dentro de la metodolog!a para latranserencia de tecnolog!as apropiadas 5IM"-200;7.

• =oncentrar la inormación por indicadores # elaborar

Inorme de &esultados de la Medición de "propiacióntecnológica.

Desarrollo de la actividad

Para ines del pro#ecto se entendió por <eneiciario a todoa+uel *ee5a7 de amilia, cu#a (i(ienda estu(iera ubicada enuna comunidad rural de la cuenca de Pátzcuaro, pre(iamente

seleccionada, dentro del Programa de transerencia detecnolog!as apropiadas en materia de agua, durante la etapa

2008-2011.

e entiende por Pa+uete tecnológico al total de ocotecnolog!as apropiadas instaladas en una (i(ienda rural comoson@ =isterna tipo capucino, istema de captación de agua de

llu(ia, anitario ecológico, Ba(adero ecológico, Luertoamiliar, an+ue de descarga de ondo, <icibomba # =a*a dedesinección solar. Este pa+uete permite captar, almacenar,usar, reusar # desinectar el agua re+uerida para los dierentes

usos en la (ida diaria en una (i(ienda4 misma +ue no cuentacon los ser(icios de abastecimiento de agua potable #saneamiento.

En importante se:alar +ue tanto en el pro#ecto como en esteestudio, al mencionar cantidad de <eneiciaros, corresponde lamisma cantidad tambi3n a pa+uetes o a (i(iendas, por lo +uese mane*a de manera indistinta. E*emplo 298 <eneiciarios es

igual a 298 i(iendas, ó 298 Pa+uetes tecnológicos.

'na (ez concluida la ase de instalación # despu3s de un

tiempo razonable 5seis meses aprox.7 de uso de lastecnolog!as, se lle(ó a cabo la medición de la apropiación del

pa+uete tecnológico.

Para ello se realizaron las siguientes acciones@

• Contar con el cuestionario para edici!n de

apropiaci!n" omado del >Manual para transerencia de pa+uetes integrales de tecnolog!as apropiadas en materiade agua en zonas marginales?, editado por el IM" en200;.

&ubros +ue contiene el cuestionario@

A atos generalesA ipo de tecnolog!as transeridasA Nuienes participaron instalaciónA Nuienes la usan de la amilia

A Impacto en la saludA Impacto en el abastecimientoA Impacto en ábitos

A Impacto en estilo de (idaA Percepción en su participación

A

Participación en otros programas sociales.

Indicadores incorporados en el cuestionario@

Indicadores t3cnicosA otal de ecnolog!as transeridasA otal de tecnolog!as uncionando correctamenteA otal de problemas de uso de las tecnolog!as

A otal de beneiciarios +ue dan mantenimiento de lastecnolog!as

A otal de beneiciarios +ue an eco modiicaciones





Indicadores socialesA otal de beneiciados +ue dan uso al pa+uete

A otal de =ambios de ábitos en las amiliasA otal de =ambios de estilo de (ida en la amilia # en

la comunidadA otal de satisacción por el pa+uete

Indicadores ambientales

A

otal de litros almacenados en las cisternasA otal de litros de agua gris tratadosA otal de litros de agua negra tratados

A otal de litros de agua desinectados

• #eleccionar la po$laci!n muestra" Para la Medición de

apropiación se tomó como reerencia el uni(erso total de<eneiciarios, +ue ue de personasO(i(iendas. Paraacer representati(a la muestra se seleccionó a un total de

298 personasO<eneiciarios, +uienes representan el 80/del total de la población de beneiciada con el pa+uetetecnológico. %er Ta$la 1.

Tabla 1. Encuestados por comunidad.

Comunidad eneficiariosencuestados

1.

=ar!ngaro, Nuir. 11

2.

Bos =orrales, zin.

.

otatiro, Eron. 9;

.

ta. Mar!a L., Pátz. 60

.

Ba )arzamora, Eron. 9

otal de encuestas !"#

otal de beneiciarios $$%

&orcentaje de muestra #'(

A Comunidades participantes" El cuestionario se aplicó en

las comunidades rurales de@ =ar!ngaro, Nuiroga4 Bos=orrales, zintzuntzan4 otatiro # Ba )arzamora,

Erongar!cuaro4 # anta Mar!a Luiramangaro, Pátz.4siendo las mismas comunidades +ue participaron en latranserencia de la etapa 2008-2011.

El tiempo de conclusión de la transerencia en cada unade las (i(iendas seleccionadas ue (ariable, siendo de seis

asta doce meses4 pues el principal criterio de selecciónera +ue los <eneiciarios ubieran concluido el pa+uetede oco tecnolog!as en sus (i(iendas

• &ncuestadores ' super(isores. El cuestionario ue

aplicado por personal de la 'ni(ersidad "utónoma de)acatecas, con super(isión de personal del IM". Ba

encuesta se realizó en un promedio de cuatro semanas.

A Análisis e interpretaci!n de la informaci!n" Basrespuestas obtenidas se concentraron en una base de

datos, para el análisis e interpretación tanto cuantitati(a5inclu#e tablas # gráicas7 como cualitati(a. El

documento generado orma parte del Inorme inal deresultados del pro#ecto, elaborado por personal del

IM".

Resultados

Ba inormación obtenida resultó por demás re(eladora del uso# desuso de las tecnolog!as, no sólo por los <eneiciarios 5as7,sino tambi3n por el resto de los integrantes de la amilia.

Bas respuestas de los 298 <eneiciarios distribuidos en cincocomunidades ribere:as se presentan en unción de los tres

grandes rubros de indicadores mencionados@ 3cnicos,ociales # "mbientales.

I. Indicadores 3cnicos

Este indicador abarca cinco aspectos +ue son el total de@

tecnolog!as transeridas, uncionando correctamente, problemas de uso, beneiciarios +ue dan mantenimiento, #+uienes an eco modiicaciones.

).1 Tecnolog*as transferidas

• Bos <eneiciarios encuestados instalaron un total de 2,10

tecnolog!as apropiadas, lo +ue representó el 66/, contra lo

esperado. %er Ta$la 2"

• El porcenta*e de instalación es mu# signiicati(o, en lo +ue

a beneicio en materia de agua en la (i(ienda representa.

Tabla !. Tecnolog*as transferidas

Comunidad +i o Total

1.

=isterna 298 0 298

2.

=aptación de agua 29; 1 298

.

anitario ecológico 29 298

.

Ba(adero Ecológico 298 0 298

.

=a*a olar 298 0 298

9.

Luerto $amiliar 298 0 298

;.

<icibomba 298 0 298

8.

an+ue $ 298 0 298

Total

!"# pa-uetes

!,1'

//.#(

'.!(

!,1

• Ba tecnolog!a apropiada@ =aptación de agua de llu(ia, no pudo ser instalada en (irtud de +ue el teco de la(i(ienda del <eneiciario, no era del material re+uerido

para captar el agua de llu(ia, ser almacenada # utilizarla para consumo umano. El usuario no +uiso acer laadecuación +ue se le oreció, de*ando inconclusa lainstalación de dica tecnolog!a.

• En el caso de la tecnolog!a apropiada@ anitario ecológico

no se instalaron por alta de inter3s de los <eneiciariosen la instalación de la misma, o bien por cambio dedecisión en ocupar el espacio a mediano plazo, para

agrandar la (i(ienda.





).! Tecnolog*as funcionando

• Bos encuestados mencionaron +ue en promedio el 6/

de las tecnolog!as +ue les ueron instaladas se encuentran

uncionando en orma normal 5Ba(adero ecológico,<icibomba # an+ue $7, por el contrario el Luertoamiliar, la =isterna # la =aptación son las +ue presentan

ma#or nCmero de casos con algCn moti(o por el +ue noestán uncionando adecuadamente. %er Ta$la )"

Tabla $. Tecnolog*as funcionando correctamente

Comunidad 0unciona

+i

0unciona

o

o

instaló

Total

1.

=isterna 28 0 0 298

2.

=aptación

de agua

20 2; 1 298

.

anitario

ecológico

2; 8 298

.

Ba(aderoEcológico

290 8 0 298

.

=a*a olar 20 18 0 298

9.

Luerto

$amiliar

210 8 0 298

;.

<icibomba 298 0 0 298

8.

an+ue

$

292 9 0 298

Total 1,/#%

/$(

1%%

".#(

'.!(

!,1

• El alto porcenta*e de uncionamiento t3cnico, indica la

eecti(idad de dise:o # uso de las tecnolog!as +ue ueron propuestas, para atender el problema de la carencia del

agua en las (i(iendas.

).$ &roblemas de uso

• En el uso diario de las tecnolog!as se an identiicado una

serie de problemas, lo +ue reduce su uso 58/7, enrelación con el ob*eti(o con el +ue ueron dise:adas. %erTa$la *"

Tabla. &roblemas de uso de las tecnolog*as

Comunidad &roblemas

+i

&roblemas

o

o

instaló

Total

1.

=isterna 0 28 0 298

2.

=aptación

de agua

2; 20 1 298

.

anitarioecológico

26 29 298

.

Ba(aderoEcológico 21 2; 0 298

.

=a*a olar 22 29 0 298

9.

Luerto

$amiliar

1 12 0 298

;.

<icibomba

90 208 0 298

8.

an+ue

$

9 292 0 298

Total $'

1%.#(

1,#''

#(

'.!(

!,1

• Ba ma#or cantidad de problemas se an presentado en las

tecnolog!as apropiadas como@ Luerto $amiliar # la<icibomba, sin embargo al conocer los moti(os, al menosen Luerto amiliar, es por la alta de cerco en lasupericie culti(ada, # al tener la ma#or!a de las

(i(iendas animales de corral, 3stos se comen lo sembrado# no permiten el culti(o de ortalizas.

Es importante se:alar +ue esta me*ora en el Luerto

$amiliar 5cercado7, se aclaró a los <eneiciarios, durantela transerencia, +ue +uedaba ba*o su decisión lacolocación, situación +ue no se lle(ó a cabo.

• En orma paralela el menor nCmero de casos de problemas en el uso, se da en las tecnolog!as como

an+ue $, Ba(adero ecológico # =a*a olar.

). antenimiento a las tecnolog*as

• Ba ma#or transerencia tecnológica se dio entre 2006 #

2010, lo +ue indica +ue la (ida Ctil de la ma#or!a de lastecnolog!as aCn es de buena a mu# buena.

Bos <eneiciarios irmaron una =arta =ompromiso de

cuidado # mantenimiento de cada una de las tecnolog!as4dando el cuidado pre(enti(o indicado en los manuales deinstalación, situación +ue no todos realizaron. %er Ta$la+"

Tabla %. eneficiarios -ue dan mantenimiento

Comunidad antiene+i

antieneo

oinstaló

Total

1.

=isterna 18 8 0 298

2.

=aptación

de agua

1;; 60 1 298

.

anitario

ecológico

2; 28 298

.

Ba(aderoEcológico

21 1; 0 298

.

=a*a olar 18 20 0 298

9.

Luerto

$amiliar

210 8 0 298

;.

<icibomba 11 1 0 298

8.

an+ue$

1 12 0 298

Total 1,$$

"!(

#'"

$2.#(

'.!(

!,1

• 'n resultado por demás preocupante es el de latecnolog!a apropiada@ =a*a solar. En correlación con los

rubros anteriores 3sta tecnolog!a +ue ue transerida al100/ de las personas, unciona bien, no tiene problemasde uso, pero no recibe mantenimiento, por+ue no se usade manera recuente 5diaria7, por la ma#or!a de los

beneiciarios, segCn lo maniestaron durante la encuesta.

• En orma paralela el ma#or nCmero de casos de

mantenimiento, se da en las tecnolog!as como Ba(aderoecológico # anitario ecológico, son las de ma#or uso,

por lo +ue uncionan bien # no tienen problemas o# d!a.





).% odificaciones a las tecnolog*as

• Bas respuestas proporcionadas en este aspecto por los

encuestados, es importante aclarar +ue no todos los casos

.8/7, se reieren a modiicaciones como me*or!as. %erTa$la

Tabla ". eneficiarios -ue 3an 3ec3o modificaciones Comunidad odifica

+i

odifica

o

o

instaló

Total

1.

=isterna 29 0 298

2.

=aptación

de agua

8 26 1 298

.

anitario

ecológico

18 2; 298

.

Ba(aderoEcológico

18 20 0 298

.

=a*a olar 29 0 298

9.

Luerto

$amiliar

d d 0 0

;.

<icibomba 1 29; 0 298

8.

an+ue

$

22 29 0 298

Total 2

$.#(

1,2/#

/"(

'.!(

1,#2"

• En pocos casos se encontraron inno(aciones en la

tecnolog!a como el caso de an+ue $, con(irtiendo3ste de un riego por gra(edad a riego por goteo,aumentando as! la producción en el culti(o de ortalizas.

ambi3n el colocar azule*o, luz el3ctrica interior #exterior, accesorios # calentador4 ueron las me*oras alanitario ecológico, o bien un tecado al área de la(ado

del Ba(adero ecológico, ueron los casos másrepresentati(os.

• En el caso de las tecnolog!as +ue en su instalación lle(an

tuber!as, como es el caso de@ anitario ecológico,Ba(adero ecológico, =aptación de agua de llu(ia #

an+ue $4 los usuarios icieron la modiicación dedesconectar en orma continua 3stas, para des(iar laconducción de agua, ocupar compartimentos comodepósitos, o bien por desuso de las mismas.

4esumen de )ndicadores Técnicos

• Bos aspectos e(aluados para conocer el Impacto 3cnico

dentro de la Medición de la apropiación son los +ue seindican en la abla ;. aba*o indicada4 las metas esperadasson en unción del porcenta*e de <eneiciarios

encuestados, as! como los resultados de las metaslogradas.

• 3cnicamente ubo un alto impacto de instalación de

tecnolog!as transeridas 566.8/7, de las cuales el 6/ lastiene uncionando correctamente asta la eca,

considerando +ue la ma#or transerencia se dio entre el

2006 # 2010. ólo el 19/ mencionó tener algCn problema con el uso de las mismas, a pesar de +ue un

buen porcenta*e de <eneiciarios le da mantenimiento592/7, # un m!nimo de ellos le a eco modiicaciones5.8/7, siendo 3stas modiicaciones no siempre parame*or uncionamiento de las mismas.

•

Ba apropiación de las tecnolog!as por parte de las

amilias, as! como la eecti(idad de las mismas se puedeconsiderar de mu# bueno 58;/7.

Este porcenta*e está relacionado con la transerenciaeca, uncionamiento adecuado, mantenimiento #conser(ación +ue dan los <eneiciarios al pa+uete

tecnológico, garantizando as! su durabilidad. %er Ta$la" ' .igura 1"

Tabla 2. 4esumen de )mpacto de la transferencia

• Bos resultados anteriores se representan en la siguiente

gráica.

0igura 1. 4esumen de )ndicadores Técnicos

Comunidad )nstalada

+i

0unciona

+i

&roblemas

o

antto.

+i

odifica

o

1.

=isterna 298 28 28 18 29

2. =aptaciónde agua

29; 20 20 1;; 26

. anitarioecológico

29 2; 29 2; 2;

. Ba(aderoEcológico

298 290 2; 21 20

.

=a*aolar

298 20 29 18 29

9.

Luerto$amiliar

298 210 12 210 0

;.

<icibomba

298 298 208 11 29;

8.

an+ue

$298 292 292 1 29

otal

2,10

66.8/

1,68

6/

1,800

8/

1,

92/

1,;68

69/

&romedio5eneral #2(

99.8%93%

16%

62%

4%

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

Tecnologías

transferidas

Funciona

correctamente

Problemas de uso

antenimiento dado

odificaciones

!ec!as





)). )ndicadores +ociales

• Ba transerencia tecnológica ten!a como ob*eto resol(er, a

tra(3s de la instalación de tecnolog!as apropiadas, problemas asociados al recurso agua en (i(iendas,ubicadas principalmente en comunidades rurales.

En particular en la cuenca del lago de Pátzcuaro, existeun alto rezago en cuanto a abastecimiento # saneamiento,es por ello +ue se buscó instalar un total de 2,900tecnolog!as a tra(3s de asta 2 pa+uetes tecnológicos.

Ba instalación inal se izo en un total de (i(iendas, para igual nCmero de <eneiciarios.

• El programa de apo#o en cinco comunidades ribere:asue en general bien recibido, por lo +ue su impacto socialue igual de bueno.

En general todos los <eneiciarios siguen aciendo usode las tecnolog!as 5100/7, por lo +ue de manera unánimeconsideran +ue a abido cambios en sus ábitos 5100/7,

as! como en el estilo de (ida de cada comunidad 56/7,inalmente con el beneicio obtenido la totalidad deencuestados comentan una total satisacción 5100/7, porel pa+uete +ue les ue transerido.

• El acceso # disponibilidad al recurso a empezado a

incidir en algunos cambios en los ábitos de consumocomo uso # reuso del agua. El tiempo +ue aora tienenmucas de las amilias beneiciadas se destina para

acti(idades producti(as.

• Ba calidad de (ida a aumentado al disminuir las

enermedades por la alta de agua e igiene, lo +uereduce el ausentismo escolar # laboral.

• El tiempo +ue se destina a la con(i(encia amiliar

tambi3n a me*orado # aumentado, sus preocupaciones por la alta del (ital l!+uido se an reducido al contar con

suiciente agua almacenada dentro de su (i(ienda.

• $inalmente a(orece la e+uidad de g3nero en la (idaamiliar # comunitaria. %er Ta$la 8"

Tabla #. 4esumen de )ndicadores +ociales

)ndicadores +ociales eta

esperada eta

lograda (

Cumplido

1.

otal de beneiciados +ue

dan uso al pa+uete

298

298 1''(

2.

otal de cambios de

ábitos en las amilias

298

298 1''(

.

otal de cambios de estilode (ida en la amilia # en

la comunidad

9

11 /%(

.

otal de satisacción por el

pa+uete

298

298 1''(

))). )ndicadores 6mbientales 7 Económicos

Ba me*or!a +ue la parte t3cnica lle(ó a las (i(iendas decomunidades rurales de la cuenca (a a la par de la me*or!a

ambiental de sus usuarios.

•

&educción en la extracción de agua pro(eniente de pozos # manantiales

• e ele(a la calidad del aire al reducirse la deecación alaire libre, as! como la contaminación de patios # calles

por aguas grises # negras.

• e ele(a el apro(ecamiento de suelos, con ines de

culti(o dom3stico.

• Ba captación # almacenamiento de agua, les permitereducir considerablemente la compra de pipas, lo cual

representa un aorro en el gasto amiliar

•

Bos aspectos de abastecimiento # saneamiento ueron engeneral mu# altos # satisactorios dentro del pro#ecto, alalcanzar entre el 69 # 66/ de las metas esperadas, lo +ue

indica +ue la ma#or!a de las amilias cuentan con unacobertura de dotación # saneamiento importante,me*orando a mediano plazo la calidad del agua +ue sedescarga al lago.

• Por otro lado es lamentable el ba*o impacto logrado en el

uso de la tecnolog!a de =a*a olar, pues el porcenta*e dedesinección del agua para consumo umano es apenasdel ;/, lo cual indica +ue, principalmente por los uso #

costumbres, las amilias preieren consumir agua directadel pozo o manantial, # en algunos casos er(irla ocomprarla. Este aspecto tendrá +ue retomarse con unanue(a estrategia durante su transerencia a uturo.

• Bos indicadores "mbientales # Económicos coad#u(anen +ue la ele(ación de la calidad ambiental +ue les rodea,

traiga una me*or!a en la econom!a, al reducir lasenermedades gastrointestinales, respiratorias #dermatológicas. "l aber personas más sanas nore+uieren de ser(icios m3dicos recuentes. %er Ta$al "

Tabla /. 4esumen de )ndicadores 6mbientales 7 Económicos

)ndicadores

6mbientales

eta

esperada eta

lograda (

Cumplido

1.

otal de litros de

agua almacenados

en las cisternas

2Q68,000

2Q62180 //(

2.

otal de litros deagua gris tratados

,900

2,000 /2(

.

otal de litros de

agua negra tratados

,900

1,00 /"(

.

otal de litros de

agua desinectados

1,908 d!a

108 2(





Conclusiones

• En dos comunidades se dio un enómeno particular, en

donde (arias amilias +ue no +uisieron aceptar lainstalación del pa+uete tecnológico, se (ieron aectadas

por la descompostura del transormador +ue bombea elagua del pozo a la comunidad. Bas amilias con =isterna

no padecieron por dica situación, al tener aguasuiciente almacenada. Bas primeras amilias solicitaron

entonces su incorporación al pro#ecto, siendo demasiadotarde al aberse agotado los apo#os económicos.

• En algunos casos las amilias instalaban de manera

apresurada el pa+uete tecnológico con el Cnico inter3sde acer uso de 3l lo antes posible. En posteriores (isitas

se obser(ó el cuidado # mantenimiento especial +uedieron. El anitario ecológico se encontró con me*orascomo@ colocación de azule*o, luz el3ctrica interior #

exterior, accesorios # calentador4 o bien un tecado alárea de la(ado del Ba(adero ecológico, ueron los casos

más representati(os.

• Ba instalación tecnológica tu(o una ma#or participación

de ombres, sin embargo para el uso de 3stas seidentiicó +ue lo acen en su ma#or!a las mu*eres. Boanterior nos indica +ue el uso por g3nero de deinen losusos # costumbres.

• Ba instalación tecnológica exitosa de un pro#ecto, no

garantiza por s! sola la apropiación # el uso permanente

por parte de los usuarios de 3stas.

• Bos usos # costumbres de cada región pre(alecen por

encima de cual+uier inno(ación tecnológica, siendo másmarcadas en las comunidades rurales. En el caso de lacuenca del lago de Pátzcuaro, se identiicó claramenteeste enómeno.

• Bas instituciones gubernamentales, acad3micas #

pri(adas, se están interesando cada (ez más poridentiicar el grado de adopción tecnológica R social, sinembargo la breca +ue existe aCn entre tecnolog!a #apropiación es grande, # se debe traba*ar más en este

segundo aspecto, si +ueremos +ue d!a a d!a el porcenta*ede apropiación sea más ele(ado o total.

• Es mu# necesario +ue las comunidades sean inormadas

# consultadas pre(iamente sobre los alcances de pro#ectos de apo#o, pues una sociedad inormada es unasociedad comprometida4 al aber pasado por un tamiz

mu# (alioso, la sensibilización.

• El cuidado del medio ambiente re+uiere, para ser

continuo, de un alto compromiso social, donde la partede dise:o t3cnico in(olucre no solo la solución de

problemas, sino tambi3n los usos # costumbres de+uienes serán los usuarios o beneiciarios directos. ólo

as! estaremos ablando de resultados altamentesatisactorios # de una real apropiación tecnológica.

Re0erencias

5arc*a, . 8., 520067, emoria ilustrada del Programa parala recuperaci!n am$iental de la cuenca del lago de

Pátzcuaro" "(ances 200-2008. IM", M3xico. pp. 12

4ivero, .E., 520117, >ranserencia de tecnolog!asapropiadas en comunidades rurales de la cuenca del lago dePátzcuaro?. Inorme $inal de Pro#ecto 2008-2011. IM",M3xico. pp. 1;2

9niversidad 6utónoma de :acatecas, 520067>Implementación de tecnolog!as apropiadas en materia deagua a ni(el (i(ienda, en comunidades rurales, en municipiosribere:os de la cuenca del lago de Pátzcuaro. Primera etapa?.

Inorme $inal de &esultados del =on(enio 2008-2006. IM"-'"), M3xico. pp. 8

9niversidad 6utónoma de :acatecas, 520107 >Implementación de tecnolog!as apropiadas en materia de

agua a ni(el (i(ienda, en comunidades rurales, en municipios

ribere:os de la cuenca del lago de Pátzcuaro. egunda etapa?.Inorme $inal de &esultados del =on(enio 2010. IM"-'"),M3xico. pp.

9niversidad 6utónoma de :acatecas, 520117,

>Implementación de tecnolog!as apropiadas en materia deagua a ni(el (i(ienda, en comunidades rurales, en municipiosribere:os de la cuenca del lago de Pátzcuaro. ercera etapa?.Inorme $inal de &esultados del =on(enio 2010-2011. IM"-

'"), M3xico. pp.





Introducción

En diversas zonas del País, los registros de lluvia presentan

datos que indican la presencia de dos fenómenosmeteorológicos. Para la estimación de datos bajo estascondiciones se han presentado dos enfoques para resolver el

problema. El primer enfoque consiste en separar la muestra yanalizarlas por separado (ro!zn, "#$%&' el segundo enfoquees usar funciones de distribución combinadas (orris, "#)%&(*ampos, "#)$&.

En +ico, el desarrollo de la función de distribución -umbelita (-onzlez, "#$/& permitió etrapolar datos en registroscon presencia de dos poblaciones. En este trabajo se utilizó lafunción de distribución 0oble -umbel en lugar de la -umbelita.

Método012E -3E2

2a función 0oble -umbel es la siguiente4

FX ≤ x = = + 1 − 1Aunque t!"#$n %e &ue'e en()nt** 'e %#,u#ente -)*!.FX ≤ x = = /0 + 1 − /0 2

En ambos casos4

5 Evento mimo para el cual se estima su probabilidad de no ecedencia

5 Probabilidad de no tener eventos de la segunda población (por ejemplo, ciclónicos&

34 5 Parmetro de ubicación de la primera población

54 5 Parmetro de escala de la primera población

36 5 Parmetro de ubicación de la segunda población

56 5 Parmetro de escala de la segunda población

E6789*8:; 0E P9<=E7<16

2a estimación de estos cinco parmetros puede realizarse atrav+s de m+todos estadísticos convencionales, como puedeser por momentos o mima verosimilitud (Escalante, %//)&.7ambi+n se puede optar por la optimización de estos

parmetros a trav+s de t+cnicas de optimización no lineal,como pueden ser4 9lgoritmo de <osenbroc> (*ampos, "#)#&,+todo del imo 9scenso (-onzlez, "#$/&, 9lgoritmos-en+ticos (0omínguez, %//?& o el m+todo de ;elder@ead,que es el que se propone en este trabajo.

2a optimización de los parmetros de ajuste se obtiene alminimizar la suma de los errores cuadrticos (E*& entre los

ESTIMACIÓN DE PARÁMETROS ÓPTIMOS DE LA DISTRIBUCIÓN DOBLE GUMBEL

USANDO EL MÉTODO NELDER-MEAD MÉTODO SIMPLE!"

Aerrera 9lanís B. 2uis, 0omínguez ora <amón, 9rganis Burez 2. aritza8nstituto de 8ngeniería, 3;9

("& BAerrera9Ciingen.unam.m, (%& <0ominguezCiingen.unam.m,(D& 9rganisBCiingen.unam.m

R#$u%#n

En diversas zonas del país, los registros de lluvia presentan datos que indican la presencia de dos fenómenosmeteorológicos. 2a presencia de ciclones tropicales que afectan sobre todo las zonas costeras o las lluvias invernales en elnorte, hacen que la valoración o etrapolación de datos para diversos periodos de retorno se complique ya que el anlisisestadístico presenta dos tendencias por la presencia de las dos poblaciones. 0ebido a esto, se han presentado dos enfoques

para resolver el problema. El primer enfoque consiste en separar la muestra y analizarlas por separado' el segundo enfoquees usar funciones de distribución combinadas.

En este trabajo se uso la función de distribución 0oble -umbel en lugar de la -umbel ita. Esto debido a que se tienemayor eperiencia con la 0oble -umbel, adems de que eiste un programa que realiza un ajuste de datos a dicha

distribución (9&.

2a función 0oble -umbel es una función que tiene cinco parmetros, un camino para determinarlos es a trav+s de laoptimización. En este estudio se aplico el m+todo de ;E20E<@E90 (;&, que es un m+todo 6imple, para llevar a cabodicha optimización y los resultados se comparan con los obtenidos por el programa 9, 9lgoritmos -en+ticos, el 9lgoritmode <osenbroc> y por la herramienta 6olver de EcelF.

P929<96 *29GE4 Doble Gumbel, Optimización de Parámetros, Método NELDER-MED





valores estimados H(&, de la ecuación ", y los empíricosevaluados en este caso a trav+s de la ecuación de Ieibull.(-onzlez Gillareal, "#$/&. 2a ecuación de Ieibull es lasiguiente4

7 = 1 − 89:4 2

0onde4m 5 ;Jmero total de datos

n 5 ;Jmero de orden del dato

2a función objetivo que se evaluó, es la siguiente (-onzlezGillareal, "#$/&4

;< = >? −@68B4 C

K7101 0E ;E20E<@E90

El m+todo ;elder@ead (;elder, "#LM&, es un m+todo de tipogeom+trico que puede ser capaz de encontrar una soluciónóptima en un espacio de mJltiples soluciones locales.

6e forma un objeto geom+trico de ;N" puntos o v+rtices en unespacio de ; dimensiones. *ada v+rtice representa unasolución, se evalJan y se sustituye el v+rtice de peor calidad

por un v+rtice ms preciso (P+rez, %//M&. 2a optimización seefectJa mediante ? operaciones, que son4 <efleión,Epansión, *ontracción y Encogimiento (athe!s, %///&.Para la eplicación de este m+todo se recurrir a un ejemplode dos dimensiones, por lo que se necesitan D v+rtices.

<EH2E8:;

3na vez evaluados los v+rtices, se selecciona el mejor (&, el peor (P& y el v+rtice intermedio que en este caso lodesignaremos con la letra . 0ado que la función decrece enel sentido de P a , o de P a , es de esperar que se obtengan

mejores resultados al situarse al otro lado del segmento , por lo tanto, se busca reflejar el v+rtice P

2a operación de refleión para encontrar el nuevo v+rtice ( <&es la siguiente4

D = 1 + E−G HEn donde4

I 5 coeficiente de refleión

* 5 *entro del segmento

EP9;68:;

6i el v+rtice < es una mejor solución que el v+rtice P, se puede pensar que un punto ms alejado de < sea aJn una mejorsolución. Por lo tanto se busca epandir el v+rtice < a un

punto ms alejado, a este v+rtice le asignaremos la letra E. 2aoperación para epandir es la siguiente4

J = K + 1 − KD LEn donde4

M 5 coeficiente de epansión

*1;7<9**8:;

*uando la <efleión no mejora la solución, se procede arealizar una contracción, lo cual significa acercar el v+rtice Pal segmento . 2a epresión para realizar la contracción esla siguiente4

N = O G + 1 − OP QR 5 coeficiente de contracción

athe!s (%///& propone evaluar el reflejo del punto 7 con elfin de acelerar la solución. Para encontrar el reflejo del punto7 solo es necesario sustituir el v+rtice < por el v+rtice 7 en laecuación M.

E;*1-88E;71

*uando ninguna de las tres anteriores alternativas mejora elresultado, se realiza un encogimiento o escalamiento, lo cualconsiste en acercar los v+rtices al v+rtice . 2a epresión es lasiguiente4

ST = OP + ST UEn donde4

V 5 G+rtice cualquiera, a ecepción del v+rtice

El valor de las constantes I, M y R que típicamente se hanusado y que han demostrado dar buenos resultados son de ", %y /.M respectivamente (P+rez, %//M&.

En la figura ", se muestra en forma grfica las cuatrooperaciones del m+todo ;elder@ead. En el inciso a& la<efleión, en el b& la Etensión, en el c& la *ontracción y porJltimo, en el d& el Encogimiento.





!i"ura #$ E%emplo "rá&ico del método Nelder-Mead

9 continuación se presenta el diagrama de flujo del algoritmo ;elder@ead utilizado para el ejemplo. El ejemplo es para dosdimensiones y tres v+rtices, pero el algoritmo se puedeetender fcilmente para ; dimensiones y ;N" v+rtices.

!i"ura '$ l"oritmo del método Nelder-Mead

E$t&cion#$ d# E$tudio

Para este trabajo se utilizaron datos de lluvia mima diariaanual, gastos mimos anuales y volJmenes mimos anuales,los cuales se presentan en las siguientes tablas.

(abla #$ Datos de llu)ia má*ima diaria por a+o para di&erentes

estaciones del estado de onora, datos en mm

Estación './

$# ?$.) D#.M D".) %L.M "#

$".) ?$.% D).D D".L %L "L.#

L? ?$ D$.) D/.) %? "L.M

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L".L ??." DM %#.% %D "M.?

M# ?? DM %#.% %%.? "M

M) ?% DD.# %).% %".M "D.M

MD.# ?/ DD.L %)." %" "%.?

?#.$ D#.$ DD.D %) "#

Estación '.0)/ D/ %" "$." "? "/.?

L).M %# %" "$ "% "/.%

M$.$ %).) "#.# "L.) "".) "/

?# %).D "# "L.M "".L #

?M %L ").? "?.? "" #

DM.M %D.M ") "? "/.#

Estación './1

#$ ML ?" DL D" %L

)D.% M/.M ?/.) DM D" %M.M

$# ?).D ?/.M DM D/ %M.M

L?.) ?) ?/.M D?.$ %#.? %M

L?.D ??.) ?/ DD.M %# %%.L

LD ??.M D).) DD." %# %%.ML/ ?%.M D) DD %).M

M#.? ?".% D$.M DD %$.M

Estación '.2'

"?D.$ )/ MM ?M %# %".$

"/%.) $) M%.% ?%.? %# %"."

"/% $$ M".) D$ %L." %/.D

#$.M $M M" DM.$ %L

)).% LM.) ?) D? %M

)? M$.$ ?L.D DD %M

)D.$ M$ ?M.) D" %%."

Estación '.'2

#$ MD ?M.% DM %L.M %/.%

)/ M".? ?D DM %? %/$".M ?#.M D#.M D% %?

LM ?L.M D#.M %$ %D.M

M).D ?L DM %L.$ %".M

P

B

M

C

R R

C

M

B

P

E

P

B

M

R

C

M

B

P

T

T

P'

B'

&" ("

c" d"





(abla '$ Datos de "asto má*imo anual en el R3o Guadalupe 4RG5

en (e*as 6 en la estación 7idrométrica caponeta en m18s

Estación R3o Guadalupe, datos completos "$#/// M?M// %MD// "M/// "/"// ?#M/

$//// ?L/// %M%// "?"// #$#/ ?#?/

M)M// ??D// %D$// "DD// #$?/ ?"//

M)D// D)M// %%/// "%$// #"#/ "$D/M)/// DD"// %/L// "%D// )ML/

ML/// D/%// "$#// "%D// $$"/

MM#// %)?// "$%// ""L// L#$/

MM)// %M?// "M%// "/)// M$%/

Estación R3o Guadalupe, sin el primer dato $//// ?L/// %M%// "?"// #$#/ ?#?/

M)M// ??D// %D$// "DD// #$?/ ?"//

M)D// D)M// %%/// "%$// #"#/ "$D/

M)/// DD"// %/L// "%D// )ML/

ML/// D/%// "$#// "%D// $$"/

MM#// %)?// "$%// ""L// L#$/

MM)// %M?// "M%// "/)// M$%/

M?M// %MD// "M/// "/"// ?#M/Estación caponeta

"L/// %$/L "L#" "DD? )$M ?D?

""))M %/## "M)% "%%/ )D?

L"M/ %/)/ "ML" ""%L L#%

?%D/ %/M% "??% "/LL L$"

DMM/ "#?# "D#/ "/?" M#$

Para las estaciones climatológicas se utilizó la base de datosdel *28*1, los datos de la estación hidrom+trica del <ío-uadalupe se obtuvo del libro Aidrología 9plicada (*ho!,"##?& y por Jltimo, los datos de la estación hidrom+trica9caponeta, se tomaron del artículo de *ampos ("#)#&.

R#$u)t&do$

9 cada una de las estaciones se les determinó los parmetrosde ajuste a trav+s de diferentes t+cnicas de optimización, lascuales fueron4 9lgoritmo de <osenbroc>, 9lgoritmos-en+ticos, +todo de ;elder@ead, así como el uso de laherramienta 6olver de EcelF y el programa 9. En laestación hidrom+trica del <ío -uadalupe (<-&, se tomo lamuestra completa y otra muestra quitando el valor ms alto(<-"&, que es de ms del doble de valor siguiente, solo paraver el comportamiento de los modelos ante situaciones de estetipo. 2os resultados se presentan en las siguientes grficas.

!i"ura 1$ %uste de la &unción Doble Gumbel en la estación './

!i"ura 9$ %uste de la &unción Doble Gumbel a la estación '.0

!i"ura :$ %uste de la &unción Doble Gumbel a la estación './1

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

-2 -1 0 1 2 3 4 5 P r e c i p i t a c i ó n m á x i m a a c u m u l a d a e n 2 4 h o r a s ( m m )

-ln(-ln(F(x)))

Estación 26096

Datos AX

Nelder-Mean AG

R ose nbr ock ol!e r

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

-2 -1 0 1 2 3 4 5

L l u i a m á x i m a a c u m u l a d a e n 2 4 h o r

a s ( m m )

-ln(-ln(F(x)))

Estación 260!6

Datos AX

Ne lde r- Mea n AG

R os en br oc k ol !e r

0

20

40

60

80

100

120

-2 -1 0 1 2 3 4 5

L l u i a m á x i m a a c u m u l a d a e n 2 4 h o r a s ( m m )

-ln(-ln(F(x)))

Estación 2609"

Datos AX

Nel de r- Me an AG

Ros enbrock ol !e r





!i"ura $ %uste de la &unción Doble Gumbel a la estación '.2'

!i"ura 0$ %uste de la &unción Doble Gumbel a la estación '.'2

!i"ura 2$ %uste de la &unción Doble Gumbel a la estación R3o

Guadalupe, datos completos

!i"ura /$ %uste de la &unción Doble Gumbel a la estación R3oGuadalupe, sin el dato má*imo

!i"ura #.$ %uste de la &unción Doble Gumbel a la estacióncaponeta

En las siguientes tablas se presentan los parmetros de ajuste

para cada estación y con los diferentes m+todos deoptimización. Es importante seOalar que en el programa 9,la herramienta 6olver de Ecel y el m+todo de los 9lgoritmos-en+ticos (9-& usan los parmetros de ajuste como se indicaen la ecuación %, mientras que en el 9lgoritmo de <osenbroc>y el de ;elder@ead usan usan los parmetros de ajuste comose indica en la Ecuación ". En las tablas siguientes a losm+todos de ;elder@ead y <osenbroc> se les puso el inversodel parmetro de escalamiento para que se pueda compararcon las dems t+cnicas.

En las tablas se sombreó el menor E*. 7ambi+n se estimó lavariable para diferentes periodos de retorno para sucomparación.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

-2 - 1 0 1 2 3 4 5 6 7

L l u i a m á x i m a a c u m u

l a d a e n 2 4 h o r a s ( m m )

-ln(-ln(F(x)))

Estación 26 0#2

Datos AX

Nelder-Mean AG

Rosenbrock ol!er

0

20

40

60

80

100

120

-2 -1 0 1 2 3 4 5

L l u i a m á x i m a a c u m u l a d a e n

2 4 h o r a s ( m m )

-ln(-ln(F(x)))

Estación 26 02#

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&'o $uadalupe en exas EE**+ ,atos incompletos

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Estación '.'2

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(abla 2$ Parámetros de a%uste para la estación R3o Guadalupe,datos completos

Estación R3o Guadalupe, Datos completos

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(abla /$ Parámetros de a%uste para la estación R3o Guadalupe, sin

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Estación R3o Guadalupe, Datos incompletos

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Nelder-

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Parámetros de %uste

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(abla #.$ Parámetros de a%uste para la estación caponeta

Estación caponeta

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Conc)u$ion#$ * o($#r+&cion#$

El m+todo ;elder@ead demuestra ser un m+todo verstil, demuy fcil aplicación y mostró ser la mejor solución en todoslos casos de estudio, a ecepción de la estación %L/%). En laestación %L/%) fue la segunda mejor solución.

El algoritmo ;elder@ead es fcilmente aplicable anumerosos problemas de optimización de ecuaciones nolineales. En teoría este m+todo solo se aplica para ecuacionesno lineales sin restricciones, sin embargo con pequeOasmodificaciones en el algoritmo puede resolver dichasecuaciones con restricciones.

El m+todo de ;elder@ead es muy sensible a los parmetrosiniciales, tiene menos problemas con los mínimos locales queel algoritmo de <osenbroc>. 6e puede utilizar el programa 9o la herramienta 6olver de Ecel, para determinar los valoresiniciales. 7ambi+n se puede realizar un sondeo probandodiversos valores iniciales. 6e recomienda iniciar con losvalores de p 5 /.#M, /.#/, /.)M, /.)/, /.$M, /.$ y los

parmetros de escala y ubicación calcularlos directamente dela estación en estudio.

El m+todo de los 9lgoritmos -en+ticos, es una t+cnica que seha usado para encontrar los parmetros óptimos en funcionescomo la aquí presentada y se confirma que da buenosresultados. 7ambi+n se observa que la t+cnica de optimización

;elder@ead puede competir con los algoritmos gen+ticos enlos resultados de los parmetros óptimos, ya que como seobserva dan valores muy similares. 3na ventaja de ;elder@ead es que su programación es sumamente sencilla

2a herramienta 6olver de EcelF mostró ser una herramientamuy eficiente en la optimización de los parmetros, sinembargo en dos estaciones se tuvieron problemas, por un lado,en una estación no se pudieron determinar sus parmetros y enotra los parmetros que encontró no se ajustan a los datosobservados.

El programa 9 tiene el inconveniente de que lo primero querealiza es el ajuste del parmetro p, pero lo ajusta de talmanera que al menos haya tres observaciones en la segunda

población, despu+s calcula los parmetros en formaindependiente. En dos estaciones no se pudo encontrar los

parmetros óptimos por lo que se dejó el valor por default de p5/.). En otra estación los valores óptimos que encontró sedisparan del resto de los m+todos.

R#,#r#nci&$

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aplicación a la medida de antenas en campo próximo .6antander4 3niversidad de *antabria.





Introducción

Michoacán, México es el principal productor de aguacate en elmundo, y a pesar de contar con una zona definida, donde seencuentra establecido este cultivo, es importante conocer si ladisponibilidad hídrica de la zona puede mantenerse de formasustentable, si como evaluar una posible zona aguacatera afuturo y si esta puede contar con disponibilidad hídrica.

Antecedentes

El 3! de la producci"n mundial de aguacate tiene lugar en

México. Michoacán es el estado mexicano #ue contribuye conla mayor superficie, aportando el $! de la producci"nnacional, y es considerada como el área productora deaguacate más importante del mundo, debido a la superficie

plantada #ue sobrepasa las %$,$$$ ha. &'()(*+( $$-.

entro de las diferentes variedades #ue se han desarrollado, lavariedad /ass es la más popular, la preferencia por éste se

basa en su productividad continua, mínima variaci"n,cualidades al transportarlo y en su conservaci"n, así como laexcelente calidad de su pulpa. (simismo, es un árbolcompacto, #ue permite incrementar la densidad de poblaci"nen las huertas.

Existen rasgos climatol"gicos en el cultivo del aguacate, loscuales son0 temperatura, humedad ambiental, precipitaciones y

viento, éstos condicionan mutuamente y act1an comolimitante en su desarrollo. Es sensible a ba2as temperaturas,

por lo #ue se busca cultivar en zonas libres de heladas, para un buen crecimiento, re#uiere $ a 4 56 como mínima y a 3356 como máxima, en lo #ue respecta a la precipitaci"n, se

busca #ue estas sean de $$$ a $$ mm7 para la humedadrelativa, es "ptima a#uella #ue no supera el 8$! y sufotoperiodo anual de %$9$$ horas luz. :a altitud en que

este se desarrolla es también un factor importante, la altitud

varía de 1200 a 2000 msnm.

Objetivo

eterminar la disponibilidad hídrica de la zona aguacatera delestado de Michoacán, para la situaci"n actual de superficie, o

un posible crecimiento de la superficie.

Materiales

+ara el desarrollo del presente traba2o, fue necesario el uso dediversos materiales, entre ellos informaci"n disponible dedistinta procedencia y soft;are especializado para cálculo ygeneraci"n de resultados.

:a informaci"n climatol"gica fue obtenida de la base de datos6:<6=M Michoacán >desarrollado por la =rganizaci"n

Meteorol"gica Mundial &=MM- y mantenido por la 6omisi"n ?acional del (gua &6?(-@ y del )estor de atosMeteorol"gicos de México &)6limex- desarrollado por laAniversidad Michoacana 'an ?icolás de /idalgo.

:a informaci"n de Aso de 'uelo y Bipo de 'uelo procede del<nstituto ?acional de Estadística, )eografía e <nformática&<?E)<- y son cartas a escala 0C$,$$$0 E393, E989%,ED9, ED9D, 39 y D9$.

:a informaci"n topográfica, son 3$ cartas vectoriales a escala0C$,$$$ #ue cubren toda la fran2a aguacatera, así mismo sedescargaron igual n1mero de modelos digitales de elevaci"n

&ME- a la misma escala0 E3F%, E3F3%, E3FD,E3FD%, ED(, ED(8, ED(3, ED(3, ED(D,ED(D, ED(C, ED(C, ED(, E3F4, E3F,E3F%, E3F4, E3F, E3F3, ED(3, ED(33,ED(38, ED(D, ED(C, ED(D, ED(3D, 3%,ED(C, ED(3C.

'e tomaron factores agroecol"gicos del aguacate mencionadosen diferentes artículos, y se estableci" las siguientes hip"tesis

para el aguacate en la zona aguacatera del estado deMichoacán0 las precipitaciones varían de $$ a 8$$ mm, latemperatura de a D 56, las altitudes de $$ a %$$ msnmy la humedad relativa no es mayor al 8$!.

'e hizo uso de 'istemas de <nformaci"n )eográfica &(rcGie; 3.- para el mane2o de datos y mapas, así como para el

cálculo y generaci"n de resultados. 6rop;at .$ fue utilizado para la determinaci"n del Aso 6onsuntivo, y también 6lim;at base de datos para 6rop;at, creados por la (=. )6limex,fue utilizado para la b1s#ueda de estaciones meteorol"gica,consistencia y llenado de datos.

Metodología

. Mapa Franja Aguacatera Actual

?o se contaba con informaci"n vectorial de la distribuci"n dela fran2a aguacatera, solo se contaba con un censo hecho por la6omisi"n Michoacana de (guacate en $$C &6=M( $$C- y

presentado en algunos informes a través de datos e imágenes,uno de ellos publicado en la página de la (sociaci"n (grícola:ocal de +roductores de (guacate de Aruapan y otro en el

artículo denominado H()*=E6=:=)I( E :( *(?J(()A(6(BE*( E? M<6/=(6K?, ML<6=N elaborado por investigadores de la AM'?/ y publicado en una revistacientífica, por lo #ue se tuvieron #ue utilizar las imágenesexistentes georeferenciándolas en (rc Gie; 3. con ayuda dela extensi"n <mage Oarp.

. Mapa Franja Aguacatera Futura

+ara la propuesta de una fran2a aguacatera futura, se traba2"con hip"tesis, temperatura y altitud, estas soncaracterísticas agroecol"gicas de gran importancia en el

DISPONIBILIDAD HÍDI!A D" LA #ONA A$%A!A&"A D" MI!HOA!'N

'oberano =rtiz =ctavio )ilberto, omínguez 'ánchez 6onstantino, lores ranciscoJer"nimo3 =2eda Borres ernandoD

6omisi"n ?acional del (gua, irecci"n local del Estado de Michoacán7 ,3acultad de <ngeniería 6ivilAM'?/, Edificio /, 6.A., Morelia Michoacán México, D6omisi"n Estatal del (gua y )esti"n de 6uencas del

Estado de MichoacánsoberanoD$Photmail.com constantinodsPhotmail.com 3ambiental2ffPhotmail.com





cultivo de este fruto, ya #ue el buen funcionamiento de sus procesos fisiol"gicos, está determinado por el ambiente en #uese desarrolla, además, estas son características notables de lavariedad /ass.

. Determinación Volumen de Escurrimiento Directo

Medio Anual de la Franja Aguacatera Actual

+ara la determinaci"n del Golumen de Escurrimiento irectoes necesario0 &- identificar las cuencas #ue llegan a la zonaaguacatera actual y su caracterizaci"n, &- utilizar el métodode determinaci"n del escurrimiento directo para cuencas,haciendo uso de la ?orma =ficial Mexicana ?=M9$96?(9$$$. ?orma #ue re#uiere la precipitaci"n media anual de lacuenca, su área y el 6oeficiente de Escurrimiento &6e- de lamisma. +ara la determinaci"n de la precipitaci"n de cadacuenca se re#uiere identificar las estaciones meteorol"gicas delas cuencas #ue llegan a la fran2a aguacatera actual &se realizouna gesti"n de la informaci"n meteorol"gica basada en laidentificaci"n de las estaciones principales, evaluaci"n de laconsistencia de las estaciones y el llenado de datos faltantes sifuese necesario con el método de interpolaci"n espacialinverso de la distancia al cuadrado o por el método de

regresi"n lineal simple-, utilizándose luego el método deisoyetas para la determinaci"n de la precipitaci"n media decada cuenca. +ara la determinaci"n del 6e, es necesario contarcon la informaci"n de la precipitaci"n anual, así como conocerel parámetro Q de cada cuenca7 este parámetro Q se identifica a

partir de la informaci"n de uso y tipo de suelo de la cuenca,muy similar a la identificaci"n del ?1mero de 6urva o

parámetro ? de la 6uenca.

. Determinación Volumen de Escurrimiento DirectoMedio Anual de la Franja Aguacatera Actual

e igual manera se determino el volumen de escurrimientodirecto medio anual para la fran2a aguacatera futura

. Determinación del Uso Consuntivo para la franja

aguacatera actual y futura (solo se analió losmunicipios de alta marginación!

:a determinaci"n de la evapotranspiraci"n se desarrollo conel programa 6rop;at #ue incluye el método de +enman9Monteith.

+ara la determinaci"n de la evapotranspiraci"n fue necesariodeterminar los mapas de precipitaci"n media mensual,temperatura media mensual, velocidad del viento, humedadrelativa e insolaci"n. :uego incluir los datos del cultivo y delsuelo.

. "dentificación del Volumen #u$terr%neo

concesionado

'e ubican los pozos de bombeo listados en la base de datos*E+(, gestionada por la 6omisi"n ?acional del (gua. R secuantifica el agua extraída, por municipio

esultados ( An)lisis

+ara la zona aguacatera se generaron los mapas para la zonaaguacatera actual y futura &igura , igura -. :uego se pasoa analizar para los municipios de Bancitaro, (rio de *osales yBuricato &igura 3-. +ara la situaci"n actual, la fran2aaguacatera actual para los municipios presenta %,$ /a,de donde Bancítaro, Buricato y (rio de *osales cuentan con,$D.$% /a, CC$.8 /a y %,8.3C /a para cada municipio

respectivamente. El municipio de Bancitaro ocupa el mayor porcenta2e del área con 3.%S del total

+ara la proyecci"n a futuro de la ran2a (guacatera en funci"nde distintos factores agroecol"gicos como lo son latemperatura, precipitaci"n y altitud, se encontr" una superficiede C84, %D.D /a para los municipios #ue comprenden la'uperficie (guacatera en Michoacán. +ara Bancítaro seobtuvo un crecimiento a DD,34.$ /a, incrementando el$.34 !, para Buricato 8,3.D /a, elevándose un %$$!y (rio de *osales crece a DC,4.8 /a con un porcenta2e decrecimiento de D4!.

Figura 1. Franja aguacatera actual y municipios de influencia

Figura 2. Franja aguacatera futura

Figura 3. Zona Aguacatera Actual y Futura para los municipiosen estudio





:uego de identificadas las zona actual y futura de la fran2aaguacatera, se procedi" a la determinaci"n del volumen deescurrimiento directo para la zona aguacatera actual y futura,

para finalmente obtener el volumen de escurrimiento pormunicipio, en nuestro caso se analizaran los municipios deBancitaro, Buricato y (rio de *osales.

+ara obtener las estaciones meteorol"gicas principales, primeramente se analiz" el contenido de la informaci"n,estaci"n por estaci"n de las 8% inicialmente seleccionadas,#ue luego de analizarlas espacial y temporalmente seidentificaros D8 estaciones meteorol"gicas principales. Estasestaciones fueron evaluadas la consistencia de sus datos#uedando D3 estaciones principales, las cuales presentabandatos faltantes, los cuales fueron llenados con el método deinterpolaci"n espacial del inverso de la distancia al cuadrado&igura D-.

Figura 4. Cuencas y estaciones meteorológicas principales de la

franja aguacatera, para la determinación precipitación media

+ara el mapa de uso de suelo de la fran2a aguacatera, fuenecesario unir 8 cartas vectoriales escala 0C$ $$$ haciendouso de (rc Gie; 3.. 'e obtuvo un grid con una calidad del

pixel de $$ x $$ m, para finalmente realizar un recorte conlas cuencas &igura C-.

Figura . Cuencas y uso de suelo de la franja aguacatera, para

determinación par!metro " de las cuencas

+ara determinar el mapa de tipo suelo de la zona aguacateraactual y futura se sigui" el mismo procedimiento #ue se utiliz"

para el uso de suelo &igura 8-.

Figura #. Cuencas y tipo de suelo de la franja aguacatera, para

determinación par!metro " de las cuencas

Ana vez #ue se obtuvieron los mapas de uso y tipo de suelo serealiz" la intersecci"n de ambos mapas para aplicar lametodología de la ?=M9$96?(9$$$, se asignaron losvalores de T, para cada pixel, y se calcul" el parámetro,haciendo un recorte con las cuencas trazadas &igura 4-.

Figura $. Cuencas y par!metro % de la franja aguacatera, paradeterminación Ce de las cuencas

:a precipitaci"n media anual se calcul" para las estacionesmeteorol"gicas principales &D3- #ue tienen un periodo deregistro de 3 aUos comprendidos entre % y $$D,

posteriormente se trazaron los +olígonos de Bhiessen e<soyetas de igual altura de precipitaci"n para cada aUo del

periodo hist"rico &igura -.El mapa del coeficiente de escurrimiento se determin" paracada pixel y para cada aUo, pues cada pixel tiene un valor del

parámetro T y una precipitaci"n anual obtenida de las isoyetas&igura %-.

+ara calcular el volumen de escurrimiento de las cuencas, esnecesaria el área del pixel, altura de precipitaci"n &igura - ycoeficiente de escurrimiento &igura %-. 'e calcul" por pixel,

para posteriormente obtenerlo por cuenca para cada aUo y





finalmente calcular el volumen de escurrimiento medio anualde cada cuenca y luego para cada municipio &igura $-.

Figura &. Cuencas y 'recipitación Media Anual de la franja

aguacatera, para la determinación del escurrimiento

Figura (. Cuencas y par!metro Ce de la franja aguacatera

Figura 1). Calculo *olumen +scurrimiento de la Franja

aguacatera por cuencas

+ara la determinaci"n del Aso 6onsuntivo de la ran2aaguacatera se re#uiere preparar informaci"n, como la

precipitaci"n media mensual y temperatura media mensual delas cuencas, esto haciendo uso de la informaci"nmeteorol"gica de las D3 estaciones principales, para el periodohist"rico &igura y -.

Figura 11. 'recipitación media mensual +nero- por isoyetas, para

la determinación de la eapotranspiración en cada cuenca

+ara la determinaci"n del Aso 6onsuntivo, se re#uiereinformaci"n de la Gelocidad del viento, humedad relativa einsolaci"n, para la fran2a aguacatera, datos #ue no seencuentran en las bases de datos del 6:<6=M Michoacán, porlo #ue fue necesario recurrir a la base de datos 6:<MO(B .$

para 6*=+O(B, en ella se encuentran ubicadas estaciones detodo el mundo y para México existen en las capitales de cadaestado7 ahora bien, para obtener datos distribuidos en toda lafran2a aguacatera, fue necesario ubicar la estaci"nmeteorol"gica de Morelia y las de D estados colindantes conMichoacán, para posteriormente elaborar isolineas de igualvelocidad del viento, humedad relativa e insolaci"n yutilizarlos en cálculo del uso consuntivo con el 6*=+O(B.

+ara el cálculo de la evapotranspiraci"n por el método+enman9Monteith, es necesario también conocer diversos

parámetros del cultivo y del suelo como lo son el coeficiente

de cultivo &Tc-, profundidad radicular &m-, fracci"n deagotamiento del agua disponible &f-, factor de respuesta derendimiento y altura del cultivo &m- así como textura delsuelo.

+ara determinar esta evapotranspiraci"n se determinaronisolineas de las evapotranspiraciones mensuales de cadaestaci"n y para toda la zona aguacatera &igura -.

Figura 12. +apotranspiración para el mes de +nero





+ara determinar la disponibilidad hídrica de la fran2aaguacatera, esta se realiza por municipio, para los municipiosde Bancítaro, Buricato y (rio de *osales se determina laevapotranspiraci"n media mensual, para cada uno, para luegorealizar un análisis de los datos obtenidos.

'e hizo el recorte de las isolineas para los municipios enestudio de la evapotranspiraci"n media mensual, lo cual semuestra en tablas, cabe resaltar #ue el uso consuntivo seobtuvo para la zona aguacatera actual y para la proyectada enfunci"n de los factores agroecol"gicos mencionados, ytambién es posible evaluarlo por cuencas y por municipios,esto con el fin de tomar las medidas necesarias a un posibleimpacto ambiental &Babla y Babla-.

/a0la 1. so Consuntio medio mensual en la ona aguacatera

actual, municipios /ancitaro, /uricato y Ario de osales.

ME'

EB6 &mm-

B(?6IB(*= BA*<6(B=(*<= E*='(:E'

++5 32.#) ).&) 4(.1

EF*E*= 4.3 33.8$ 3.D%

M(*V= 3C.4D 34.C 38.8$

(F*<: 3C.33 34.D 38.D

M(R= 3C.D D$. 3%.4

JA?<= %.3% D%.CC D.%3

JA:<= 33.$ 8%.% 8.$8

()='B= D$.D .3D C.$C

'E+B<EMF*E 38.34 3.%3 4%.4C

=6BAF*E 33. .4 4.4%

?=G<EMF*E 3. 43.3 4$.4$

<6<EMF*E 3$.%4 8$.8 C.C

/a0la 2. so Consuntio medio mensual en la ona aguacatera

futura, municipios /ancitaro, /uricato y Ario de osales.

ME'EB6 &mm-

B(?6IB(*= BA*<6(B= (*<= E *='(:E'

E?E*= 3.$ C.$ D%.8%

EF*E*= 4.48 3D. 3$.$

M(*V= 3C.% 3.8D 34.D

(F*<: 3C.3D 3.C 38.%

M(R= 3D.%D D$.8C D$.3

JA?<= .CD D.3 D%.88

JA:<= 3.83 8%.$$ 8.%%

()='B= 3. .$8 C.%

'E+B<EMF*E 3D.D .%3 $.D=6BAF*E 3.C% .8C 4%.4

?=G<EMF*E 3$.%4 48. 4.%

<6<EMF*E 3$.4 8. C%.C3

esultados ( !onclusiones

En las Bablas 3, D y C, se muestra el total del volumen de usoconsuntivo demandado y los totales de las aportaciones deagua #ue existen en tres municipios de la fran2a aguacatera,

por aguas superficiales y aguas subterráneas.

El volumen de escurrimiento y considerando toda el área delas cuencas #ue abastecen a la regi"n aguacatera, se puedeobservar #ue este volumen se acerca en un $! al volumendemandado en el municipio de Bancítaro, en lo #ue respecta aBuricato es similar, escurre 4%! con relaci"n al demandado yen (rio de *osales sobrepasa 8! al uso consuntivodemandado.

Bambién se toma agua de manantiales y bombeo paraabastecer las necesidades de esta superficie, estos datos fueronobtenidos del *egistro +1blico de erechos del (gua&*E+(- y sumándolo al volumen medio #ue escurreanualmente para la fran2a aguacatera actual, en Bancítaro setiene un déficit de .% Mm3 anuales, lo #ue e#uivale al 3.3!de la demanda total, en Buricato existe un déficit de $.D4 .%Mm3 anuales, e#uivalente al ! de la demanda y en (rio de

*osales existe un superávit del C$.$ Mm3 anuales./a0la 3. 6alance 78drico municipio de /ancitaro

6=?6E+B=(6BA(:

&MmW (nuales-ABA*(

&MmW (nuales-

A'= 6=?'A?B<G=EM(?(=

.8% 4D.

G=:AME? EE'6A**<M<E?B=

4$.4 4$.4

M(?(?B<(:E' $.34 $.34

F=MFE= D.8 D.%%

<E*E?6<( 9.% 9.

'AM( G=:E<'BE?BE C.4 8.$4

'e observa también, #ue los datos proporcionados por el*E+(, no corresponden a todo el volumen #ue se extrae enesta zona para este cultivo, ya #ue existen pozos y manantialesno concesionados #ue son aprovechados.

+ara las condiciones #ue imperan en la fran2a aguacateraactual tanto con los factores agroecol"gicos como el área #ueesta abarca, se concluye #ue esta puede subsistir7 sin embargo,en lo #ue respecta a una posible ampliaci"n de la zonaaguacatera, en los municipios de Bancítaro y Buricato,técnicamente no puede ampliarse, existen factoresagroecol"gicos, pero no existe el recurso hídrico necesario

para #ue esta pueda desarrollarse, solo en el caso de (rio de*osales se puede llegar a ampliar, ya #ue tomando en cuentatodas las posibles entradas de agua, se tienen C.$8 Mm3anuales, por lo #ue esta podría ampliarse un $! con respectoa su superficie actual.





/a0la 4. 6alance 78drico municipio de /uricato

6=?6E+B=(6BA(:

&MmW (nuales-ABA*(

&MmW (nuales-

A'= 6=?'A?B<G=EM(?(=

3.% D.CC

G=:AME? EE'6A**<M<E?B= 3.$4 3.C3

M(?(?B<(:E' $.3C $.D$

F=MFE= $.$$ $.$$

<E*E?6<( 9$.D4 9$$.8

'AM( G=:E<'BE?BE 3.D 3.%D

/a0la 3. 6alance 78drico municipio de Ario de osales

6=?6E+B=(6BA(:

&MmW (nuales-ABA*(

&MmW (nuales-

A'= 6=?'A?B<G=EM(?(= 83.3C 3.C

G=:AME? EE'6A**<M<E?B=

84.C 8.D

M(?(?B<(:E' DD.8 DD.8

F=MFE= .%D .$8

<E*E?6<( C$.$ 9%8.D4

'AM( G=: E<'BE?BE 3.38 C.$8

Agradeci*ientos

'e agradece a la 6omisi"n Estatal del (gua del estado deMichoacán por la <nformaci"n proporcionada, así como a la6omisi"n ?acional del (gua Michoacán.

'e agradece el apoyo econ"mico otorgado en el programa deFecas Besis por el 6onse2o estatal de 6iencia y Becnología.

e+erencias

1.9 Aparicio, M. F. :. &%%-. Hundamentos de /idrología de'uperficieN pp 3,D4984, México.

2.9 Campos, A.;.F. &%%-. H+rocesos del 6iclo/idrol"gicoN, México.

3.9 Campos, A.;.F. &$$4-. HEstimaci"n y (provechamientosdel EscurrimientoN, México.

4.9 Custodio, +. <lamas M.. &$$-. H/idrología'ubterráneaN, pp 8%98%C, EspaUa.





Palabras Claves

Precipitación, hidrograma, parámetros distribuidos.

Resumen

La inundación es una de las amenazas ambientales que másestragos ocasionan en el mundo, tanto en pérdidas materiales,afectación social y en número de muertes. En el alle de!é"ico a traés de los a#os han ocurrido arias inundacionescon da#os cuantiosos, y aunque se han implementado medidas

de mitigación, este es un problema que aún aque$a a la población.

Para determinar la magnitud de estos escurrimientos, se hanutilizado tradicionalmente modelos hidrológicos de

parámetros concentrados donde se considera la cuenca comouna unidad con caracter%sticas uniformes. &a que esto no es loque ocurre en la realidad, e"iste una mayor incertidumbre.Por esto se hace necesario utilizar modelos de parámetrosdistribuidos que logran generar resultados más confiables.

El 'nstituto de 'ngenier%a de la (niersidad )acional*utónoma de !é"ico, desarrolló el !odelo para elPronóstico de Escurrimiento +!PE, el cual determina elhidrograma de escurrimiento de una cuenca, por medio de

parámetros distribuidos. Este programa está basado en el

modelo +-- del -oil onseration -erice, pero aplicandoun factor de olido que permite considerar el secado del suelodespués de la lluia.

El / de -eptiembre del 0112 se presentó un eento de lluiae"traordinario en la zona poniente del alle de !é"ico, queocasionó una falla el sistema principal de drena$e, por laruptura del 3únel Emisor Poniente. Proocando que seinundara la zona de 4alle 5orado. -e uso el !PE paradeterminar los gastos asociados a esta tormenta, en las-ubcuencas del 6%o 3lalnepantla, 6%o -an 7aier y 6%o de los6emedios. *demás se generaron los hidrogramascorrespondientes a tormentas de dise#o con periodos deretorneo de 0, 8, 91,08, 81 y 911 a#os.

Introducción

La cuenca del alle de !é"ico es una unidad endorreica dadoque no tiene una salida natural para el agua de precipitaciónde lluia. Esto ha proocado que a lo largo de la historia sehayan realizado diersas obras hidráulicas con el fin de eitarinundaciones. omo lo es el sistema de drena$e profundo de laciudad de !é"ico.

Este sistema falló el / de septiembre de 0112 a causa de laslluias intensas que se presentaron en la zona poniente delalle. El 3únel Emisor Poniente +3EP tuo una ruptura de :1metros en la bóeda superior, debido principalmente a que eltúnel traba$ó como ducto a presión, para lo cual no fuedise#ado. Esto proocó una grae inundación en la zona del4alle 5orado, en el municipio de *tizapán de ;aragoza,Estado de !é"ico +Pozos Estrada, 0191.

<rente a lo ocurrido se han estudiado algunas alternatias que

me$oren la eficiencia del sistema de drena$e. Para lo cual, enlas subcuencas de la zona afectada, se determinaron losescurrimientos asociados a la tormenta histórica que causo laruptura del 3EP.

El ob$etio de este traba$o es determinar los gastos má"imosesperados para la tormenta histórica y tormentas de dise#o, enlas subcuencas del 6io 3lalnepantla, -an 7aier y 6io de los6emedios. Para lo cual se aplica modelos de parámetrosconcentrados y el !PE.

Características Físicas y Morfométricas

Las caracter%sticas f%sicas se obtuieron mediante el uso de*6='- *64'E>. -e consideraron tres subcuencasubicadas en la zona comprendida entre el 3únel Emisor

Poniente +3EP y la confluencia entre el 6io de los 6emediosy el -an 7aier.

Figura 1. Zona de Estudio

Para la -ubcuenca del rio 3lalnepantla se consideró un áreade 90.:: ?m0, delimitada por el 3EP hasta el rio @ochitla. Lasubcuenca del rio -an 7aier tiene un área de aportación de9A./8 ?m0, desde el 3EP hasta la el tramo de recuperación del6io. Para el 6io de los remedios se consideró el área dedrena$e de 9B.B8 ?m0, desde el 4aso 6egulador de ristohasta la confluencia del 6io -an 7aier.

APLICACIÓN ! M"!L"# ! PAR$M!%R"# C"NC!N%RA"# & I#%RI'(I"#

A %R!# #('C(!NCA# ! LA )"NA P"NI!N%! !L *ALL! ! M+,IC"

Esteban alderón arol Paola9,0, 5om%nguez !ora 6amón9,0, Esquiel =ardu#o =abriela9 9 'nstituto de 'ngenier%a, (niersidad )acional *utónoma de !é"ico, Edificio 8, cub. A1:,

oyoacán, 5.<. !é"ico, P 1A891, tel 8/ 0: :/ 11.

0 Posgrado, <acultad de 'ngenier%a, (niersidad )acional *utónoma de !é"ico.

carolesmatChotmail.com, rdmCpumas.iingen.unam.m", gesquielgCiingen.unam.m"





Tabla 1. Características Físicas y Morfométricas

. Tlalnepantla S. Jaier Coment.

Drea

[2] 90.:: 9A./8 9B.B8

Por su tama#ose consideran!icrocuencas.

Per%metro

[] 0A.1/ 09./1: :9.B:: F

Pendientemedia de la

cuenca

[%] 1.0 9./ 1.0 F

Long. auce principal

[] .01/ B.:AB 2.91 F

Pendienteauce

[%] 9.9 :.B 1.0 F

3iempo deoncentr.

[ℎ]9.21 9.91 :.2

<ormula de

?irpich

oeficiente de*lmacenam.

[ℎ]9.9A 1.// 0.:2 1./G3c

<actor de<orma

1.9: 1.0B9 1.09A

La cuenca delr%o -an 7aier

está mássu$eta a

crecientes.

oeficiente deompacidad

1.B1: 1.: 1.0

Las cuencasdel 6io -an

7aier y de los6emediostienden a

tener unaforma redonda

a oal.

Hndice dealargamiento

9.2/: 0./:: :.1:/ F

Las subcuencas del rio -an 7aier y del rio de los remediosson más propensas a que se presenten inundaciones, dadoque por su forma pueden presentar una mayor concentraciónde olúmenes de agua de escurrimiento.

An-lisis de %ormenta

En este traba$o se consideran dos tipos de tormenta, la primeraderiada de la tormenta histórica del / de -eptiembre del0112, y las tormentas de dise#o, calculadas a partir de unestudio de regionalización de lluias del 4alle de !é"ico.

Tormenta histórica

El / de -eptiembre del 0112 se presentó un eento de lluiae"traordinario, que ocasionó da#os considerables en el 3únel

Emisor Poniente. Por esto la necesidad de calcular los gastosasociados a una tormenta de dicha magnitud.

La precipitación media para cada una de las cuencas fuegenerada por el !PE, a partir de registros de 98 estaciones

pluiométricas. Esta interpolación de lluia es calculada conel método de -hepard. Los resultados se muestran acontinuación.

Tabla !. "ietograma para Tormenta "ist#rica

uenca 3lalnepantla -an 7aier 6emedios

Iora5uración

[] Precip.

[] Precip.

[] Precip.

[] 9J11 1 1.1A 1.18 1

9J91 91 1 1 1

9J01 01 1 1 1

9J:1 :1 1.12 1.9B 1

9JA1 A1 1.00 1.02 1.12

9J81 81 :./ :.80 0.0892J11 /1 1.:2 1.:8 1.0/

92J91 B1 1.A0 1.:0 1.:A

92J01 1 9./ 9.1/ 9.29

92J:1 21 9.B0 91.: 92.B

92JA1 911 0.10 9.98 0.1

92J81 991 :.:8 0.: :.10

01J11 901 B.1B .:: :./A

01J91 9:1 B.02 91.1A 0.:

01J01 9A1 .8: 2.29 A.//

01J:1 981 2.80 90.2: A.10

01JA1 9/1 /.: /.B8 :.B

01J81 9B1 A.A 8.A 0./

09J11 91 :.8 :.22 0.9A

09J91 921 9.A/ 9.19 9.:A

09J01 011 1.28 1.B 1.B/

09J:1 091 1.28 1.B 1.B/

09JA1 001 1.8: 1.A/ 1.A0

09J81 0:1 1.8: 1.A/ 1.A0

00J11 0A1 9.8 0.0/ 1./9

00J91 081 1./ 9.9 1.:8

00J01 0/1 9.88 0.19 1.B

00J:1 0B1.11 1.2: 9.12 1.80

00JA1 01.11 1.AB 1.88 1.08

00J81 021.11 1.:: 1.A: 1.9B

0:J11 :11.11 1.00 1.02 1.12

0:J91 :91.11 1.00 1.02 1.12





Tormenta de diseño

(na tormenta de dise#o es un episodio lluioso continuomá"imo en un punto determinado. -e e"presa mediante

profundidades de Precipitación con una distribución temporal+hoK 922A. Para este proyecto se realizó el dise#o detormenta para periodos de retorno de 0,8, 91, 08, 81, 911 y

811 a#os.<ranco y 5om%nguez +922, desarrollaron un método paradeterminar la precipitación de dise#o en el alle de !é"ico. *

partir de un estudio de regionalización donde se generaronmapas de isoyetas donde se ubican el centroide de las cuencasy a traés de interpolación lineal se determina una lamina delluia, correspondiente en este caso a una duración de 9 hora,y un periodo de retorno de 91 a#os, como se muestra acontinuación.

Figura !. Mapa de $soyetas para d%1 & y Tr% 1' a(os

Tabla ). *amina de precipitaci#n para d%1 & y Tr% 1' a(os

Cuenca Tlalnepantla San Jaier +emedios

I [] AA A: A8

Para a$ustar estos alores para la duración y el periodo deretorno requerido, se le aplican factores por área + ,duración + y periodo de retorno +<ranco 922, atraés de la siguiente formula.

ℎ ℎ!"

#" $ $ $ +9

Tabla ,. Factores de -uste por /rea0 duraci#n y Tr


I+d9h,3r91 a#os AA A: A8

1.2B 1.28 1.20

+0A h 9.80 9.80 9.80

+0 a#os 1./B 1./B 1./B

+8 a#os 1. 1. 1.

+91 a#os 9 9 9

+08 a#os 9.9A 9.9A 9.9A

+81 a#os 9.0A 9.0A 9.0A

+911 a#os 9.:A 9.:A 9.:A

+811 a#os 9.88 9.88 9.88

Tabla . *amina de precipitaci#n 2eta para Tormentas de dise(o


P 3r0 [] AA.0A A:.9: AA.2

P 3r8 [] 8.91 8/./A 82.1

P 3r91 [] //.10 /A.:B /B.9A

P 3r08 [] B8.0B B:.: B/.8A

P 3r81 [] 9.B B2.0 :.08

P 3r911 [] .AB /.08 2.2B

P 3r811 [] 910.:A 22.BB 91A.1B

El cálculo de los hietogramas fue realizado para una duraciónde horas, con interalos de 98 minutos. El cálculo se realizo

por medio de los factores de distribución de hen, utilizandoel concepto de Mloques alternos.

Figura ). "ietograma para Subcuenca Tlalnepantla

Figura ,. "ietograma para Subcuenca San Jaier

Figura . "ietograma para Subcuenca del +io de los +emedios





Coeficiente de Escurrimiento

El coeficiente de escurrimiento de la zona se obtuo con baseen el método del 'nstituto de 'ngenier%a, el cual incluyecomponentes tanto del área urbana como de la no urbana.

&' (.)*$ + $ , - - $ /+0 +0

5onde &'1 oeficiente de escurrimiento ponderado, -, Dreaurbana de la subcuenca, 3, Drea total de la subcuenca, -1 Drea no urbana de la subcuenca, en Nm0. ,-1 Hndice deurbanización y -1 oeficiente de escurrimiento no urbano.

Para determinar estos coeficientes, se localizaron las cuencasen =oogle Earth, para determinar por medio de imágenessatelitales, las condiciones de urbanización y áreas erdes enesta zona.

Figura 3. /reas erdes en 4ogle Eart&

Los resultados obtenidos se resumen en la siguiente tablaTabla 3. C5lculo de Coeficiente de Escurrimiento

Cuenca TlalnepantlaSan

Jaier+emedios

*u 90.::1 91.911 9/.AB2

*t 90.::1 9A./81 9B.B81

*nu 1.111 A.881 9.0B9

'u 1.B21 1./ 1.B9

nu 1.11 1.11 1.998

ep 1.:88 1.0: 1.::8

EL coeficiente de escurrimiento &'1 se uso para obtener el precipitacion de e"ceso en la aplicación de la metodolog%a delhidrograma 3rapezoidal para las tormentas de dise#o.

4& 4 $ &' +:

5onde Pe, Precipitación de e"ceso, y P, precipitación neta, enmm.

A.licación e Modelos e Par-metrosConcentrados

Hidrograma Trapezoidal

Esta metodolog%a considera un hidrograma (nitario sintéticos

con forma de un trapecio +5om%nguez et. al. 920, con lassiguientes caracter%sticas.

Figura 6. "idrograma Trape7oidal

56 ℎ 7 8 9 . ) $ 7 +A

56: ℎ 7 8 ; 7 +8

< & 4 & $ +/

< & =>0?@".A0'> B $ C , +B

C = >DE>0?@".A0'B +

5onde 4e, 4olumen de escurrimiento, en m:, 3c, 3iempo deconcentración, en hrs, 3p, tiempo pico igual a la duración decada barra del hietograma, y Op, =asto pico, en m:seg.

* continuación se muestran los audales !á"imos obtenidos para la tormenta histórica y las de dise#o.

Tabla 6. 4asto M58imo para Tormenta &ist#rica

Cuenca

9rec.2eta[]

9rec. deE8ceso[]

:

[FGH]

3lalnepantla .81 /8.1/ B.88

-an 7aier .8: 88./B 990./9

6emedios 82.1 9/.A1 09./9





Tabla ;. 4asto M58imo para Tormentas de <ise(o


O 360[FGH] 09./: 0A.B8 9/.9A

O 368[FGH] 0.A9 :0.89 09.01

O 3691[FGH] :0.02 :/.2A 0A.12

O 3608[FGH] :/.9 A0.99 0B.A/

O 3681[FGH] A1.1A A8.9 02.B

O 36911[FGH] A:.0B A2.81 :0.0

O 36811[FGH] 81.18 8B.0/ :B.:A

Figura ;. "idrograma para Subcuenca Tlalnepantla

Figura =. "idrograma para Subcuenca San Jaier

Figura 1'. "idrograma para Subcuenca +io de los +emedios

Método SCS Para Abstracciones

Es un método desarrollado por el -oil onseration -erice+-- para calcular las abstracciones de precipitación de unatormenta. Para la profundidad total de precipitación +P secalcula una profundidad de e"ceso o escorrent%a directa +Pe.

uando la escorrent%a inicia, hay una profundidad adicional deagua retenida +<a que es menor o igual a la retención

potencial má"ima +-. E"iste también una abstracción inicialantes del encharcamiento +'a. El método -- relaciona estas

profundidades de precipitación mediante las siguientese"presiones +hoK 922AJ

4& IJ".>KL

I@".MK +2

,N(.2O +91

O !"""PQ ; 9( +99

Tabla =. Calculo de 2umero de cura 9onderado

Cuenca TlalnepantlaSan

Jaier+emedios

) ponderado

29.:B B.0/ B/.

P [] .81 .8: 82.1

- [] 0:.22 :B.1 B/.:B

'a [] A.1 B.A0 98.0B

Pe [] /8.1/ 88./B 9/.A1

Los alores de la tabla anterior son usados del el modelo IecFIms para determinar el hietograma de e"ceso.

Modelo HecHms

El Iidrologic !odeling -ystem +IEFI!- es un softKaredise#ado para simular el proceso de lluiaFescorrent%a. -eseleccionó el método del número de ura para el cálculo delas abstracciones y los métodos del hidrograma (nitario --y larN para determinar el gasto. Los resultados se muestran acontinuación.

Tabla 1'. 4asto M58imo para Tormenta &ist#rica >"ec?"MS@

uenca O +--[FGH]

O +larN[FGH]

3lalnepantla 20.:1 BA.81

-an 7aier 9:8.01 99A.81

6emedios 01.B1 9/.21





Figura 11. "idrograma para Subcuenca Tlalnepantla >"ec?"ms@

Figura 1!. "idrograma para Subcuenca San Jaier >"ec?"ms@

Figura 1). "idrograma Subcuenca +emedios >"ec?"ms@

A.licación el Modelo de .ar-metrosdistribuidos

!eneración "e Par#metros Hidrológicos a tra$ésde !%S

En la aplicación de modelos de parámetros distribuidos, es degran utilidad las herramientas computacionales, como los-istemas de 'nformación =eográfica ='-. Lo cual permiteque la gran cantidad de información inolucrada en lamodelación sea almacenada y procesada. El -'= funciona,como una interface entre los datos espaciales y el programa demodelación. Para este caso se uso el programa *rc4ieK ='-:.0a, con el procedimiento que se describe a continuación.

Modelo digital de elevación: El modelo digital de eleación!5E del la zona de estudio se obtuo a partir del la páginadel 'nstituto )acional de Estad%stica y =eograf%a ')E='. Enesta etapa se trasformo el formato a grid y se realizó una

proyección definiendo las coordenadas a (3!F920B.

Análisis del terreno: Los pasos necesarios para llear a cabo elanálisis del terreno son +5om%nguez et al. 011J

a orrección de celdas

b 5irección del flu$o

c *cumulación del flu$o

d 5elimitación de cuencas y corrientes.

Figura 1,. -n5lisis de Terreno -rcAieB 4$S

Parámetros HidrológicosJ Para determinar los parámetroshidrológicos se debe crear un proyecto para cada cuenca. -erequiero un archio que contenga los parámetros en forma demalla, donde cada celda representa un subcuenca en modelodistribuido.

Figura 1. S&ape de 9ar5metros "idrol#gicos en Celdas.

Número de curva: En la modelación distribuida de parámetros, se requiere que cada celda tenga un )umero de

ura asignado, lo cual se realiza por medio de mapasdigitalizados de tipo y uso de suelo, los cuales se obtuieronen la página del 'nstituto )acional de Estad%stica =eográfica e'nformática +')E='.

Archivo de parámetros hidrológicos: <inalmente se e"porta elarchio de parámetros hidrológicos de cada una de lascuencas, para la modelación distribuida.





Aplicación del Modelo para el Pronóstico deEscurrimiento MPE

* continuación se describe el procedimiento para el uso deeste modelo.

Ingreso de Información Inicial: -e ingresó la información de<echa y hora de inicio y fin de la tormenta, as% como elinteralo de tiempo en el que iene dado el Iietograma.3ambién se ingresó el archio de parámetros hidrológicosgenerado por el ='-, y el archio que contiene los datos de

precipitación de las 98 estaciones hidrométricas.

Cálculo de Precipitación MediaJ El programa calcula la precipitación media de cada cuenca y genera el hietograma, lainterpolación de lluia es realizada con el método de -hepard+5om%nguez et al. 011.

Generación de scurrimientos: Para que el programa genere

el hidrograma, es necesario ingresar parámetros de <orma,como el tiempo de concentración y el coeficiente dealmacenamiento, y los Parámetros de Pérdida +5om%nguez etal. 011J

• <actor de Escala de Perdida 'nicial +1.0. 6elacionala infiltración inicial con la infiltración potencialmá"ima.

• <actor de Escala de 6etención Potencial +9.8.

!odifica la retención potencial del suelo y el alordel )úmero de ura.

• <actor de Qlido +1.22. Permite considerar las pérdidas por eotranspiración que ocurren duranteel interalo de una tormenta a otra.

Figura 13. 9ar5metros de Calibraci#n

Los resultados obtenidos por el programa para la tormentahistórica y las tormentas de dise#o se muestran a continuación.

Tabla 11. 4asto M58imo para Tormenta &ist#rica >M9E@

Cuenca*luiaMedia

[]

9 dee8ceso

[]

:

[FGH] 3lalnepantla .8A A/.A9 /:.9

-an 7aier .A :.B .09

6emedios 82.1 9B./9 9.0B

Figura 16. "idrograma Subcuenca Tlalnepantla >M9E@0Tormenta "ist#rica

Figura 1;. "idrograma Subcuenca San Jaier >M9E@0 Tormenta"ist#rica

Figura 1=. "idrograma Subcuenca del +io de los +emedios>M9E@0 Tormenta "ist#rica





Tabla 1!. 4asto M58imo para Tormentas de <ise(o >M9E@


O 360 [FGH] 09.AB 08.:B 2.8BA

O 368 [FGH] :8.1: A:.A 9/.809

O 3691

[FGH] A:.028 88.9B8 01.2

O 3608 [FGH] 8:.089 /2.992 0/.082

O 3681 [FGH] /1.80/ B2.A/8 :1.0:

O 36911 [FGH] /B.29 21.19 :A.:98

O 36811 [FGH] :./: 99:.1B A:.9A9

Figura !'. "idrograma Subcuenca del +io Tlalnepantla >M9E@0Tr%1'' a(os

Figura !1. "idrograma Subcuenca del +io San Jaier >M9E@0Tr%1'' a(os

Figura !!. "idrograma Subcuenca del +io de los +emedios>M9E@0 Tr%1' a(os

Conclusiones

RS TUVWXYZSWUS Y\XY ^V XYV_\ST^V TY `^TY^ W^WY\XST^ TYaYWba`V c Y def TY`_YV\XS g_Y _VSX _ V^^ hS^X ij`YX^ TYk_XhS Z^TYXST^ ZSXS \^TS S W_YWS1 S_`Y\S S UWYX\UT_`lXYTY ^V XYV_\ST^V.RS W_YWS TY XU^ mS nShUYX \UYY _S `Sc^X hSXUSWUo Y Y _V^

TY V_Y^ c W^lYX\_XS hYpY\S1 ^ g_Y ^WSVU^S g_Y ^V hS^XYV TYj`YX^ TY W_XhS TY V_V WYTSV \YpS _S `Sc^X TUVZYXVUo. fYV\S W_YWS YV `qV YhUTY\Y S TUVWXYZSWUS Y\XY Y`^TYSÙY\^ W^WY\XST^ c TUV\XUl_UT^. rVs g_Y Y W_YWSVW_c^V ZSXq`Y\X^V tUTXôpUW^V V^ `qV t^`^puY^V S TUvYXYWUSTY XYV_\ST^V VYXq `Y^X.f SV W_YWSV TY XU^ wSYZS\S c mS nShUYX1 Y pSV\^ pYYXST^Z^X S _hUS TY x TY VYZ\UY`lXY TY 2((y1 VY SWYXWS S ^V hS^XYVTY pSV\^V W^ ZYXU^T^ TY XY\^X^ TY 9(( Sz^V. rVs g_Y YVSW^VY{SlY g_Y Y YV\S |^S1 VY _\UUWY YV\Y ZYXU^T^ TY XY\^X^ZSXS Y SqUVUV TY v_WU^SÙY\^ TY VUV\Y`S TY TXYS{Y.

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de Ingenier!a% "NAM&

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Ingenier!a "NAM&

.?9o7os0 . +0191. R*nálisis de la <alla del 3únel EmisorPonienteS. --I) Congreso (atinoamericano de Hidráulica&





Resumen

El presente estudio consistió en la evaluación del impacto del escurrimiento asociado a eventos extremos de precipitación,relacionándolo con el cambio y uso del suelo, aplicando el modelo hidrológico de parámetros distribuidos CEQUeau sobre la

cuenca urbana del río La Silla, en la ona !etropolitana de !onterrey, "# L# Este modelo hidrológico utili$a como datos deentrada los parámetros %isiográ%icos de la cuenca, obtenidos mediante el uso de los S&'( además de los datos hidroclimatológicosdisponibles en el )anco "acional de *guas Super%iciales +)*"*S-, Extractor .ápido de &n%ormación Climatológica +E.&C &&&-,e in%ormación actuali$ada proporcionada por C/"*'U*# El ob0etivo consistió en proponer distintos escenarios de vegetación

1ue han ocurrido a trav2s del tiempo, así como tambi2n la proyección de escenarios %uturos#

Los escenarios de vegetación propuestos corresponden a imágenes satelitales georre%erenciadas# La simulación hidrológica de la

cuenca se reali$ó con los caudales medios diarios para el periodo de 3456 a 3447, calibrando para el periodo de 3456 a 3488, yvalidando para le periodo de 3484 a 3447# 9osteriormente se simularon los di%erentes escenarios de cobertura de suelo para cadaa:o en estudio#

9or e0emplo, en las lluvias extremas presentadas en el ;<<= +>uracán Emily-, con un escenario de cobertura vegetal del a:o 344=

al escenario crítico, es decir, al límite del 9ar1ue "acional Cumbres de !onterrey +9"C!-, se obtuvo un incremento de 7#3;? y36#@7? en el volumen de escurrimiento y el caudal pico, respectivamente# Se compararon los resultados obtenidos y se concluyó1ue el aumento de la impermeabili$ación de la cuenca del río La Silla, asociada al proceso de urbani$ación, muestra una relacióndirecta con el aumento del caudal pico, de0ando evidencia de 1ue no existe amortiguamiento#

Esta investigación es de gran utilidad para conocer la magnitud del impacto de los eventos extremos de precipitación cuando se presentan en la cuenca debido al cambio y uso del suelo, especí%icamente de $ona de vegetación a $ona urbana, la cualinevitablemente sigue en constante crecimiento, a%ectando a la población 1ue se locali$a principalmente en los márgenes del

cauce, tomando en cuenta tambi2n la %alta de planeación y el incumplimiento de la ley de los asentamientos irregulares 1ueinvaden la $ona %ederal#

Palabras clave: modelación hidrológica, S&', CEQUeau, cambio y uso del suelo#

Introducción

* trav2s del tiempo, las cuencas urbanas de !2xico como en

otras partes del mundo, han estado caracteri$adas por unaumento en la impermeabili$ación y reducción de lain%iltración debido al cambio de uso del suelo, comoconsecuencia de la construcción de edi%icios, pavimentación

de vialidades y otros, los cuales producen un impacto sobre lascondiciones de escurrimiento#

El Estado de "uevo León, a pesar de 1ue no cuenta conlitorales, se ha visto a%ectado por eventos meteorológicos

extremos, como por e0emploA el huracán )eulah en septiembrede 34@5, 'ilberto en septiembre de 3488, Emily en 0ulio del

;<<= y *lex en 0unio del ;<3<# ebido a las condicionestopográ%icas 1ue existen en el área !etropolitana de!onterrey permiten 1ue se convierta en una $ona de alto

riesgo, ya 1ue es susceptible de ser a%ectado por inundaciones

tanto pluviales como %luviales, además de provocar con lalluvia gran cantidad de accidentes viales# B9rotección Civil "#L#, ;<3<#

En este sentido, el cambio de uso de suelo se ha constituidocomo uno de los %actores plenamente implicados en el cambioglobal, alterando procesos y ciclos, lo cual se vuelve

trascendental si se considera 1ue es a trav2s de estos cambiosdonde se materiali$a la relación hombre y el medio ambiente#*demás, los ecosistemas terrestres han su%rido grandestrans%ormaciones, debido a la conversión de la cobertura del

terreno, así como a la degradación e intensi%icación del uso delsuelo BLambin y otros, 3444#

Cuando el suelo se encuentra ba0o un constante proceso de

crecimiento urbano, por e0emplo la cuenca del .ío La Silla enla ciudad de !onterrey, !2xico, la velocidad y el volumen del

escurrimiento aumenta, arrasando gran cantidad de materialhacia las partes ba0as de la misma, ocasionando una respuesta

ANÁLISIS DE ESCENARIOS DE CAMBIO Y USO DEL SUELO EN UNA CUENCA

URBANA Y SU RELACIÓN CON EL ESCURRIMIENTO

Es1uivel 9uente Sergio3, 'uerra Cobián Díctor >ugo

3, *drián Leonardo erri:o ierro

;

3Centro &nternacional del *gua, &CFU*"L# Cd Universitaria sGn, C9 @@7=3, *9 35, San "icolás de los 'ar$a,

"#L#, !2xico# Hel 37F7;F77F;@# ;pto de >idráulica, &&CF&C, U*"L# Cd Universitaria sGn, C9 @@7=3, *9 35,

San "icolás de los 'ar$a, "#L#, !2xico# Hel 37F7;F77F;5#sergio#es1uivelpIuanl#mx( victor#guerracbIuanl#edu#mx( a%errinoIprodigy#net#mx(





más agresiva e inmediata ante las lluvias, ya 1ue el tiempo deretención de agua disminuye y el caudal pico se incrementaB.ubioJDega, ;<<4#

En los Kltimos a:os, se ha desarrollado en hidrología una

t2cnica conocida como modelación hidrológica, la cual tratade reproducir mediante un modelo principalmente

matemático, el comportamiento de los procesos hidrológicosen un área determinada# La modelación hidrológica abarcadiversos campos, tales comoA control de calidad del agua,sistema de alarma contra inundaciones, transporte y depósitode sedimentos, erosión de suelos, etc# *demás, los modeloshidrológicos se convierten en datos de entrada para la

modelación hidráulica, como los 1ue se utili$an en larecti%icación y rehabilitación de cauces B*rgello, 344;#

!uchos autores han tratado de estudiar, anali$ar y cuanti%icareste %enómeno lluviaFescurrimiento, asociado a cambios deuso del suelo utili$ando di%erentes metodologías# 9or e0emplo,

Muáre$F!2nde$ y otros +;<3<-, anali$aron el cambio de uso delsuelo ba0o los escenarios de 344< y ;<<=, y su e%ecto en losescurrimientos de la cuenca del .ío >uehuetán, locali$ada en

la costa de Chiapas, !2xico, utili$ando en ambos casos elmismo evento de lluvia histórico del huracán Stan +octubre del;<<=-, y empleando el modelo >ECF>!S# El análisis delcambio de uso del suelo se llevó a cabo mediante t2cnicas deinterpretación de imágenes de sat2lite L*"S*H H! para

344< y S9/H = para ;<<= y mediante sobreposicióncartográ%ica en el Sistema de &n%ormación 'eográ%ica*rcDieN '&S 6#;# Los resultados encontrados mostraron 1ueel escurrimiento máximo para 344< %ue ;=@@#7 m6, y para el

;<<= %ue ;=77 m6 con una disminución de <#85?, lo cualindica 1ue no existieron di%erencias signi%icativas en ambosescenarios# e esta manera, se concluyó 1ue las inundaciones

en la cuenca del .ío >uehuetán se debieron al eventometeorológico y no al cambio de uso del suelo#

En esta investigación, se utili$ará el modelo hidrológicoCEQUeau, con el %in de evaluar el escurrimiento asociado aeventos extremos de precipitación en la cuenca urbana del .íoLa Silla, generado por el cambio y uso del suelo#

Justiic!ción

Es necesario el uso y aplicación de tecnologías 1ue nos permitan evaluar el impacto de los escurrimientos ocasionados por eventos de precipitación extremos en una cuenca urbana#

En este sentido, los Sistemas de &n%ormación 'eográ%ica +S&'-en con0unto con la modelación hidrológica distribuida sonherramientas Ktiles 1ue nos permitirán, además de modelar los

cambios de cobertura y usos del suelo, estudiar el impacto 1ueestos cambios tienen sobre los procesos hidrológicos dentro dela cuenca en estudio# inalmente, se tendrá a disposiciónin%ormación con%iable 1ue %acilite la toma de decisiones parael mane0o integral de la cuenca, así como la protección de

centros de población en $onas ba0as 1ue se pueden vera%ectados con el aumento del volumen de agua del cauce

principal#

O"#eti$o

Evaluar el impacto del escurrimiento asociado a eventos de precipitación extremos en la cuenca del .ío La Silla, y surelación con el cambio y uso de suelo#

Metodo%o&'!

Zona de estudio

La cuenca del .ío la Silla se locali$a dentro de la ona

!etropolitana de !onterrey, !2xico# Es una subcuenca del.ío Santa Catarina, la cual pertenece a la cuenca del .ío SanMuan, dentro de la .egión >idrológica ;7, denominada O.ío)ravoP +ver %igura 3-

Figura 1. Región Hidrológica 24 “Río Bravo” (RH-24.

El río de La Silla nace en las estribaciones de la Sierra !adre/riental a elevaciones del orden de los ;,6=< m#s#n#m#, a unos3= m al sur de la ciudad de !onterrey +ver %igura ;-# En su

parte alta se le conoce con los nombres de arroyo La

Estan$uela o Calabo$o( desciende a trav2s de terreno detopogra%ía accidentada con dirección al "oreste donde pasa la

población La Estan$uela, en 2sta cambia su trayectoria hacia

el "orF"oreste para recibir por la margen i$1uierda lasaportaciones del arroyo Eli$ondo y aguas aba0o las del arroyoSeco# * la altura del 9ar1ue La 9astora, cambia bruscamentesu curso hacia el EsteF"oreste, atraviesa la carretera %ederal

"o# 7< y aguas aba0o de este cruce %luye con dirección %ranca

al Este, donde pasa por la colonia Los Lermas sitio donde seencontraba instalada la estación hidrom2trica del mismonombre( 5 m aguas aba0o descarga sus aguas al río SantaCatarina por la margen derecha a la altura del poblado Las

*d0untas#

Figura 2. !auce del Río la "illa.





Modelación hidrológica CEQUeau.

Los datos re1ueridos por el modelo distribuido CEQUeau seobtienen de %orma automati$ada empleando un módulohidrogeomático 1ue traba0a dentro de los S&'# La %igura 6

muestra la secuencia para obtener los archivos CEQUeaure1ueridos para la modelación hidrológica#

Figura #. "ecuencia de ob$ención de arc%ivos necesarios &ara la

'odelación %idrológica e'&leando el 'odelo !)*eau.

a) Módulo hidrogeomático Idrisi-CEQUeau

El módulo hidrogeomático &drisiFCEQUeau es utili$ado dentrodel S&' &drisi *ndes# El ob0etivo de aplicación de esta

herramienta es la obtención de la in%ormación re1uerida porCEQUeau de %orma rápida y e%iciente, reduciendo los erroreshumanos y la p2rdida de tiempo al generar la in%ormaciónmanualmente#

En la aplicación del módulo hidrogeomático se utili$ó el!odelo "um2rico de *ltitud +!"*- de la cuenca en estudio,la capa vectorial de la red principal, la capa vectorial de lasestaciones meteorológicas, la capa vectorial de la estación

hidrom2trica, así como la imagen raster de la ocupación desuelo reclasi%icada en el %ormato re1uerido por el modeloCEQUeau#

Se obtuvo la in%ormación %isiográ%ica +ocupación del suelo,

altitudes y sentidos del %lu0o-, así como un archivo de proyecto para el modelo CEQUeau con extensión R#9.M, 1ue permite precisar la ruta y el nombre de todos los archivos a procesar por el modelo, como el archivo de datos %isiográ%icos

+R#9>-, el archivo de parámetros de cuenca +R#)D-, elarchivo de datos hidrometeorológicos +R#>!-, y el archivo

de parámetros del modelo +R#9*>-#

b) Aplicación del modelo CEQUeau

entro del modelo hidrológico CEQUeau, se abrió el archivocon extensión R#9.M generado por el módulo hidrogeomático&drisiFCEQUeau, el cual contiene la ruta y el nombre de todoslos archivos a procesar +R#9>, R#D), R#>!, y R#9*>-#

9ara reali$ar las simulaciones dentro del modelo, el primer paso consistió en la preparación de la in%ormación %isiográ%ica

de la cuenca, utili$ando el módulo de preparación de archivos%isiográ%icos con el 1ue cuenta el modelo#

El siguiente paso %ue reali$ar la preparación de la in%ormaciónhidrometeorológica +R#>!-, la cual generó un archivo con

extensión R#>!C, donde se archivan los resultados generales para ser utili$ados por CEQUeau#

c) Calibración !alidación del modelo hidrológico

CEQUeau.

La simulación hidrológica de la cuenca del río La Silla hasta

la estación hidrom2trica Los Lermas, se reali$ó con loscaudales medios diarios para el periodo de 3456 a 3447 +;3a:os-, utili$ando para la calibración el periodo de 3456 a3488, y para la validación el periodo de 3484 a 3447# El

proceso de calibración se llevó a cabo mediante la t2cnica de prueba y error, y el empleo de la herramienta de optimi$aciónde parámetros con 1ue cuenta el modelo# La t2cnica de pruebay error consiste en ir variando los parámetros del modelo hasta

1ue los caudales observados y simulados sean lo más similar

posible#

d) "btención de los porcenta#es de !egetación.

Como primer paso, se obtuvo la in%ormación georre%erenciada

histórica y actual de la $ona en estudio, para reali$ar lacomparación de expansión urbana# Se exportó la capavectorial de la malla de cuadros 1ue discreti$a a la cuencagenerada por el módulo hidrogeomático &drisiFCe1ueau, así

como el perímetro de la cuenca, de tal %orma 1ue puedan serestos archivos e0ecutados en el so%tNare *utoC* Civil 6;<3<# Utili$ando la in%ormación georre%erenciada +imágenessatelitales-, en con0unto con la capa vectorial exportada del

S&' &drisi de la malla de cuadros y el perímetro de la cuenca,

se anali$ó cuadro por cuadro el porcenta0e de vegetacióndentro del so%tNare *utoC* Civil 6 ;<3<, utili$ando la

%unción polilínea y el comando área para marcar $onas devegetación, así como para conocer el valor de super%icie 1ue

encierra esa polilínea, y relacionándolo con el área total, seobtuvo el porcenta0e de vegetación por cuadro# inalmente, selogró obtener la in%ormación de cobertura vegetal necesaria de

cada cuadro, la cual nos servirá para reali$ar las simulacionesdel ciclo hidrológico en el modelo CEQUeau#

e) $imulación de escenarios.

entro del modelo CEQUeau, y ya 1ue se ha reali$ado lacalibración y validación de los parámetros 1ue gobiernan el

ciclo hidrológico, se abrió el archivo de parámetros%isiográ%icos en el cual se colocan los porcenta0es de

vegetación#

El siguiente paso teniendo cargados los porcenta0es devegetación, es la preparación de los archivos %isiográ%icos ehidrometeorológicos, y una ves aceptada esta preparación, se

abre el archivo de parámetros de modelo para a0ustar el periodo de simulación deseado, por e0emplo, teniendocargados los porcenta0es de vegetación del a:o 344=, el

primer periodo de simulación sería desde el primer día de





enero, hasta el ultimo día de diciembre +344=<3<3 J344=3;63-#

9osteriormente, se reali$a la simulación hidrológica +a-- ysiendo aceptada por el modelo, se revisan los resultados

obtenidos en la simulación, consultando la sección deCaudalesG"iveles Hemporales, dentro del menK 'rá%icos +b--,

en el cual se muestra el hidrograma de escurrimiento productode la simulación +c-, indicando el caudal medio observado ycalculado, el coe%iciente de "ash, la lámina de escurrimiento,así como el caudal pico#

Con los mismos datos de vegetación del a:o 344= cargados enel archivo de parámetros %isiográ%icos, se modi%ica el periodode simulación para los a:os de los 1ue se tiene in%ormación devegetación, esto es, desde el primer día de enero, hasta el

Kltimo día de diciembre del a:o 3444, así como para el a:o;<<@ y el ;<<4, siguiendo los mismos pasos de la preparaciónde archivos %isiográ%icos e hidrometeorológicos y se reali$a lasimulación para obtener los resultados y reali$ar

comparaciones#

e igual manera, se reali$a la misma metodología con los

datos de vegetación de los a:os 3444, ;<<@ y ;<<4,modi%icando para cada uno de estos escenarios de coberturavegetal, los periodos de simulación +344=, 3444, ;<<@ y;<<4-#

9or otra parte, se consideraron dos escenarios %uturos dentrode la cuenca del río La Silla# En el primer escenario se

consideró de manera aleatoria el a:o ;<;<#

El segundo escenario %ue desarrollado ba0o el decreto echo en3464 el cual declara como área natural protegida, con elcarácter de par1ue nacional, la región conocida con el nombrede Cumbres de !onterrey, ubicada en los municipios de

*llende, 'arcía, !ontemorelos, !onterrey, .ayones, SantaCatarina, Santiago y San 9edro 'ar$a 'arcía, en el Estado de

"uevo León#

Resu%t!dos

Las imágenes satelitales de la $ona de estudio se obtuvieron deregistros históricos del &nstituto "acional de Estadística'eográ%ica e &n%ormática +&"E'&-, así como del sitio Neb de

la "acional *eronautics and Space *dministration +"*S*-,las cuales cuentan con resolución adecuada 1ue permite poderreali$ar el análisis de las $onas urbanas y de vegetación dentro

de la cuenca del río La Silla#

La bKs1ueda de esta in%ormación nos dio como resultado laobtención de imágenes satelitales de los a:os 344=, 3444,

;<<= y ;<<4, las cuales %ueron satis%actorias para reali$ar el

análisis dentro de la $ona en estudio#Los porcenta0es de cada cuadro, identi%icados con las mismas

coordenadas 1ue utili$a el modelo CEQUeau, %ueronobtenidos de cada uno de los a:os de los cuales se tiene laimagen histórica#

En 344=, el área 1ue ocupaba la $ona urbana era de 6@ m;,con respecto a 3=7#73 m; de área total de la cuenca, lo 1uerepresenta un valor de ;6? de $ona impermeable# *sí mismo,en el a:o de 3444 la $ona urbana se incremento de ;6? en

344=, a ;5? del área total de la cuenca# En el a:o ;<<=, el

área de vegetación siguió disminuyendo con respecto a la $onaurbana, la cual alcan$ó un 6;? del total de la cuenca,

siguiendo una tendencia de incremento desde el a:o 344=#inalmente, en el a:o ;<<4, la $ona urbana ocupa un 6@? deltotal de la cuenca# Estos resultados muestran el incremento dela $ona urbana en un 36? en el periodo de 344= a ;<<4 dentro

de la cuenca del río La Silla +%igura 7-, la cual pertenece a la

ona !etropolitana de !onterrey, "# L#

Figura 4. +ncre'en$o de la ,ona urbana de la cuenca del río a"illa a $ravs del &eriodo anali,ado.

Escenarios %uturos.

Con los di%erentes escenarios de vegetación de los a:os 344=,3444, ;<<= y ;<<4, se reali$ó una grá%ica para mostrar elincremento en porcenta0e de la $ona urbana a trav2s del

tiempo# * partir de estos datos, se tra$ó una línea recta dentrode la misma grá%ica para extrapolar el valor del porcenta0e de

urbani$ación estimado para el a:o ;<;<, como escenario%uturo +%igura =-#

Figura /. Pro0ección de &orcen$ae de urbani,ación &ara el ao

2323.

e acuerdo a la %igura anterior, se estima 1ue para el a:o ;<;<

la cuenca del río La Silla cuente con aproximadamente un7@? de urbani$ación, y por lo tanto, =7? de coberturavegetal# e esta manera, se reali$ó la simulación de coberturavegetal en el modelo hidrológico, respetando el valor de =7?

sin urbani$ación dentro de la cuenca#





9or otro lado, el escenario %uturo 9"C!, catalogado el máscrítico, simuló la cobertura vegetal al 3<<? dentro de los

límites del 9ar1ue "acional Cumbres de !onterrey +%igura @-,y %uera de este límite, se consideró la $ona como urbani$ada,esto es, <? de cobertura vegetal#

Figura . í'i$es del Par5ue 6acional !u'bres de 7on$erre0(línea a'arilla8 en la ,ona de es$udio.

$imulación de cobertura de !egetación en el modelo

hidrológico CEQUeau

Los resultados obtenidos producto de las simulaciones decobertura de vegetación se ordenaron en base a escenarios+tabla 3-# 9or e0emplo, para el periodo de simulación +lluvias-de 344=, se tienen los resultados de las di%erentes coberturas

vegetales de los a:os 344=, 3444, ;<<= y ;<<4, así comotambi2n de los escenarios de vegetación %uturos +;<;< y9"C!-#

9abla 1. os de si'ulación 0 sus di;eren$es escenarios decober$ura vege$al

e esta manera, los resultados de los volKmenes anualesescurridos y caudales pico de cada periodo de simulación+344=, 3444, ;<<=, ;<<4-, y su relación con los distintosescenarios de vegetación +344=, 3444, ;<<=, ;<<4, ;<;< y

9"C!-, son presentados en las %iguras 5 y 8, respectivamente,las cuales tambi2n indican el porcenta0e de incremento del

volumen anual escurrido y caudal pico de cada escenario devegetación, con respecto al valor del escenario 344= +volumenanual escurrido y caudal pico inicial-#

Figura <. !o'&ara$iva de los escenarios de vege$ación 0 losvol='enes de escurri'ien$o8 bao di;eren$es &eriodos de

si'ulación.

Figura >. !o'&ara$iva de los escenarios de vege$ación 0 el caudal

&ico8 bao di;eren$es &eriodos de si'ulación.

Los resultados obtenidos muestran un incremento tanto en el

volumen anual escurrido y en el caudal pico, con respecto a ladisminución de la cobertura vegetal a trav2s del tiempo# Ene%ecto, en 344= hubo una cobertura vegetal del 55?, la cual%ue disminuyendo al paso de los a:os, llegando a valores de

56?, @8?, @7?, =7? y 78? para los a:os 3444, ;<<=, ;<<4,el escenario %uturo ;<;<, y el escenario %uturoFcrítico del9ar1ue "acional Cumbres de !onterrey +9"C!-,respectivamente#

ebido a esto, en las lluvias presentadas en el a:o 344=, seobtuvo un volumen de escurrimiento de ==#87 millones de m6con un escenario de vegetación del a:o 344=, aumentándose a

=4#@< millones de m6 si el escenario de cobertura vegetalllegara al punto crítico del límite del 9"C!, lo cualrepresenta un incremento de @#56?# e igual manera, para las





lluvias presentadas en el a:o 344=, el caudal pico %ue de 55#5;m6Gs con un escenario de cobertura vegetal igual al a:o 344=,

elevándose a 3<4#;7 m6Gs para un incremento de la $onaurbana hasta los límites del 9"C!, lo cual representa uncrecimiento del caudal pico de 7<#=@?#

*sí mismo, para las lluvias presentadas en el ;<<=, a:o deocurrencia del huracán Emily y 1ue provocó inundaciones

severas en la $ona de estudio, se reali$aron simulaciones condi%erentes escenarios de vegetación# 9or e0emplo, con un

escenario de cobertura vegetal del a:o 344=, se obtuvo unvolumen de escurrimiento de 55#== millones de m6, el cualalcan$ó un valor de 8<#5= millones de m6 con un escenario deurbani$ación crítico 1ue alcance el límite del 9"C!,

representando un incremento de 7#3;?# e igual modo, elcaudal pico se elevó de 368#@; m6Gs a 3=5#=6 m6Gs, conescenarios de vegetación del a:o 344= y el escenario 9"C!,respectivamente, lo 1ue representa un 36#@7? de incremento#

Los valores mas altos de volumen anual escurrido y caudal pico registrados en las simulaciones ba0o di%erentes escenariosde vegetación, %ueron obtenidos del periodo de simulación

;<<=, a:o del paso del huracán Emily por la ciudad de

!onterrey, aun1ue la di%erencia de incremento entre losdistintos escenarios de vegetación se mantuvo normal enrelación con los demás periodos de simulación, puesto 1ue

sólo aumento la cantidad de precipitación debido al huracán#

Estos resultados concuerdan con la investigación reali$ada por.uberto y otros +;<<@-, en donde determinaron la variabilidad

del escurrimiento super%icial y su impacto hidrológico cuandoexisten modi%icaciones en las super%icies impermeables en lacuenca urbana Cisterna, en .esistencia, *rgentina, llevando acabo el análisis en ; escenarios de cobertura vegetal +344= y

;<<@-, y reali$ando el análisis en el modelo *r>ymo, con el1ue se calcularon los hidrogramas de escurrimiento directo#/btuvieron un incremento del 3=#;5? en el caudal pico, y;3#<=? en el volumen de escurrimiento, debido al aumento

del ;7#3;? en las áreas impermeables#

Conc%usiones

Se llevó a cabo la evaluación del impacto del escurrimientogenerado por eventos de precipitación extremos aplicando elmodelo hidrológico de parámetros distribuidos CEQUeauhasta la estación hidrom2trica Los Lermas en la cuenca del río

La Silla, tomando en cuenta el cambio y uso del suelo#

El uso de los Sistemas de &n%ormación 'eográ%ica, en particular el S&' &drisi *ndes, ayudó a obtener y manipular

con 2xito la in%ormación en %ormato digital necesaria, como por e0emplo el !odelo igital de Elevación en %ormato raster,la capa vectorial de las estaciones hidrometeorológicas, así

como la capa raster de la ocupación del suelo#

Se generaron las bases de geodatos, así como la aplicación delmódulo hidrogeomático S&' &drisiFCEQUeau 1ue permitió laextracción de la in%ormación re1uerida por el modelo

hidrológico en %orma precisa, ahorrando tiempo y reduciendoal máximo el error humano#

Se logró preparar, calibrar y validar el modelo hidrológico

CEQUeau hasta la estación hidrom2trica Los Lermas,

concluy2ndose 1ue los valores obtenidos son aceptables para1ue se pueda reali$ar la modelación hidrológica en CEQUeau#

Se anali$ó la in%ormación de ocupación de suelo por medio de

imágenes satelitales, obteniendo exitosamente los distintos porcenta0es de cobertura vegetal de los a:os estudiados +344=,

3444, ;<<=, ;<<4, ;<;< y 9"C!-#Se compararon los resultados obtenidos y se concluyó 1ue elaumento de la impermeabili$ación de la cuenca del río LaSilla, asociada al proceso de urbani$ación, muestra una

relación directa con el aumento del caudal pico, de0andoevidencia de 1ue no existe amortiguamiento#

Los resultados obtenidos en la investigación son de gran

utilidad para conocer la magnitud del impacto de los eventosextremos de precipitación cuando se presentan en la cuencadel río La Silla debido al cambio y uso de suelo,especí%icamente de $ona de vegetación a $ona urbana, la cual

inevitablemente sigue en constante crecimiento, a%ectando a la población 1ue se locali$a principalmente en los márgenes delcauce del río La Silla, tomando en cuenta tambi2n la %alta de

planeación y el incumplimiento de la ley de los asentamientosirregulares 1ue invaden la $ona %ederal#

ebido a esto, se recomienda reali$ar una delimitacióndetallada de la $ona %ederal del cauce principal del río La

Silla, con el ob0etivo de evitar yGo reubicar la invasión porasentamientos humanos, instalaciones el2ctricas, agua potable

y principalmente del drena0e sanitario, ya 1ue gran parte de losdeslaves, socavación locali$ada en puentes, vados y

alcantarillas, así como la destrucción de in%raestructura devialidades, áreas recreativas, casas habitación, etc#, han sidoconsecuencia de la %alta de planeación y el permiso por partede los gobiernos municipales# *sí mismo, llevar a cabo

estudios constructivos de in%raestructura de protección anKcleos de población cercanos al cauce principal, 1ue se hanvisto a%ectados por la ocurrencia de estos %enómenosextraordinarios de precipitación, con la %inalidad de garanti$ar

la seguridad de los habitantes 1ue residen en esas $onas#

Reerenci!s

1.- rguello8 ?. +344;-# O!odelación hidrológica continua entiempo real de la cuenca del .io Dirilla# Costa .icaP# Tesis

Maestría. Centro *gronómico Hropical de &nvestigación y

Ense:an$a# Hurrialba, Costa .ica. 127 pp.

2.- @uAre,-7nde,8 @.8 +bAe,-!as$illo8 .8 Pre,-6ie$o8 ".8rellano-7on$errosas8 @. +;<<4-# OUso del suelo y su e%ectosobre los escurrimientos en la cuenca del .ío >uehuetánP#

Ingeniería Agrícola y Biosistemas, Dol# 3, "o# ;, pp# @4F5@#

#.- a'bin8 . F.8 6. Baulies8 ?. Bocs$ael8 9. Fis%er8 R.

Crug8 . F. e''ans8 R. R. 7oran8 D. Rind;uss8 E. "a$o8

B. . "ole8 9urner ++ and !. ogel +3444-# OLand use andland cover change implementation strategy,P# &')9 report 78#

&>9, report 3<, Estocolmo#

4.- Pro$ección !ivil 6. . +;<3<-# O9lan de contingenciastemporada de ciclones tropicales ;<3<#P# Gobierno del Estadode Ne!o "e#n. Secretaría 'eneral de 'obierno , == pp#





4.- Ruber$o8 .8 Ee&e$$ris8 !.8 Pilar8 @.8 Prie$o8 .8?aba,,a8 ".8 GAra$e8 7.8 +;<<@-# O&mpacto hidrológico por

incremento de las áreas impermeables en cuencas urbanas,Subcuenca Cisterna, .esistencia, Chalco#P# $ni!ersidad

Nacional del Nordeste, Argentina. ComunicacionesCientí%icas y Hecnológicas ;<<@# .esumen HF<=7#

1.- Rubio-ega8 H. F.8 +;<<4-# OLa in%luencia de la cubierta

boscosa en la severidad de respuesta de las cuencas ante la precipitaciónP# III %eminario Taller de la &ed Me'icana de

(idades )acia la %stentabilidad *alapa. *alapa, +eracr, M-'ico.





Resumen

Hoy en día, la modelación Hidráulica se utiliza paradescribir el comportamiento físico de ríos. El avancecomputacional ha permitido el desarrollo de programas

comerciales que realizan modelos de simulación hidráulica endos dimensiones (!". En este traba#o se busca comparar y

encontrar diferencias al realizar modelaciones concaracterísticas particulares de la cuenca del río contra una queconsidere todas las características que involucra el fenómeno

físico a simular.

$ara el estudio presentado se considera el uso de

suelo, aspectos que conllevan a la urbanización, estructuras dedesalo#o de agua pluvial y contra inundaciones. Estoselementos constituyen la configuración de la cuenca del río%abinal en &u'tla uti)rrez, *hiapas.

En la metodología se consideran loscomportamientos hidrológicos e hidráulicos. El análisishidrológico arro#a hidrograma que son representativos del

porcenta#e que escurre en la cuenca considerando unatormenta de dise+o para un periodo de retorno de - a+os.

btenidos los valores de los datos de entrada parael análisis hidráulico. %e proponen cuatro escenarios. %e

inicia considerando la urbanización y el uso de suelo en elcauce. %e contin/a con la agregación de puentes carreteros queinterceptan el río. El tercer escenario incorpora los bordos

perimetrales. 0a unión de las características anteriores y los

colectores representan un mane#o integral del agua pluvial.

102! es utilizado para la modelación hidráulicade la zona. %e obtienen valoraciones que representan en forma

apro'imada el tránsito de la avenida.

%e emiten criterios de riesgo de inundación por la1EE y 1E34, para la elaboración de mapa considerando el

tirante y velocidad. Estos son elaborados con la información

arro#ada por la modelación para los escenarios propuestos.

Introducción

eneralmente los ríos son utilizados por el hombre para riego de zonas agrícolas, abastecimiento de poblaciones,generación de energía el)ctrica, pesca, recreación, etc. %in

embargo no tomamos en cuenta que dichas actividades pueden

llegar a generar alteraciones en las funciones naturales de losríos, como son5 la modificación de su cauce por el transporte

de sedimentos del cauce, y en general cambiosmedioambientales de la región. *uando ocurre unaintervención en el río ya sea natural o artificial, esto traeconsigo variaciones en las características del cauce, no sólo

localmente sino tambi)n aguas aba#o y aguas arriba del sitiointervenido. $or esto es necesario estimar la respuesta oreacción de un río a una posible intervención, procurandodeterminar y evaluar los posibles efectos hidráulicos y

ecológicos en su cuenca.

En el caso de las cuencas hidrológicas naturales,tienen un funcionamiento en equilibrio, pero al ser

modificadas por el hombre, por e#emplo cuando se construyen,grandes almacenamientos afecta su desempe+o. 4simismo, laurbanización en las ciudades conlleva alteraciones de las redesde drena#e natural (ríos" y un incremento de las zonas

impermeables en superficie, que puede ocasionar que alocurrir una tormenta en una localidad, el agua que no lograser infiltrada, escurre por las calles y el terreno natural hacia

las partes ba#as6 esta dinámica afecta a la hidrología de la

cuenca y muy especialmente a las zonas aguas aba#o.

7n cambio de uso de suelo rural a uno urbanizadomodifica el hidrograma original en el que se manifiesta por un

incremento de la escorrentía (caudal má'imo". 4simismo esmenor el tiempo que transcurre entre el inicio de la escorrentía

provocada por la lluvia y el caudal má'imo, es decirdisminuye el tiempo de concentración. &odo ello conlleva a

que la zona aguas aba#o se vea afectada con mayor frecuencia por caudales que pueden crear problemas por inundación.

0a problemática descrita ha motivado que la

ingeniería civil, en particular la ingeniería hidráulica, aestudiar estos fenómenos a trav)s de la modelaciónmatemática que constituye una herramienta muy poderosa

para representar el fenómeno lo más apegado a la realidad.

%e ha acrecentado 0a demanda de modelos de predicción más rápidos, precisos, operativos y elaborados. 0a

posibilidad de disponer de ordenadores personales deconsiderable capacidad de cálculo y de alta velocidad hafavorecido el desarrollo y uso de programas de tipohidrológico e hidráulico haci)ndolos cada vez más amigablesy accesibles.

En este traba#o se hace un análisis hidrológico, esto para obtener datos de entrada para un análisis hidráulico con

ayuda de un modelo matemático. El sitio de estudio es la

MODELACIÓN HIDRÁULICA INTEGRAL, EN DOS DIMENSIONES !D", EN #ONAS

UR$ANAS

0ópez rozco 8uan 4ntonio ("

, 4lcocer 9amana:a ;íctor Hugo ("

, <odríguez ;arela 8os)

3anuel ("

, $edro 3isael 4lbornoz óngora("

(" 7niversidad =acional 4utónoma de 3)'ico, $osgrado, 1acultad de >ngeniería, *ampus >3&4, $aseo

*uauhnahuac ?@A $rogreso, B@@- 8iutepec, 3orelos

(" >nstituto 3e'icano de &ecnología del 4gua, $aseo *uauhnahuac ?@A $rogreso, B@@- 8iutepec,

3orelos

8antonio.lo.orCgmail.com, yamana:aCtlaloc.imta.m', manuelDrodriguezCtlaloc.imta.m',

$edroD4lbornozCtlaloc.imta.m'





Estación Latitud LongitudAños de

registro

Periodo de

registro

El Sabinal (Tuxtla Gutiérrez) 16!"# $#%&'# & 1#'!$&1&

Puente colgante 16!1 $#%&%1 6& 1#"1$&1&

Tuxtla Gutiérrez (*+E) 16!6! $#%1%% %& 1#!&$&&'

Tuxtla Gutiérrez (,GE) 16!6% $#%1! 6& 1#"1$&1&

ciudad de &u'tla uti)rrez se encuentra localizada en la partecentral del estado de *hiapas, entre las coordenadas B A?F y

B @F de la latitud norte y GA -F y G @F de la longitudoeste.

Mode%os m&tem'ticos em(%e&dos

E'isten una gran variedad de modelos matemáticosen el mercado. En este traba#o se implementa el E$4 %[email protected] y 102!, los cuales realizan simulación hidrológica e

hidráulica respectivamente.

E$4 %I33 estima la fracción de lluvia caída quese transforma en escorrentía de superficie (lluvia neta", esto

con base a cuatro mecanismos de perdidas5 >ntercepción,evapotranspiración, almacenamiento en depresiones einfiltración (E$4, --@".

$ara el proceso de transformación lluvia escorrentía, propone la suposición de un comportamiento de la zona deestudio similar al de un deposito (figura ", que está regido porla ecuación .

1

!ónde5

> J *audal de entrada correspondiente a la aportación de la precipitación caída sobre la cuenca de superficie.

K J *audal de escorrentía generado

% J 4lmacenamiento o retención dentro de la cuenca

Figura 1. Modelo de depósito aplicado en EPA SWMM 5.0

El modelo 102! es un modelo de conservación

de volumen, que transporta el volumen de inundación a trav)sde celdas en el caso de flu#o superficial o por medio desegmentos de corriente por la ruta que sigue el canal. El

avance de la onda de inundación se controla por medio de latopografía y la resistencia al flu#o. 0a asignación de la ruta queseguirá el flu#o es en dos dimensiones y se logra a trav)s deintegración num)rica de las ecuaciones de movimiento y de

conservación de volumen de fluido para una inundación.

7tiliza ecuaciones en un esquema central de

diferencias finitas (esquema e'plícito". Estos modelos realizancálculos computacionales por lo general de larga duración,cuando se trata de simular canales de secciones transversalesmuy variables, ríos con alto grado de sinuosidad, elevaciones

bruscas o elevaciones de la onda de inundación en tiempos

prolongados etc.

El modelo usa las ecuaciones de continuidad y la de cantidad

de movimiento (dynamic Lave momentum equation"5

2

1

3

!onde h es el tirante y ; es la velocidad promediodel flu#o en una de las ocho direcciones de desplazamiento '.

0a intensidad de la lluvia en e'ceso (i" debe ser diferente acero en el flu#o superficial. El componente de pendiente defricción (%f" se basa en la ecuación de 3anning. 0os otrost)rminos incluyen la pendiente del lecho (%o", el gradiente de

presión y los t)rminos de aceleración local y conectiva. Esta

ecuación representa el flu#o unidimensional de tirante promedio en el canal (FMrien, 8orgensen, --G".

102! es un modelo de flu#o multidireccional, en

el que las ecuaciones de movimiento se aplican mediante elcálculo de la velocidad promedio de flu#o a trav)s de unafrontera de elemento de malla tomando una dirección a la vez.E'isten ocho direcciones potenciales de flu#o, norte, sur, este y

oeste, y las cuatro direcciones diagonales (1igura ". *adacálculo de velocidad es esencialmente unidimensional en la

naturaleza y se resuelve en forma independiente de las otrassiete. 0a estabilidad de este esquema num)rico e'plícito se

basa en un estricto criterio de control del tama+o de la variablellamada intervalo de tiempo. En el modelo 102! sólo se

aplica la ecuación de onda dinámica completa.

Figura 2. Discretización en el modelo F!"2D.

Metodo%o)*&

0a metodología implementada, se divide en la parte

hidrológica e hidráulica.

*on el análisis hidrológico, se obtiene una

apro'imación del fenómeno natural a representar. $ara loanterior se eligen registros de precipitaciones má'imasanuales acumuladas en horas de estaciones

climatológicas (tabla ".

4l analizar los datos se obtiene una tormenta dedise+o para la cuenca del río %abinal con un periodo deretorno de - a+os. 0a elección de nivel de seguridad de esto

se basó en la =orma hidrológica (4%><, GGB".

#a$la 1. %$icación de las estaciones climatológicas.





&

"

1&

1"

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"&

& 1 % " 6 ! ' # 1& 11 1 1% 1 1" 16 1! 1' 1# & 1 %

G a s t o ( m 3 / s )

Tiempo (horas)

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G a s t o ( m 3 / s )

Tiempo (horas)

%e toma la tormenta de dise+o para distribuirla en eltiempo con una duración de B- minutos (1igura A". 0adistribución se obtiene con el m)todo dise+ado por &holin yNeifer (G@G" que considera como fundamental la forma típica

de las curvas masa acumuladas de precipitación registradas enel pasado, este m)todo se realiza con los datos de lluvia a cada- minutos del sistema de alerta temprana contra inundaciones

de la cuenca del río %abinal, el periodo de registro es del --Oal -.

Figura &. 'ietograma de dise(o para una tormenta con periodo de

retorno de 10 a(os ) duración de *0 minutos.

El hidrograma que representa la parte que escurre por la superficie del suelo de la tormenta de dise+o, se obtuvocon el modelo E$4 %I33 @.-. Este se configura con losvalores de los parámetros físicos de la cuenca hidrográfica y la

lluvia de dise+o. En las figuras y @ se muestra el hidrogramade dise+o para el río sabinal y el colector cerro hueco. 0oshidrogramas restantes de los colectores no se muestran pormotivos de espacio.

Figura +. 'idrograma con duración de 2+ ,oras para el r-oSa$inal.

Figura 5. 'idrograma con duración de 2+ ,oras para el colector

Poc Poc

El análisis hidráulico de la cuenca del río %abinal, sehace con un mane#o integral del agua pluvial. %e configura el

análisis con el uso de suelo, urbanización, estructuras dedesalo#o de agua pluvial y contra inundaciones.

$ara representar un mane#o integral del agua pluvialde la cuenca del río %abinal se proponen Escenarios5

• Escenario .2 En este escenario se analiza elcomportamiento del río, considerando el uso desuelo y la urbanización de la cuenca.

• Escenario .2 En este escenario de considera como

base de entrada las consideraciones hechas en elanterior y se incorporan los puentes carreteros queinterceptan al río.

• Escenario A.2 En este escenario se considera como base de entrada las consideraciones hechas en el

Escenario y se incorpora los bordos longitudinalesde protección contra inundaciones ubicados a lolargo del río

• Escenario .2 Este escenario la unión de los demás,

para lograr un análisis integral del agua pluvial en lacuenca del río %abinal.

0os escenarios se introducen en el modelo

bidimensional 102!. %e obtienen estimaciones delcomportamiento del tránsito de la avenida en el cauce del río yen su llanura de inundación.

Criterios de ni+e% de ries)o (or inund&ción

%on producidas las inundaciones cuando lluviasintensas o continuas sobrepasan la capacidad de retención einfiltración del suelo, la capacidad má'ima de transporte delrío o arroyo es superada y el cauce principal se desborda e

inunda los terrenos cercanos a los propios cursos de agua. 0asinundaciones son un evento natural y recurrente para un río.0as inundaciones pueden clasificarse seg/n su5 !uración y3ecanismo de generación.

• %eg/n su duración. >nundaciones rápidas o dinámicas. >nundaciones lentas o estáticas.

• %eg/n su mecanismo de generación. >nundaciones pluviales. >nundaciones fluviales. >nundaciones por rotura.

%e toman criterios para la elaboración de los mapasde riesgo por inundación emitidos por la ffice 1ederal !e iEconomie !es 4u' (1EE" y la 1ederal Emergency3anagement 4gency (1E34".

&&&&

&&&

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6&&&

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1&&&&

1&&&

1&&&

16&&&

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" 1& 1" & " %& %" & " "& "" 6&

I n t e n s i d a d ( m m )

Tiempo (min)

tr = 10 años





En el criterio de la 1EE considera los siguientesniveles5

• i/el de riesgos alto 0a población está en riesgo

dentro y fuera de las viviendas. 0as edificacionesestán en peligro de colapsar (&abla ".

• i/el de riesgo medio 0a población está en riesgo

fuera de las viviendas. 0as edificaciones puedensufrir da+os y colapsar dependiendo de suscaracterísticas estructurales (&abla ".

• i/el de riesgo $ao El riesgo para la población es

ba#o o ine'istente. 0as edificaciones pueden sufrirda+os leves sin embargo, la inundación o lossedimentos arrastrados llegan a afectar su interior(&abla ".

#a$la 2. riterio de riesgo por inundación emitido por la !FEE

En el criterio de la 1E34 considera las siguientes zonas5

• 3ona de $ao peligro casi cualquier adulto no se

encuentra seriamente amenazado por la inundación(1igura B".

• 3ona de precaución Este nivel de peligro se basa

en el #uicio de la ingeniería (1igura B".

• 3ona de alto peligro casi cualquier adulto se

encuentra amenazado por la inundación (1igura B".

Figura *. riterio del ni/el de riesgo por inundación emitido por

la FEMA trans4ormado a unidades del Sistema nternacional de

%nidades.

Resu%t&dos

%e generaron mapas de inundación considerando

celdas de - ' - m. donde se reportaron los valores má'imosde profundidad y de velocidad. %e evaluaron con los criteriosde nivel de riesgo por inundación, emitidos por la 1ederal !e iEconomie !es 4u' (1EE" y la 1ederal Emergency

3anagement 4gency (1E34". En la figura de la O a la figura

se ilustran los mapas de peligro de inundación para loscuatro escenarios.

Figura 6. Mapa de riesgo de inundación con el criterio de la

!FEE para el escenario 1.


FEMA para el escenario 1.


!FEE para el escenario 2.






FEMA para el escenario 2.


!FEE para el escenario &.


FEMA para el escenario &.

Figura 1&. Mapa de riesgo de inundación con el criterio de la

!FEE para el escenario +.

Figura 1+. Mapa de riesgo de inundación con el criterio de la

FEMA para el escenario +.

Conc%usiones

%e construyeron mapas de riesgo por inundación en

la ciudad me'icana, denominada &u'tla uti)rrez. 4plicandodos criterios internacionales, emitidos por la 1EE y 1E34.*onsiderando el tirante y velocidad del flu#o como variablesde soporte para la elaboración de dichos mapas.

4ctualmente lo anterior es factible debido aldesarrollo de la tecnología traducida en este medio, al empleode modelos de carácter bidimensional y su correspondiente

esfuerzo computacional al momento de desarrollarlos.4demás este traba#o, con el empleo de dos metodologías,marca una diferencia con respecto al desarrollo de este tipo de

proyectos en nuestro país.

!entro de las particularidades encontradas duranteel desarrollo de este traba#o, se tiene que el criterio propuesto

por la 1E34, presenta resultados con un mayor grado de

peligro con respecto al criterio dise+ado por la 1EE, esto basado en la observación y comparación de los mapas deriesgo mostrados.





%e analizó y comparo los mapas de riesgo para loscuatro escenarios tomando como consideración el mismo

criterio de riesgo por inundación, esto como una medida dedemostración para fundamentar el mane#o integral del agua

pluvial.

El resultado del Escenario 1inal muestra los efectosque causan incorporar los factores como el uso de suelo, laurbanización, las estructuras de descarga de agua pluvial y

protección contra inundaciones. En el 3apa de ilustra elaumento del riesgo al considerar puentes y la disminución del

mismo al considerar los bordos longitudinales, tambi)n elincremento del peligro de inundación en la salida de loscolectores pluviales.

Reerenci&s

1."9AS: ;9erencia de Aguas Super4iciales e ngenier-a

de :-os< (GGB", P=orma hidrológica que recomienda periodos de retorno para dise+o de diversas obras hidráulicasQ,%ubdireccion eneral &ecnica de la *=474, 3)'ico,

!1., B paginas2."EPA ;En/ironmental Protection Agenc)< (--@".P%I33 3odelo de estion de 4guas $luviales @.- 3anualde usuarioQ, Estados 7nidos 4mericanos.

&.2!=>rien ?@ ?orgenden (--G", P102! 3anualsQ,Estados 7nidos 4mericanos.

+."#,olin A@ ei4er . (G@G". P&he Hydrology of urbanrunoffQ, 8ournal of the %anitary Engineering !ivison, 4%*E,

pp. O2-B.





Introducción

Históricamente, las grandes poblaciones humanas han tendido

a concentrarse en las orillas de los ríos aluviales, debido a lasfacilidades de transporte que estos proporcionan y a losterrenos planos y fértiles que constituyen sus llanuras deinundación. Los ríos aluviales son de baja pendiente y

predominantemente meandriformes. La evolución de los ríos

meandriformes no sólo involucra la erosión y deposición desedimentos en la dirección lateral, sino también avances yretrocesos, extensiones laterales y rotaciones de las curvas

!uan " #ulien, $%&%'. (l ritmo de evolución depende de laresistencia de las orillas a la erosión, y en llanuras aluviales

poco resistentes, los meandros llegan a despla)arse grandes

distancias *artín +ide, $%%'. La migración de los caucesmeandriformes puede tener impactos negativos para el ser

humano- por ejemplo, puede causar daos en estructuras comocarreteras y puentes Lagasse et al , $%%/', ocasionar la pérdidade valiosos terrenos de cultivo, interrumpir la navegación y

alterar la calidad del agua #ohannesson " 0ar1er, &23- !uanet al, $%%&'. 0or lo tanto, es de suma importancia comprenderel fenómeno del meandreo para prevenir y mitigar sus posiblesefectos.

La forma m4s clara de medir las tasas y la dirección delcorrimiento marginal a través del tiempo es por comparacióndirecta de posiciones superpuestas del cauce, mapeadas o

fotografiadas en tiempos diferentes. La manera m4s f4cil y precisa de hacer esto es empleando una plataforma de5istemas de 6nformación 7eogr4fica 567', que es laherramienta preferida para el insumo y an4lisis de datos

geogr4ficos, por las ventajas con que cuenta sobre los métodosmanuales 8app " 9bbe, $%%:'. 9lgunas de estas ventajas sonlas siguientes 7urnell et al , &22/';

• Las fronteras vectoriales derivadas de mapas yfotografías aéreas con diferentes escalas y distorsiones

pueden importarse a un 567 y registrarse en un mismomapa base.

•

5e cuenta con un rango m4s amplio de posibles

comparaciones, índices y resoluciones predefinidas,facilitando los an4lisis espaciales.

• 9dem4s de proporcionar un formato para cuantificar loscambios de un cauce, los 567 proporcionan diversas

facilidades de visuali)ación, como la producción degr4ficas y mapas.

(n este trabajo, se utili)ó el programa de 5istemas de6nformación 7eogr4fica 9rc+ie< 765 :.$ para evaluar elcorrimiento marginal de un río de planicie. La )ona de estudio

se locali)a al sureste de la rep=blica mexicana, en el estado de

>abasco, por cuyo territorio transitan &&,%%% millones demetros c=bicos anuales ?@A97B9, $%&&'. (l estudio sellevó a cabo sobre un tramo del río La 5ierra, al sur de laciudad de +illahermosa, >abasco. Las aguas este río no tienen

control de avenidas, sino que son libres en su descarga, siendoun factor determinante en las inundaciones de +illahermosa,

particularmente las presentadas en el ao $%%C. (l río La5ierra en su condición de río joven presenta una din4mica

morfológica que se manifiesta en forma de avances de lasm4rgenes por sedimentación y retrocesos por erosión. !ichofenómeno es particularmente notorio en los meandros, dondelos avances se presentan en el lado interno de las curvas y losretrocesos en el exterior de las mismas.

Figura 1. Tramo de estudio en el año 2000.

Metodología

(l tramo de estudio se encuentra limitado aguas arriba por el punto con coordenadas &:C3%.%D, &2C$32.&' en el sistema

EVALUACIÓN DEL CORRIMIENTO MARGINAL DE UN RIO DE PLANICIE UTILIANDO

EL !I!TEMA DE IN"ORMACIÓN GEOGR#"ICA

8oberto 8odrígue) Eastarmérito&, 8oberto 5ergio Flo<ers ?ano

&, Fabi4n 8ivera >rejo

$,

?arlos +illegas 0ére)$, #es=s (nrique León #imene)

&

(studiante !66? ?B*(G&, 0rofesor 6nvestigador

$. Bniversidad #u4re) 9utónoma de

>abasco. !ivisión 9cadémica de 6ngeniería y 9rquitectura. ?arr. ?unduac4n#alpa de

*énde) Im &. ?unduac4n >abasco.

robertrbC&Jhotmail.com, flo<erscanoJhotmail.com, [email protected], carlos.villegasJujat.mx,

[email protected].





B>* K753/, y aguas abajo por el punto con coordenadas%2%:3.:$, &23C/%.&2' en el mismo sistema, y tiene una

longitud total de :% 1m siguiendo el eje del cauce. 0araestudiar el corrimiento marginal de dicho tramo se emplearondos juegos de ortofotos; uno del ao $%%% y otro de $%%C. (l

primer juego consta de las im4genes (&!&&9, (&!&&E,

(&!&&! y (&!&&(, proporcionadas por el 6A(76 en escala

&;C%%% Figua &'. (l segundo juego, también proporcionado por el 6A(76, est4 formado por las im4genes (&!&&9$,(&!&&9/, (&!&&E&, (&!&&E: y (&!&&(&, a escala

&;/%%%% Figura $'. ?ada uno de estos juegos de ortofotoscubre todo el tramo de estudio, así como terrenos aledaos.5uperponiendo las im4genes del cauce en aos diferentes, fue

posible estimar la migración del mismo en el periodo $%%%

$%%C.

Figura 2. Tramo de estudio en el año 2007.

La superposición de las im4genes del cauce en los aos $%%% y$%%C se logró empleando el programa 9rc+ie< 765 :.$, el

cual permite visuali)ar y editar datos georeferenciados. Bnave) que se cargaron y visuali)aron las ortofotos en el

programa, se procedió a tra)ar polígonos abiertos quecorrespondieran a las m4rgenes del río en los aos $%%% y

$%%C. 9rc+ie< 765 :.$ tiene la ventaja de que permitemanejar capas de información, las cuales pueden hacersevisibles u ocultarse a voluntad del usuario. 9sí pues, teniendolos polígonos correspondientes a las m4rgenes en $%%% y

$%%C, fue posible superponerlos y observar el despla)amientode las m4rgenes de $%%C respecto a las de $%%%. ?omo se

puede apreciar en la Figura :, las m4rgenes de $%%C líneasnegras' no coinciden con las de $%%% líneas rojas'. Las líneas

rojas y negras, al cru)arse entre sí, forman polígonos querepresentan )onas de avance y retroceso marginal. ?uando los

polígonos delimitan 4reas de la ribera por las cuales antes pasaba el cauce del río, se tienen )onas de avance marginal

Figura /'- cuando delimitan 4reas dentro del cauce que antes

fueron de la ribera se tienen )onas de retroceso Figura '.

Figura 3. Comparación de las posiciones de las márgenesen 2000 (líneas rojas ! en 2007 (líneas negras.

Figura ". #onas de a$ance marginal (rellenadas con $erde.





Figura %. #onas de retroceso marginal (rellenadas con amarillo.

5e tra)aron polígonos cerrados para delimitar las )onas deavance y retroceso marginal, así como un polígono abierto

para representar el eje del cauce. (l eje del cauce sirvió paradefinir un cadenamiento, el cual iniciaba en el extremo deaguas abajo y terminaba en el extremo de aguas arriba deltramo de estudio. (ntonces, se determinó la longitud de cada

polígono como la diferencia entre los cadenamientos al final y

al principio de dicho polígono. ?onociendo estas longitudes,así como el periodo de tiempo entre la captura de ambos

juegos de im4genes, y siendo proporcionada el 4rea de los polígonos por 9rc+ie< 765 :.$, la tasa anual de corrimiento

marginal para un polígono se obtuvo por medio de la siguiente

expresión;

&'

donde ζ i es la tasa anual de corrimiento marginal en mMao

para el iésimo polígono de una margen determinada- Ai es el4rea de dicho polígono en m$- Li es la longitud del polígono enm- y T es el tiempo transcurrido en aos entre la captura deambos juegos de im4genes. 0ara una margen específica, se

asignó un signo negativo a los valores de ζ i para denotarretroceso marginal, y un signo positivo para denotar el avance.

Re$ultado$

?omo resultado de la evaluación del corrimiento marginal enel tramo de estudio, aplicando la metodología antes descrita,

se obtuvieron polígonos de corrimiento marginal,correspondientes al avance y retroceso. (stos conjuntos de

polígonos se dividieron a su ve) en polígonoscorrespondientes a la margen derecha y a la margen i)quierda,haciendo un total de cuatro conjuntos. 0ara cada uno de los

polígonos de los conjuntos mencionados, se obtuvo el 4rea ysu cadenamiento referido al eje del río, luego se calculó la tasaanual de corrimiento marginal utili)ando la (cuación &.

La >abla & muestra las 4reas totales de avance y retroceso,obtenidas sumando las 4reas individuales de los polígonos que

formaban cada conjunto. (n ella se observa que en la margenderecha hay mayor avance que retroceso, mientras que para la

margen i)quierda ocurre el caso inverso. @tra cosa que sedesprende de la tabla & es que el retroceso de una margen seve m4s o menos compensado por el avance de la margenopuesta. (sto se puede corroborar en las Figuras D y C, donde

se compara el retroceso de la margen derecha con el avance de

la margen i)quierda, así como el retroceso de la margeni)quierda con el avance de la margen derecha. (n estas figurasse ve como a lo largo del cadenamiento, la tasa de retroceso de

una margen es compensada por la tasa de avance de la margenopuesta. (sto es consistente con la característica de los ríosmeandriformes de presentar una anchura relativamenteuniforme, la cual puede considerarse constante a largo pla)o

?rosato, $%%3'.

Ta&la 1. 'upericies totales de a$ance ! retroceso para lasmárgenes i)*uierda ! derec+a.

Corrimiento,arginal

,argen-)*uierda

NO

,argenerec+a

NO

Total

NO

Total

NO

/$ance &::,:$C.$% &C&,2$$./ :%,$/2.C/ :%.$

etroceso &C3,$:2./D &/3,%D3./ :$D,:%C.2& :$.D:

Figura . alance erosióndepósito4 retroceso de la margenderec+a ! a$ance de la margen i)*uierda.

Figura 7. alance erosióndepósito4 retroceso de la margeni)*uierda ! a$ance de la margen derec+a.





(n cambio, las Figuras 3 y 2 presentan las tasas de avance yretroceso en una misma margen, graficadas contra el

cadenamiento. (n dichas figuras se aprecian algunos picos bastante pronunciados, los cuales, para el presente caso deestudio, generalmente est4n asociados con disminuciones de lacurvatura de los meandros por la evolución de los mismos. (n

efecto, cuando la corriente de un río empie)a a erosionar la

orilla exterior de una curva, disminuye el radio de curvatura, y puesto que el ancho permanece casi constante, la relación r/b disminuye y la capacidad erosiva aumenta *a)a y 7arcía,

&22D'. (sto se traduce en un retroceso progresivo de las orillasexteriores, acompaado de un avance de las orillas interiores,hasta que se produce el estrangulamiento del meandro. (nnuestro tramo de estudio, el retroceso ha predominado en la

margen i)quierda, mientras que en la margen derecha ha sidoel avance el proceso predominante. (sto se puede notar en lasFiguras &% y &&, en las cuales se muestran las 4reasacumuladas de corrimiento para las m4rgenes i)quierda y

derecha. !icho predominio del retroceso en la margeni)quierda, y del avance en la margen derecha, ha significado

un despla)amiento general del tramo de estudio en el periodo$%%%$%%C.

Figura 5. Tasa de Corrimiento ,argen erec+a (mts6año

Figura . Tasa de Corrimiento ,argen -)*uierda (mts6año

Figura 10. 8reas acumuladas de corrimiento ,argen -)*uierda(m26año

Figura 11. 8reas acumuladas de corrimiento ,argen -)*uierda(m26año

(n las Figuras &$& se aprecian ortofotos del ao $%%C, querepresentan algunas )onas de interés dentro del tramo deestudio. Los polígonos de color a)ul corresponden a la

intersección de los polígonos que marcan las posiciones delcauce en los aos $%%% y $%%C, los polígonos de color rosadosealan las )onas de erosión, y los polígonos de color verderepresentan a las )onas de depósito. (n particular, las Figuras

&:& muestran las )onas donde se presentaron los mayores

picos que se aprecian en las Figuras 2 y &%.

La Figura &$ est4 situada en la ?olonia 7aviotas 5ur, 5ector

*onal y 5ector ?oquitos de la ciudad de +illahermosa. 5obrela margen i)quierda, en el extremo inferior i)quierdo de lafigura, se observa la confluencia del río 0ichucalco. (n ambascurvas de la figura se muestran los polígonos de erosión sobre

el extradós de la curva y los polígonos de depósito sobre elintradós.

(n la Figura &: se puede apreciar la evolución del meandro

locali)ado en la 8anchería >orno Largo, mismo que es





vulnerable de sufrir un corte, present4ndose un avance sobre lamargen derecha de :./ mtsMao y un retroceso en la margen

i)quierda de :.3/ mtsMao.

0or su parte, la Figura &/ muestra una sección del cauce delrío donde se identificó un proceso de rectificación natural. (n

esta parte del tramo de estudio se tuvo una tasa de retrocesosobre la margen i)quierda de $.D mtsMao y una tasa deavance sobre la margen derecha de $.$3 mtsMao.

Finalmente, la Figura & corresponde al an4lisis delcorrimiento marginal en las cercanías de la +illa 0arrilla ta5ección y de la 8anchería (l ?enso. (n dicha figura seobserva un meandro que ha experimentado una rotación

considerable y que se encuentra próximo a su corte. (n esta)ona se presentaron los mayores corrimientos marginales detodo el tramo de estudio, con un avance de la margen derechade .3 mtsMao y un retroceso de la margen i)quierda de /.&D

mtsMao.

Figura 12. /nálisis del corrimiento marginal locali)ado en lacolonia 9a$iotas 'ur.

Figura 13. /nálisis del corrimiento marginal locali)ado en la 6aTorno :argo.

Figura 1". /nálisis del corrimiento marginal locali)ado en la ;illa<arrilla.

Figura 1%. /nálisis del corrimiento marginal locali)ado en la ;illa<arrilla %ta sección ! 6a =l Censo.

Conclu$ione$

?on la metodología descrita en este trabajo es posibledeterminar los corrimientos marginales de avance y retroceso,

pudiéndose identificar )onas de erosión y depósito, así comolas tendencias de despla)amiento de un cauce. (stainformación nos permite identificar )onas vulnerables, como

poblaciones e infraestructuras, y tomar medidas pertinentes,

como la reubicación y el reordenamiento territorial. 5i bien el presente trabajo se limita a identificar )onas de erosión y

depósito, puede ser complementado con futuros estudios querelacionen el corrimiento marginal con características del

cauce y de la llanura de inundación. ?abe sealar que el presente estudio es pionero en la región, ya que es apenas elsegundo de su tipo en implementarse en >abasco, después delde 7on)4le) +illarreal $%&$', y es el primero que se reali)a

para el río de la 5ierra.





Re%erencia$

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Resumen

Usualmente la captación y almacenamiento de agua de lluviase analiza y se aplica desde un enfoque de abastecimiento paralocalidades marginadas a nivel vivienda rural o de pequeñossistemas comunitarios; la aplicación de grandes sistemas

productivos y de importantes sistemas de abrevadero aun estándescartadas aparentemente por los altos costos dealmacenamiento. Sin embargo, los últimos sistemas de

captacion de agua de lluvia para invernaderos y su operación propuestos por el !"# y la U#$, mediante de megacisternasde almacenamiento muestran que su aplicación es altamenteviable tanto tecnica como económica y socialmente. %aciendoun análisis de los costos de instalación y operación de estossistemas comparados con los tradicionales de bombeo se &ademostrado que es mas económico, la instalacion de unsistema de alta productividad 'agricultura protegida(, mediantela captación de agua pluvial que un sistema de bombeotradicional de fri)ol y ma*z. #demas, se demuestra tambienque la aplicación de estos sistemas constituyen una alternativareal para dar oportunidad que los acuiferos se recupen.

+a razón por la cual resulta altamente viable la aplicación deestos sistemas de captación y almacenamiento de agua de

lluvia para diferentes usos se debe a que el costo dealmacenamiento es del orden de - cvs './- US0(, el litroalmacenado, considerando que los usuarios ponen la mano deobra. 1sto se &a logrado por la U#$ y el !"# mediante la

propuesta tecnológica de una cisterna cil*ndrica tipo capuc&icocuyo poceso constructivo y materiales usados la &acenaltamente económica. 1n este sentido un analisis comparaticode costos de cisternas cilindricas muestra que cualquier otrotipo resulta antieconómica, como la propuesta por la 2#3cuyo costo de construcción es de un peso por litro almacenadocomo m*nimo.

Palabras clave

4aptación y almacenamiento de agua de lluvia, recuperaciónde mantos acu*feros, agua de lluvia para invernaderos,5ecuperación ambiental de cuencas.

Introducción

1n !67ico, como en todos los pa*ses, el agua constituye unelemento que determina en gran medida el buenfuncionamiento de los sistemas productivos e influye, almismo tiempo, en la calidad de vida de sus &abitantes. Sin

embargo, la disponibilidad de agua por &abitante tiende a unareducción notoria en los pró7imos veinte años y se tornarádefinitivamente cr*tica en los años subsecuentes, si no setoman medidas preventivas drásticas '8ali, /(. +a cantidadde lluvia captada en las zonas áridas representa menos del 9

por ciento de la precipitación total del pa*s, razón por la cualse constituyen como zonas vulnerables a ciertos impactos

producidos por sequ*as y la ba)a eficiencia del agua'4astorena, et al., /:<(.

+a dotación mundial de agua utilizable para fines&umanos y la capacidad de reponerla se están reduciendoaceleradamente, al mismo tiempo se están volviendo

pro&ibitivos los costos de captar y transportar el agua &astadonde se le requiere. 1sa perspectiva puede verse como unaamenaza apocal*ptica, pero lo cierto es que ya muc&os pueblosen el mundo se e7tinguen o dispersan por falta de acceso alagua. +a magnitud y caracter*sticas del problema e7igen latoma de decisiones individuales y colectivas, para adoptaralternativas tecnológicas que permitan incrementar ladisponibilidad de agua en los &ogares y me)orar su usodom6stico; esto mediante la captura de agua de lluvia de lostec&os y su almacenamiento en cisternas '2#3, (.

+os pobladores de las regiones áridas y semiáridassiempre &an buscado alternativas que pudieran solucionar el

problema eterno de la falta de agua para consumo &umano. 1sas* como a trav6s de la &istoria el &ombre &a encontradoformas ingeniosas para abastecerse de aquella en pos de susupervivencia.

1n las regiónes que conforman las zonas áridas ysemiáridas de !67ico, e7isten personas que sufren de sed omueren de enfermedades gastrointestinales por consumir lasúltimas porciones de agua de la más *nfima calidad de unestanque, incluso se ven en la necesidad de competir con elganado por el vital l*quido. 1sta es una realidad que ya no

puede tener cabida en nuestra sociedad. 1n muc&os casos lasaguas subterráneas tienen una muy alta concentración de sales,

por lo que resulta imposible usarla para consumo &umano y pecuario; debido a ello, en los últimos años se &a abastecido parcialmente a los &abitantes de esas zonas por medio de

camiones cisterna, con costos muy elevados '43=#$# >(.1n !67ico, el agua almacenada en depósitos artificiales fueutilizada en tiempos precolombinos para irrigar cultivos enáreas pequeñas. 1n zonas arqueológicas de la pen*nsula de?ucatán, as* como en @oc&icalco, !orelos, desde el año >a.4. se emplearon sistemas de captación conocidos comoc&ultus, los cuales tuvieron la función de recolectar el agua delluvia de los patios y conducirla mediante canales a depósitosconstruidos con piedra para usarse despu6s '2#3, (.Una alternativa que no se &a e7plotado a plenitud y que esaltamente viable para disponer del l*quido es la captación de

LA CAPTACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE A!A DE LL!"IA# !NA

ALTERNATI"A PARA LA REC!PERACIÓN DE MANTO$ AC!%&ERO$'

8arrios 0om*nguez A. =atividad/, !o)arro 0ávila 2rancisco/, Barc*a C. =a&ún

Aúnez 2erreira %ugo 1/

/Universidad #utónoma de $acatecas. Aard*n Auárez =o. /9, 4ol. 4entro, $acatecas, $ac.nstituto !e7icano de "ecnolog*a del #gua. Daseo 4uau&ná&uac =o. <-> 4ol. Drogreso, Aiutepec, !orelos.

)natibdEya&oo.com , mo)arroFfrEya&oo.com.m7 , na&ungEtlaloc.imta.m7





agua de lluvia. +as razones fundamentales son la &istóricae7plotación de acuiferos para abastecimiento y la falta detecnologia económica y ecológica apropiada para la captacióny almacenamiento. Sin embargo, en los últimos oc&o años se&an logrado avances importantes en el desarrollo detecnolog*as para la captación de agua; tecnolog*as quecumplen de modo cabal con los requerimientos de seguridad

&idráulica, estructural y ambiental, por lo que pueden seraplicadas masivamente en el pa*s. +a tecnolog*a fuedesarrollada por el nstituto !e7icano de "ecnolog*a del #gua

y la Universidad #utónoma de $acatecas, instituciones que laemplean e7itosamente en 4&i&ua&ua, 1stado de !67ico,Buerrero, !ic&oacán, !orelos y San +uis Dotos* '8arrios,(. Su uso se sigue e7tendiendo de manera rápida.

Se puede decir que captar el agua de lluvia tiene grandesfortalezasG

a( 1s agua libre en propiedad y libre de contaminantesnocivos para la salud, antes de caer al suelo.

b( Se cuenta con la tecnolog*a para la construcción dealmacenamientos económicos, &idráulicamente seguros yestructuralmente confiables.

c( se &a desarrollado un sistema de informacióngeográfica para que los presidentes municipales e incluso losencargados de las comunidades puedan seleccionar lascapacidades de los almacenamientos o las áreas de captación,sin desarrollar estudios &idrológicos espec*ficos, largos ycostosos '!art*nez, :( y '2ernández, /(.

#simismo, aporta granders beneficios tales comoGe( Droporcionar me)or calidad de vida a las familias y

generar una nueva cultura en el aprovec&amiento y cuidadodel agua en las generaciones futuras.

f) Abastecer a las localidades rurales, a los

invernaderos, al abrevadero y a la industria con agua de

lluvia, evita la perforación de pozos y la explotación de

mantos acuíferos, lo que contribuye al mejoramiento

ambiental. Ademas,

g) Permite contar con agua, sin la necesidad de

extraerla del acuífero, lo que posibilita su recuperación yrecarga.

Ob(etivos

1n la actualidad el abastecimiento de agua, en calidad ycantidad, es uno de los principales problemas que aque)a alestado, por lo que es de vital importancia e7plorar, desarrollare innovar alternativas de abasto de agua, tanto en zonas ruralescomo urbanas.

3b)etivo general

/.1stablecer sistemas productivos cuyo abastecimiento principal sea la captacion de agua de de lluvia, con el fin

principal de reducir la e7plotación de mantos y con ello permitir la recuperación de mantos acuiferos.

. 4rear la infraestructura para permitir un mane)o sustentablede los acu*feros del estado de $acatecas.

)reas de a*licación

0ic&o sistema de captación de agua puede emplearse en todoel estado, en espec*fico en la región de los seis acu*feros.

ncluso puede contribuir a solucionar el minado '>--. mill dem>(, sin tener que desarrollar grandes planes y programas deest*mulos, como el de la energ*a el6ctrica y otros; con ello sea&orrar*an más de millones de pesos al año por esteconcepto. +o más relevante es que ayudar*a a tener un mane)osustentable en la e7plotación de los seis acu*feros.

Dara ambos proyectos se firmaron 4onvenios 1spec*ficos de4olaboración, con la Universidad #utónoma de $acatecas'U#$(, por contar entre otras cosas, con la e7periencia y

prestigio en el desarrollo y transferencia de tecnolog*asapropiadas en medios rurales, en vivienda y en comunidades.

Metodolo+,a

1l !"# encarga a la U#$, diseñar, constrir y operar unsistema de captación pluvial con fines del establecimiento deun sistema productivo a trav6s de megacisternas y agricultura

protegida mediante invernaderos. Dara elloG

• Seleccionar un sitio del semidesierto zacatecano de fácilaccesibilidad.

• dentificar un beneficiario con plena vocación de producciónde campo y con inter6s en instalar la tecnolog*a dealmacenamiento e invernaderos.

• 0iseñar la megacisterna, el invernadero y el sistema deriego.

• "ransferir el paquete tecnológico consistentes enGconstrucción de dos megacisternas capuc&inas de - m> ,dos invernadero de / m y sistemas de riego con "02.

• 3peración de los invernaderos por tres años consecutivos• 1valuación de resultados

1n la figura / se ilustra una planta de dos cisternascirculares y sendos invernaderos de / m, uno consubirrigación y otro con riego con "anque de descarga de

fondo '"02(.

ig. !."ista en planta de invernaderos y cisternas de la

pimienta, #ac.

Cisterna cil,ndrica ti*o ca*uc-ino

+a propuesta de cisterna, cuya vista en planta y perfil semuestra en la figura , es de tipo cilindro de gran diámetro,con contrafuertes; fue diseñada considerando el empu)e&idrostático sobre los contrafuertes y las paredes.Dara seleccionar la separación mas conveniente de loscontrafuertes desde el punto de vista estructural se analizaronvarias separaciones sometidas al empu)e &idrostáticoutilizando el softHare 5#! #0C#=41 obteniendo lasdeformaciones al centro entre contrafuerte y contrafuerte.





Se seleccionó aquella que resultó con cero deformaciones,considerando que la pared de la cisterna debe ser r*gida paraevitar el agrietamiento. 0ebe notarse que los contrafuertescontrarrestan el empu)e &idrostático cuando la cisterna estallena pero tambi6n mantiene fi)a la pared cuando esta se vac*a,evitando con ello el colapso del muro debido a las llenadas yvaciadas rápidas.

5especto del acero de refuerzo, se utilizó malla electrosoldada del número I y del número 9 para el análisis y, enfunción de los resultados del análisis de esfuerzos, aceptandoigualmente cero deformaciones, se seleccionó la malla demayor diámetro, esto es, la del número 9.

0e esta manera, tanto el anillo como los contrafuertes tienenrefuerzo de acero mediante la malla del número 9.

gualmente, la losa de piso resultó de I cm de espesorconsiderando una carga &idráulica de .> m, para unacapacidad del suelo de al menos .- tonJm.

+a tapa de la cisterna consiste en losa de 9 cm de espesor,considerando que solo tiene la finalidad de cubrir al agua y

proporcionar mayor rigidez a la parte superior del muro de lacisterna.igura $. Planta y corte de una cisterna de %&& m'.

Construcción de cisternas de .// m0

de ca*acidad

1n la figura se muestra un esquema de la cisterna de -m>, cuyos datos y dimensiones son los siguientesG

0iámetro de la cisternaG /I. m.0iámetro &asta el anillo de refuerzo, malla del número 9G/I.<<m0iámetro que incluye / m adicional de losa de fondo para lafi)ación de contrafuertesG /.<< m

#ltura de nivel del agua. .> mColumen almacenadoG -> m>5adio para la distribución de columnasG 9. m

=úmero de columnasG en el c*rculo interior y una al centroSeparación de columnas en todos sentidosG 9 m#ltura de las columnasG > m

=úmero de contrafuertesG

Cantidades de materiales 1 costos

1n la tabla / se muestran las cantidades de materialesutilizados en una cisterna de - m>, as* como el costo de lamisma con precios al /.

(abla !. antidades de materiales y costos

antid

ad

*nida

d

+escripción Preci

o *.

-)

mporte

-- Dieza +adrillo'/9797- cm(

/.- <-

> 8ulto 4emento / >

9 m 4oncreto premezclado

/ 9

/ m Brava > I

m #rena > 9I

- Dieza Carilla de>J<K

/ -

- Lg #lambrerecocido

9

: 5ollo !allaelectrosoldad

a M 9

9 >I

< Dieza Sonotubo >de diámetro / :I

Dieza 4astilloarme7 de

/-7

/- /-

/ Dieza Cálvula demariposa IK

>- >-

/ Dieza "apa registro 9< 9<

/ "ramo "ubo de DC4' Dulgs(

> >

/ Dieza =iple '-Dulgs.(

/- /-

/ +ote Dintura / 8ulto 4al - -

osto total de materiales -!'/,0$&.

&&

1l costo total de una cisterna de - m> en monedaestadounidense, al tipo de cambio al mes de )ulio del / esde /,/.<I US0.





+a metodolog*a de construcción de cisternas tipo capuc&ino para la cosec&a de agua fue planteada por 8arrios en - y. Su desarrollo pretende me)orar el m6todo de la 2#3

puesto que el te)ido de la malla de gallinero es complicado ylento, lo que &ace más costosa su construcción. 1l murocapuc&ino, que sólo sirve de cimbra, se coloca, ba)o lametodolog*a propuesta, en muy poco tiempo 'treinta minutos

para una cisterna de // mil litros(, aún cuando la cisterna seagrande '> &oras para una cisterna de - m>(, se procede deinmediato a los acabados interno y e7terno de la cisterna. 1ncambio, la malla de gallinero se coloca en no menos de dosd*as por un grupo de cinco personas.+a metodolog*a se &a validado en campo en $acatecas yvarios estados de la república a trav6s de la construcción deunas cisternas de // mil litros, para uso unifamiliar; - de- mil para abastecimiento en escuelas; I de / mil paraconsumo de agua purificada en las localidades; de - mil

para invernaderos de / mil m cada uno; y una de un millón delitros para consumo &umano en comunidades. "odas ellas &antenido un funcionamiento satisfactorio. #demás de la cisternatipo cilindro capuc&ino se desarrolló una metodolog*a sencillay rápida para la construcción de la tapa, en la que se evita lacimbra aprovec&ando que todos los refuerzos de acerotraba)an a tensión, ademas se &ace uso de equipos y materialese7istentes en el mercado.+as áreas de aplicación van desde la cisterna más pequeña,

que abastece de agua a nivel de una familia rural para todossus usos '/ m> apro7imadamente(, suministra a localidadescompletas y a núcleos de producción en invernaderos. 1seconómicamente viable dado el ba)o costo de almacenamiento'veinticinco centavos por litro o menos para cisternas decapacidades superiores a un millón de litros(.

Resultados

1n la comunidad +a Dimienta del municipio de $acatecas, laU#$ desarrolló el traba)o de trasferencia de tecnolog*a de

captación de agua de lluvia para el riego del cultivo deltomate. Se construyeron dos cisternas de - m> '2igura /(, para abastecer dos invernaderos cultivados de )itomate'2iguras > y 9(. +os datos de ambos almacenamientos sonGárea de la cisterna '9 m(, volumen esperado '- m>Jaño(,área del invernadero '/ mil m(, cultivo 'tomate ro)o(, costototal de inversión '> mil pesos( y )ornales por d*a '9(.

ig. '."ista de la isterna de %&& m' e invernadero

ig 0.1isteman producción de jitomate bajo riego con agua de

lluvia

Producciones alcan2adas 1 vol3menes ca*tados

1l sistema se terminó de construir en )unio de :, por lo quealmacenó agua del ciclo del mismo año y las lluvias ocurridasen febrero de /. Se inició el ciclo vegetativo del )itomateen mayo de /. +os resultados de ese año de operaciónfueron los siguientesG"irante de agua inicialG ./ m"irante al final del cicloG /./ mDroducción finalG > tonJ%a.

+os resultados de // fueronG0urante el // las cisternas se mantuvieron en enero con untirante de /./ m sin embargo, de nueva cuenta se presentaron

precitaciones en febrero de este año alcanzando un tirante de/.: m. +os resultados fueron."irante al inicio del cicloG /.: m"irante al final del cicloG /. mDroduccionG 9 ton J%a 'fueron producciones al < de nov de//, d*a en que se interumpió el ciclo por fuerte &elada(.+os resultados del / fueronG"irante al inicio del cicloG /. m"irante al /9 de septiembre de /G/. mDroducción al /9 de sep. de /G /< "onJ%a 'falta la producciónde octubre, noviembre y diciembre(.4on los resultados anteriores se estimá una producción

promedio en los tres años de > "onJ%a.





2a captación de agua de lluvia y los acuíferos de #acatecas

# continuación se analiza la venta)a que tendr*a sobresistemas tradiconales de bombeo en cultivo de fri)ol y ma*z, sise implementa un programa de captación de agua de lluvia

para sistemas productivos en invernadero a nivel de cuenca

&idrológica. +o anterior con el inter6s de ver el impacto quetiene la implementación de sistemas de captación de agua delluvia para sistemas productvios en ambiente controlado.

Se compara la producción de los cultivos de fri)ol y ma*zregados con agua del subsuelo con el sistema de bombeo,respecto a la producción del cultivo del tomate, con el sistemade cosec&a de agua de la pimienta, $acatecas. 1n la tabla / see7ponen las caracter*sticas de ambos sistemas. 1n conclusión,la producción por unidad de superficie es de . NgJm con el

primero y de >- NgJm con el segundo; la inversión en el costototal de energ*a el6ctrica es de < mil pesos con subsidio y de- mil pesos sin subsidio; la productividad del agua esperadaes de O. a O.-: PJm> con el primero y de -.< PJm> conel segundo; por último, el consumo de agua es de - mil <m>J&a con el primero y de sólo I m>J&a con el segundo.

(abla $. omparación de resultados entre una parcela con pozo y

un invernadero con agua de lluvia.

4aracter*sticas Sistema #ctual deDroducciónO

bombeo

Sistema de4osec&a de aguaO

invernaderoBasto

'lJs(Jvolumen- I m

Superficie ba)oriego 'm(

, /

4ultivo '&a( / de ma*z y / defri)ol

"omate

Droducción 'ton( /9 >

ngreso bruto 'P( /,. /9,.4osto de energ*a'PJ&a(

<,.

AornalesJ&a : 9<Columen m -,<J&a I

Droductividad'PJm>(

O. y O.-: 'consubsidio a la

energ*a el6ctrica(

/:>

Según datos de S10#B53 'Secretar*a de 0esarrollo#gropecuario de $acatecas(, e7isten /: pozos en los seisacu*feros de $acatecas, muc&os de los cuales tienen gastosinferiores a m>Js y con altos niveles p*ezom6tricos. 4on losresultados del sistema de captación para invernaderos antesdescrito, se puede decir que es altamente factible implementar

sistemas similares en estos pozos y norias del acu*feromismos que permitir*an mitigar la e7plotación y permitir larecarga de los acu*feros.

Si se consideran únicamente - pozos 'todos con unaconcesión de I mil m>J%a y se asume que cada uno riega en

promedio &a, se tendr*a un a&orro de > mill de m>. Siademás se toma en cuenta que la mayor*a de los pozos selocalizan en la zona donde los niveles piezom6tricos sonmayores, podr*a valorarse establecer este sistema en otros

pozos; si se sabe que 6stos riegan en promedio - &a, el

volumen a&orrado ser*a de /- mill de m>. 1sta pol*ticatendr*a tres restriccionesG /( que disminuyan a mil las / mil&a que se cambiaron de la producción de básicos a &ortalizas,esto a causa de las condiciones de competencia por el mercadoy los precios; ( que en los años con precipitaciones menoresde 9- mmJaño se requerirá bombear del pozo el agua quefalta, para tener suficiente para la producción de las &ortalizas;

y >( que los usuarios beneficiados con ese sistema continúenrecibiendo los est*mulos de Drocampo y otros.

Dor otra parte, los a&orros estimados por concepto deenerg*a el6ctrica son de > mil /- LQJ&a para básicos y - milLQJ&a para &ortalizas. Si se contemplan tales valores sea&orran en promedio, por consumo 'básicos y &ortalizas( deenerg*a el6ctrica, 9 mil - LQJ&a. 1n caso de que la superficiede ,- &a cambiara de sistema de bombeo a cosec&a deagua, se estar*a &ablando de alrededor de :. millones de LQ.Si a la 4omisión 2ederal de 1lectricidad le cuesta /. pesos

producir un LQ, el a&orro ser*a de ///.> millones de pesos; eldoble de lo que se invierte en la modernización de lainfraestructura de riego, que es de I millones de pesos poraño; y un tercio de lo que la S#B#5D# invierte en el programade energ*a el6ctrica. Se podr*a iniciar el programa de cosec&ade agua estableciendo ese sistema en >/ pozos. 0ebeconsiderarse que en ellos la superficie es menor o igual a &a.+a inversión vendr*a de los a&orros de energ*a el6ctrica si elcosto por el sistema es alrededor de > mil pesos.

4onclusiones

+a implementación e7tensiva de los sistemas de captación deagua de lluvia propuestos en las cuencas de los seis acu*feros,dará pie para la formación de una nueva generación de&abitantes con una me)or cultura del aprovec&amiento ycuidado del agua, con conciencia de la necesidad de recarga delos acu*feros sobree7plotados y con una buena percepciónsobre la importancia de la conservación de los recursos

naturales para la sobrevivencia de las futuras generaciones.0ebido a las condiciones cr*ticas de sobree7plotación de losacu*feros de $acatecas, es urgente emplear modelos de

producción altamente rentables y eficientes, como losinvernaderos, de manera que se desarrolle una nueva culturaagr*cola en el estado; de no ser as*, serán pocas las

posibilidades de disminuir el abatimiento de los acu*feros einevitablemente se llegará al desastre social y ecológico porfalta del l*quido.

Si se retoman los a&orros de agua generados por noestablecer segundos cultivos y por no incrementar la superficiecuando se cambia de sistema de riego, as* como los estimadosal cambiar de sistema de bombeo al de cosec&a de agua, losa&orros ser*an del orden de 9 mill de m>, por lo que elminado ser*a de tan sólo //> mill de m>.

1n resumen, la captación de agua pluvial para lareconversión de los sistemas de bombeo para el riego de

parcelas en los acu*feros estudiados puede resultare7tremadamente ben6fica, ya que se evitar*a parte de lae7plotación del agua del subsuelo. +o anterior permitir*a larecuperación de los niveles piezom6tricos, además dar*aoportunidad a los productores de riego de iniciarse como

productores de &ortalizas ba)o invernadero que, como ya sedi)o, de)an mayores utilidades y demandan más )ornales que





los cultivos básicos. 4on estos dos conceptos se aumentar*anlos ingresos de los productores y se generar*an más empleos.

88+3B5#2R#

#naya, B. !., 'I(. Sistemas de captación y

aprovec&amiento del agua de lluvia para comunidadesmarginadas, 4entro nternacional de 0emostración y4apacitación en #provec&amiento del #gua de +luvia,!67ico Da*s.8arrios, 0. =., '(. !anual de 4onstrucción de 4isternastipo 4apuc&ino, Universidad #utónoma de $acatecas,nstituto !e7icano de "ecnolog*a del #gua, !67ico.8arrios, 0. =., '-(. !emorias de la 5eunión =acional de"ecnolog*as #propiadas, 1ditorial, !orelia.8arrios, 0. =., '/(. !anual de construcción de 4isternastipo 4apuc&ino de Bran 4apacidad, Universidad #utónoma de$acatecas, nstituto !e7icano de tecnolog*a del #gua,!67ico.8ali A., '/(. =uestro !67ico Tde veras se secaV, 5evista!67ico 0esconocido, número :-, año @@C.

4astorena B. S., 2lorescano !. 1., Dadilla 5. B. y 5odr*guezU. +., '/:<(. #nálisis &istórico de las sequ*as en !67ico,4omisión Dlan =acional %idráulico, Secretaria de #griculturade 5ecursos %idráulicos, !67ico.

43=#$#. >. HHH.conaza.gob.m7. 4onsultada en /,

!art*nez, 4. 0., '/(. Sistema de información geográficocomo &erramienta para la captación de agua de lluvia, confines de abastecimiento, "esis de !aestr*a, Universidad#utónoma de $acatecas, !67ico.2#3. '(. Sistemas de captación y almacenamiento deagua en el &ogar. 2ood and #griculture 3rganization of t&eUnited =ations, 5oma, talia.5ei), 4., !ulder, D. and 8egemann, +., '/:<<(. Qater

&arvesting for plant productionV, Qorld 8anN "ec&nicalDaper, =o. :/.





RESUMEN

En la ciudad de Ensenada, Baja California, se ha tratado elagua residual para sanear la bahía, principalmente, y en menor

proporción para regar áreas verdes. Por tal raón, los procesosde tratamiento aplicados sobre al agua en las plantas de laciudad no son suficientes para !ue el agua sea factible para elconsumo humano. "as # plantas de tratamiento con !ue cuentala ciudad para tratar el $%%& de las aguas residuales son' El

(aranjo, El )allo, El *aual, (oroeste y +ogares del Puerto."as cuales trataron un volumen de agua de aproimadamente$-. hm/ durante el 0%$$. El agua !ue se obtiene de estetratamiento puede reutiliarse de una manera más directa parala población de Ensenada, por ejemplo, si se envía a las onasde etracción actuales podría considerarse como una opción

para enfrentar la escase de agua potable. En el presentetrabajo se propone un proyecto de impulsión, conducción yalmacenamiento, cuyo criterio de aceptación es la factibilidadt1cnica y económica del mismo. 2e esta manera el agua tratada se conducirá a la ona del 3alle de )uadalupe con lafinalidad de !ue se utilice en la recarga artificial de su acuífero.4ediante la recarga del acuífero se tendrá mayordisponibilidad de agua, lo cual beneficiará de manera directa atoda la ciudad de Ensenada. "a metodología mostrada en estetrabajo podría aplicarse en otras cuencas con clima semiárido,donde las necesidades de la comunidad y las condiciones delas plantas de tratamiento sean similares a las consideradas enesta investigación.

PALABRAS CLAVE: Ensenada, acuífero, conducción por bombeo, agua tratada.

LÍNEA DE IMPULSIÓN DE AGUA TRATADA PARA LA RECARGA ARTIFICIAL DEL ACUÍFERO, DESDE EL SAUZAL HASTA EL VALLE DE GUADALUPE, BAJACALIFORNIA

INTRODUCCIÓN

En los libros de historia universal se ha aprendido !ue como producto del conocimiento de las propiedades del agua se hamodificado la manera de vivir en este planeta. "a vidasedentaria se desarrolló debido al dominio de la agricultura yla ganadería, ambas dependientes de este lí!uido. 5ambi1nsabemos !ue distintas civiliaciones prosperaron debido a suubicación geográfica, la 4esopotamia con los ríos 5igris y6ufrates, Egipto y el (ilo, )recia en el mar Egeo y losromanos con el mar 4editerráneo, por nombrar algunos. Estasciviliaciones se beneficiaron de cuerpos de agua, como lagoso ríos, !ue les permitieron suministrar el vital lí!uido pararealiar las actividades diarias y para obtener cosechassuficientes para su población7 y mares, !ue les permitierondesarrollar el transporte y el comercio."as grandes poblaciones no presentaban un problema deabastecimiento, pero sí de calidad. El agua ocasionaba !ue setransmitieran enfermedades, ya sea por la falta de un sistemade alcantarillado adecuado o por el vertido directo de la mismaen las fuentes de abastecimiento."a tecnología ha permitido agiliar los procesos industriales,lo !ue significa mayor volumen de producción y por lo tantomayores insumos, entre los cuales se encuentra el agua. Enresumen, el uso del agua a nivel mundial se podría englobar entres actividades' agrícola, industrial y urbana.Con el paso del tiempo y el crecimiento significativo de la

población en los 8ltimos % a9os, el problema se haconvertido, ahora sí, en el abastecimiento. Eiste un gran

n8mero de regiones del planeta, !ue no cuentan conabastecimiento constante de agua, mientras !ue en otras, si nose hace algo al respecto, estarán en la misma situación.:lgunas de las medidas !ue se realian en el mundo paraaumentar el suministro de agua a la población son por ejemplo're8so del agua, la cual se puede desarrollar mediante eltratamiento de las aguas residuales7 la recarga artificial deacuíferos, y la construcción de desaladoras. Estas alternativas

presentan ventajas y desventajas, entre las cuales se puedemencionar' para la recarga de acuíferos mediante la inyección

LÍNEA DE IMPULSIÓN DE AGUA TRATADA PARA LA RECARGA ARTIFICIAL DEL

ACUÍFERO, DESDE EL SAUZAL HASTA EL VALLE DE GUADALUPE, BAJA

CALIFORNIA ;igueroa (89e, :lejandro$, Campos )aytán, <os1 =ub1n$, +errera >liva, Claudia *oledad0,

Correa 2ía, ;elipe/ y 4orales (ava, <os1 )ustavo$

$;acultad de ?ngeniería, :r!uitectura y 2ise9o, @niversidad :utónoma de Baja California, Am $%/ Carretera5ijuanaEnsenada sn, @nidad @niversitaria, Ensenada, BC, 41ico, %$ DF $-///.

alejandrofigueroanuneGyahoo.com.m7 rcamposGuabc.edu.m7 jgmnavaGuabc.edu.m.0;acultad de ?ngeniería y (egocios *an Huintín, @niversidad :utónoma de Baja California, @nidad *an

Huintín, Carret. 5ranspeninsular Am. $I%.0, Ej. Padre Aino, C.P. 00J/%, 5el. %$ D$F $#/J/J, *an Huintín,Ensenada, BC, 41ico. cherreraGuabc.edu.m.

/;acultad de Ciencias 4arinas, @niversidad :utónoma de Baja California, Am $%/ Carretera 5ijuanaEnsenadasn, @nidad @niversitaria, Ensenada, BC, 41ico, %$ DF $-J%#. fcorreadiaGgmail.com





con agua tratada, Kde dónde vendría el agua !ue se tratará, siel problema !ue se tiene es el abastecimientoL7 para ladesaladora Kes económicamente costeable para la localidadL,Kno contiene más contaminantes el agua de mar !ue el agua

residual, lo cual implicaría mayor tratamientoL, y para el aguatratada Kcómo utiliar agua !ue contiene tantas enfermedadesL.Este tipo de interrogantes han inspirado diversasinvestigaciones, tal como la !ue se presenta en este documento.

El Agua en M!"#$

2esde $JJ- 41ico se ha dividido para el estudio,administración y preservación de las aguas nacionales en $/=egiones +idrológicas:dministrativas D=+:F, las cualesestán dirigidas por la Comisión (acional del :guaDC>(:)@:F. "as =+: son'?F Península Baja California7 ??F (oreste7 ???FPacífico (orte7?3F Balsas7 3F Pacífico *ur7 3?F =ío Bravo7 3??F CuencasCentrales del (orte7 3???F "erma*antiagoPacifico7 ?MF

)olfo (orte7 MF )olfo Centro7 M?F ;rontera *ur7 M??FPenínsula de Nucatán y M???F :guas del 3alle de 41ico.Eisten diversos factores !ue intervienen en la disponibilidaddel agua en el país y la región, por ejemplo la situación de las

precipitaciones, se estima !ue en el país anualmente las lluviasgeneran $,IJ miles de hm/, de los cuales el -/.$& seevapotranspira, regresando así a la atmósfera, 00.$& escurre

por los ríos y arroyos, y .I& recarga los acuíferos alinfiltrarse DC>(:)@:, 0%$$F.:unado a lo anterior, se sabe !ue las lluvias no son constantesen el a9o, por lo !ue en algunas regiones se torna temporal ladisposición del agua7 además, la lluvia no es e!uitativa entodas las regiones del país.+aciendo un sencillo análisis de la ubicación geográfica de las=+: y las cuencas hidrológicas !ue las componen, surge otro

problema relacionado con el agua' la dificultad de suconducción hasta el punto donde se re!uiere para suutiliación. Para ejemplificar lo anterior consideremos a la=+: M???, :guas del 3alle de 41ico, !ue cuenta con el 0%&de la población del país, pero en su región solo eiste el %.I&del total del agua disponible renovable de toda la =ep8blica4eicana. En contraste, la =+: M?, ;rontera *ur, cuenta conel & de la población y el /& del agua disponible renovabledel país DC>(:)@:, 0%$$F.Cuando se habla de escurrimiento superficial a nivel nacional,es importante mencionar !ue dos terceras partes del volumense produce en los ríos )rijalva@sumacinta, Papaloapan,Coatacoalcos, Balsas, Panuco, *antiago y 5onalá, dicho seade paso, ninguno perteneciente a la región de Baja California.En el marco local, en cuanto a lluvia se refiere, es importante

mencionar !ue la =+: ?, Península de Baja California, cuentacon el promedio anual más bajo del país, de tan solo $Jmm. Comparado con el promedio máimo de $,Imm !ue

pertenece a la =+: M?, ;rontera *ur, se observa !ue este8ltimo es $$ veces mayor !ue el primero. Con base en losdatos promedio de la precipitación en el periodo de $J-$ al0%%%, el promedio anual nacional es de -%mm DC>(:)@:,0%$$F.

P%$&le'()"#a l$#al

En la ona de estudio se presentan situaciones !ue llaman laatención como indicadores de !ue en un futuro no muy lejano

eistirá un problema grave de suministro de agua. Estosacontecimientos, por ejemplo, muestran !ue los /% poos !ueabastecen de agua a la ciudad de Ensenada, ubicados $% en el3alle de )uadalupe, $/ en la ciudad, en 4aneadero y $ en"a 4isión, presentan sobreeplotación y algunos de ellossalinidad inclusive, mientras !ue la población sigue enaumento. "a tasa de crecimiento en Ensenada, seg8n datos delgobierno estatal, es de /.J& anual, con lo !ue, de seguir conesta tendencia, en aproimadamente $I a9os se podríaduplicar la población actual.2el total de acuíferos !ue eisten en el 4unicipio deEnsenada, se identifica a J de ellos con problemas desobreeplotación D5abla ?F.

Tabla I.- Datos de extracción y recarga de los acuíferos con sobre

explotación en el Municipio de Ensenada.: B C 2 E ;

Dhm/ a9oF

0% "a 4isión .# I.-J .$ 0.0J

0%- )uadalupe 0/.J .00 $J.J 0%./0

0%I >jos (egros $J 0-.#$ 0#.# I.#$

0$$ Ensenada /.- $%.## /. .I#

0$0 4aneadero 0%.I /I./- /%. $-.#-

0$ "a 5rinidad 0. 0I.%# 0#.0 /.#

0$J Camal8 /.J $/.J- 0.- $%.%-

00% Colonia 3icente )uerrero $J.# /I.II $#.0 $J./I

00$ *an Huintín $J /$. 0. $0.

: = C":3E 2E" :C@O;E=>7 B (>4B=E 2E" :C@O;E=>7C =EC:=): 4E2?:7 2 3>"@4E( C>(CE*?>(:2> 2E:)@: *@B5E==Q(E:7 E 3>"@4E( 2E EM5=:CC?R(C>(CE*?>(:2> E( E*5@2?>* 56C(?C>*7 ; 26;?C?5D*>B=EEMP">5:C?R(F.

Fuente: Diario Oficial. Comisión Nacional del Agua. (28 de Agosto

de 2008)

@na de las opciones para combatir el d1ficit de aguadisponible en la región y la falta de aprovechamiento del aguatratada, es la inyección de agua tratada mediante la recargaartificial de acuíferos, lo cual derivará, sin duda, en elaumento del volumen de agua disponible con !ue se cuenta

para satisfacer las necesidades de la población.

Z$na *e e+)u*"$

El Estado de Baja California se ubica al noroeste de 41ico,cuenta con una etensión territorial de -$,#.II Sm0, !uerepresenta el /.-& de la superficie del país, y con una

población de /,$##,%-% habitantes, de acuerdo con el censodel ?nstituto (acional de Estadística y )eografía D?(E)?F en





0%$%. Baja California está comprendido por los municipios'4eicali, 5ijuana, 5ecate, =osarito y Ensenada.@no de los escenarios !ue motivan la presente investigaciónes el siguiente. 2e acuerdo con el análisis realiado en el Atlas

de ulnera!ilidad "#drica en $%&ico ante el cam!io clim'tico D?nstituto 4eicano de 5ecnología del :gua D?45:F, 0%$%F,en Baja California durante el periodo de $J$ a $JJ% la

precipitación promedio observada en invierno D2ic;ebF fuede I.$mm, mientras !ue en verano D<un:goF fue de/.%mm, y en promedio anual fue de $/I.Imm. Con baseen los resultados de dicho atlas, se pronostica !ue la

precipitación promedio para el periodo 0%$0%J% Dcien a9osdespu1sF, disminuirá un 0I.-%& en invierno, $/.I%& enverano y 0$.0I& en el a9o. Entre los cambios !ue produce elcalentamiento global y !ue afectan directamente al recursohídrico de la región está el aumento en las temperaturas, !ueen promedio, de $J$ a $JJ% fueron de $/.-TC en invierno,0I./#TC en verano y 0%.-TC anuales, pronosticando para $%%a9os despu1s una variación de U0.JT en invierno, U0.-#T en

verano y U0.JT al a9o. "o anterior, la disminución de laslluvias y el aumento de las temperaturas en el futuro,

pronostican una reducción de entre un $%& a un /%& losescurrimientos superficiales en la región D?45:, 0%$%F,

provocando un aumento en la evaporación de los cuerpos deagua. *i a la situación pronosticada se le agrega !ue en BajaCalifornia de $JJ% a 0%$% aumentó en casi un millón y mediola población, nos damos cuenta !ue el escenario relacionadocon la disposición de agua para satisfacer las necesidades en laregión es desalentador.

En+ena*a

"a ciudad de Ensenada se ubica en las coordenadas de latitud (orte /$T #$V /.JW y de longitud >este $$T /V $J.JW

D;igura $F, aproimadamente a $/% Sm de la frontera norte del país. El 4unicipio de Ensenada cuenta con una etensiónterritorial de #0,I0.% Sm0, la cual abarca aproimadamenteel -/.$/& del Estado, y su población está conformada poraproimadamente , I$ habitantes D?(E)?, 0%$%F. En laentidad predomina el tipo de clima seco a semiseco, conlluvias escasas en invierno D2ic;ebF.

El Saual

El punto de inicio de la línea de impulsión propuesta en esteestudio se localia en la Planta de 5ratamiento de :guas=esiduales DP5:=F El *aual D;igura $F. "a cual está ubicadaen la ciudad de Ensenada, Baja California, 2elegación El*aual, en las coordenadas de latitud (orte /$T #/V %.#W y

de longitud >este $$T $V %.0JW.Con base en la información de la Comisión Estatal de*ervicios P8blicos de Ensenada DCE*PEF, la P5:= El *aualcuenta con las siguientes características' aF Proceso biológicode lodos activados7 bF 2ise9o para tratamiento de barrera total7cF )asto de tratamiento de $0% lps7 dF 2emanda Bio!uímicade >ígeno D2B>#F, con entrada de /% mgl y salida de 0%mgl, y eF *ólidos *uspendidos 5otales D**5F, con entrada de0/J mgl y salida de 0% mgl.

F%an#"+#$ Za%#$ -Valle *e Gua*alu.e/

"a 2elegación ;rancisco Xarco, ubicada en las coordenadasde latitud (orte /0T %#V I.$JW y de longitud >este $$T /V

%.#0W, es el sitio !ue se propone como punto de descarga dela línea de impulsión D;igura $F, el cual se beneficiará con larecarga de su acuífero.

Figura 1. Localiación de la ona de estudio

Es importante se9alar la necesidad de reutiliar el $%%& delagua tratada actualmente. :lgunos indicadores muestran !ueen la ciudad de Ensenada el JJ& de sus habitantes son

beneficiados con el servicio de agua potable seg8n informemensual de 2iciembre 0%$$ de la Comisión Estatal del :guade Baja California DCE:F. :demás, en esta ciudad se cuentacon las siguientes P5:=' $F El (aranjo con capacidad de #%%ls7 0F El )allo con capacidad de 0%% ls7 /F El *aual concapacidad de $0% ls7 F (oroeste con capacidad de 0 ls, y #F+ogares del Puerto con capacidad de I ls. *e hace 1nfasis enel aprovechamiento del agua tratada por lo siguiente, duranteel 0%$$ se captó y trató en las P5:= de la ciudad un volumen





aproimado de $-./ hm/ DCE:, 0%$0F, cuya distribución seaprecia en la 5abla ??.

Tabla II. !olu"en anual de agua tratada por planta durante el#$11

Planta de 5ratamiento 3olumen tratado Dhm/F

El (aranjo $%.

El )allo .J-

El *aual $.%#

Xona (oreste %.J0

4aneadero %.%J

:C@4@":2> $-./

Fuente: eorte mensual Diciem!re 20**. Comisión +statal del Aguade ,a-a California. ($ao de 20*2)

*in embargo, del volumen total de agua tratada solo se

reutilió %.$# hm/

, por lo tanto, !uedaron sin reutiliar $-.Ihm/. 2el volumen reutiliado se obtuvo un importe facturadode Y/IJ,#// por lo !ue el precio por m/ de agua tratada fue deY0.#-.2e los poos ubicados en el sitio de descarga propuesto,acuífero del 3alle de )uadalupe, en el a9o 0%$$ se etrajeron#.- de hm/ DCE:, 0%$0F, siendo este el segundo acuífero masimportante en la ona de estudio para el abastecimiento de laciudad de Ensenada. 4ientras !ue, con base en la informaciónde la CE:, durante el 0%$$ el volumen de abastecimiento delos poos de 4aneadero fue de .I hm/, de la combinaciónde poos en la ciudad y la presa fue de .$# hm/ y $.#J hm/,respectivamente, y ./J hm/ de "a 4isión DCE:, 0%$0F.Es importante mencionar !ue los poos de 4aneadero sonafectados en la actualidad y de manera creciente por la

salinidad debido a la sobreeplotación DCE:, 0%%IF.El volumen total de agua suministrada para satisfacer lasnecesidades de la población de la ciudad de Ensenada en 0%$$fue de aproimadamente 00.0- hm/ DCE:, 0%$0F, del cual,aproimadamente 0%.I hm/ fueron obtenidos de fuentessubterráneas.2urante el a9o 0%$$ se etrajeron del acuífero del 3alle de)uadalupe en promedio un gasto de %.$I m/s DCE:, 0%$0. *ise lleva a la práctica lo propuesto en este trabajo se podríacontar con una línea de conducción de agua tratada !ueaumentaría dicho gasto hasta %.0- m/s. "o anterior,considerando !ue se puede conducir %.$0% m/s de aguatratada de la P5:= El *aual y estimando una p1rdida del 0%&en el proceso de filtración al acuífero, por tal raón el gastoaumentaría en %.%J m/s, lo cual generaría un volumen deagua de /,%0-,# m/a9o. Este volumen es suficiente paraabastecer a aproimadamente //,$-I habitantes por a9o, si seconsidera un consumo de 0#% lhabdía.

C$+)$ *el agua .$)a&le en la #"u*a* *eEn+ena*a

2e acuerdo con la "ey de ?ngresos del Estado de BajaCalifornia, para el servicio medido y de uso dom1stico de

agua potable en Ensenada se establece lo siguiente' Z"osusuarios !ue tengan medidor en la ciudad de Ensenada y áreasconurbadas, causarán mensualmente por cada m/ consumido,en forma escalonada y por cada uno de los rangos, la siguiente

tarifaW D5abla ???F.

Tabla III.- %recios por "& de agua potable consu"ido en laciudad de Ensenada

2e % hasta #m[, cuota mínima. Y%.J0

Por el ecedente de # y hasta $%m[. YJ.$

Por el ecedente de $% y hasta $#m[. Y$%.-0

Por el ecedente de $# y hasta 0%m[. Y$0.%/

Por el ecedente de 0% y hasta 0#m[. Y$I./J

Por el ecedente de 0# y hasta /%m[. Y$J.I/

Por el ecedente de /% y hasta %m[. Y/./

Por el ecedente de % y hasta #%m[. Y/-.%-Por el ecedente de #% y hasta %m[. Y/I.-/

Por el ecedente de %m[. Y/J.0/

Fuente: /e de ngresos del +stado de ,a-a California1 ara el

e-ercicio fiscal 20** (* de Diciem!re de 20*0).

2e tal manera !ue, considerando el valor de 0#% lhabdíamarcado en las normas t1cnicas, el volumen mensual porvivienda Dsuponiendo habitantes por vivienda y $m/ diarioFes de aproimadamente /$m/. Con base en este volumenmensual, se calcula el importe !ue se debería cubrir por cadavivienda promedio'"os primeros #m/ son Y%.J07 mas lo generado por los # m /

siguientes, a YJ.$, acumulan Y-.%#7 mas lo generado por losm/ $$ al $#, a Y$%.-0 por m/, resultarán Y#/.%7 mas logenerado por los m/ $ al 0%, a Y$0.%/ por m/, serán Y%.$#7mas lo generado por los m/ 0$ al 0#, a Y$I./J por m/, el costoserá de YJ$.J#7 mas lo generado por los m/ 0 al /%, a Y$J.I/

por m/, serán YJJ.$#, y finalmente, mas lo generado por el m/

/$, el cual se cobrará a Y/./. El acumulado será un costototal de Y0-.$ por los /$m/ de agua potable, del cual,resultaría un costo promedio por m/ de Y$/.-I.Considerando un costo promedio de Y$/.-Im/ y un volumencalculado de /,%0-,# m/a9o se estima aproimadamenteY$,-$I,//.I de ingresos anuales por concepto de consumode agua dom1stica. Cabe mencionar !ue se ha considerado el

precio por m/ de agua potable en uso dom1stico para elcálculo de la operación anterior. En cambio, si se considerara

el precio por m/

de agua para consumo comercial e industrialel ingreso sería mucho mayor.

O&0e)"1$+

En este trabajo se propone un proyecto integral !ue permita laconducción de agua tratada desde la P5:= El *aual hasta el3alle de )uadalupe, para su posterior inyección y recarga deacuífero. Con esto se cuenta con una alternativa paracombatir el d1ficit de agua potable para satisfacer las





necesidades de la ciudad de Ensenada.

C$n#e.)$+ &(+"#$+

Tratam!"t# $! a%&a' r!'$&a(!' 2e acuerdo con la definición de la "ey de :guas (acionalesD*ecretaria del 4edio :mbiente y =ecursos (aturales, 0%%F,se les llama aguas residuales a' Zlas aguas de composiciónvariada provenientes de las descargas de usos p8blico urbano,dom1stico, industrial, comercial, de servicios, agrícola,

pecuario, de las plantas de tratamiento y en general, decual!uier uso, así como la mecla de ellasW. En este trabajo seconsidera y propone reutiliar las aguas residuales tratadas enla P5:= El *aual.

E'ta)#"!' $! *#m*!# + ("!a' $! )#"$&))-"

El sistema de bombeo se emplea, generalmente, cuando no se puede implementar un sistema a gravedad debido a las

condiciones topográficas adversas encontradas en la ona.Entre los usos hidráulicos del sistema de bombeo se encuentra,el empleo de este para la conducción de agua potable, aguaresidual o incluso agua pluvial. En el caso de agua potable escom8n el uso de bombas para suministrar agua a la localidaddesde un tan!ue7 en poos, para obtener el agua desde elinterior del acuífero, y en viviendas, para abastecer el vitallí!uido desde pe!ue9as cisternas de almacenamiento. 4ientras!ue en el caso de agua residual, se puede observar el uso de

bombas en estaciones o cárcamos de bombeo para depositarlaen la red general o para enviarla a las plantas de tratamiento.2ependiendo de las necesidades del proyecto !ue se analice,la estación de bombeo puede contar con arreglos de bombasconectadas en serie o en paralelo. *e utilia un arreglo en

paralelo si se pretende conducir un gasto determinado !ue nose logra impulsar con una sola bomba, este sistema no

presenta una ventaja en carga dinámica, ya !ue maneja lamisma !ue la de una sola bomba. Para aumentar la capacidadde vencer una carga dinámica mayor se utilia el arreglo enserie, es decir, dos o más bombas en las !ue la descarga de la

primera está unida con la toma de la segunda y asísucesivamente, este sistema no presenta una ventaja en elgasto de conducción, se impulsa el mismo !ue con una."a carga dinámica total a vencer de una bomba se manejacomo la combinación de carga estática Ddesnivel topográficoFy las diferentes p1rdidas !ue se presentan a lo largo de laconducción. Para el presente trabajo se utilia el t1rminoestación de bombeo para referirse a la compuesta por unarreglo de bombas más un tan!ue de almacenamiento.

R!)ar%a $! a)&.!r#'

*e define como acuífero a Zcual!uier formación geológica oconjunto de formaciones geológicas hidráulicamenteconectados entre sí, por las !ue circulan o se almacenan aguasdel subsuelo !ue pueden ser etraídas para su eplotación, usoo aprovechamiento y cuyos límites laterales y verticales sedefinen convencionalmente para fines de evaluación, manejo y

administración de las aguas nacionales del subsueloWD*ecretaria del 4edio :mbiente y =ecursos (aturales, 0%%F.En el proceso natural de recarga de acuíferos, el agua de lluvia,

principalmente, !ue escurre se infiltra al subsuelo

incorporándose al volumen ya acumulado en el acuífero . Encambio, en este trabajo se propone !ue el agua tratada seaconducida hasta la ona del 3alle de )uadalupe y se reutilice

para la recarga artificial del acuífero.2e acuerdo con Bou\er D0%%0F la recarga artificial consiste,en colocar agua superficial en balsas, surcos, anjas ocual!uier otro tipo de dispositivo, desde donde se infiltra yalcana el acuífero. "os m1todos superficiales se recomiendancuando los suelos de la ona son permeables, mientras !ue,cuando no lo sean se recomienda la construcción de poos

para inyectar directamente sobre el acuífero o hasta llegar alsuelo permeable !ue lo permita. Estos m1todos de recargaartificial tambi1n contribuyen a disminuir o eliminar laintrusión salina.

Me)$*$l$g2aEl proceso desarrollado en esta investigación se presenta acontinuación.Con base en el volumen de dise9o de la P5:= El *aual yrevisando posibles ampliaciones a la misma se ubicó laEstación de Bombeo $ dentro del mismo predio, tambi1n sedefinieron las características con las !ue debe contar el e!uipode bombeo para conducir el agua tratada hasta el tan!ue dealmacenamiento en la Estación de Bombeo 0.*e revisaron las rutas posibles desde El *aual hasta el 3allede )uadalupe, entre las cuales, se considerará la línea !ueactualmente conduce agua potable desde el 3alle de)uadalupe hasta la ciudad de Ensenada para definir el trao ycalcular la línea de impulsión hasta el 8ltimo tan!ue de

almacenamiento.*e estableció el punto de descarga para el proceso de recargadel acuífero y se calculó la red desde el tan!ue hasta este

punto.Con base en los siguientes criterios se alcanaron los objetivos

planteados en este trabajo'Para el desarrollo de esta propuesta se ha considerado !ue elagua de la P5:= El *aual cumple con la norma (>4%$#C>(:)@:0%%-, sobre infiltración artificial de agua enacuíferos DCaracterísticas y especificaciones de las obras y delaguaF, y con la (>4%$C>(:)@:0%%/ D=e!uisitos parala recarga artificial de acuíferos con agua residual tratadaF.Para los cálculos hidráulicos y estructurales de los cárcamos,tan!ues de almacenamiento, líneas de conducción ydistribución se han tomado en cuenta las (ormas 51cnicas

para Proyecto de *istemas de :gua Potable, actualiación0%%I, de la *ecretaria de ?nfraestructura y 2esarrollo @rbanodel Estado de Baja California D*?2@EF, realiando lasconsideraciones necesarias para agua tratada.

En el cálculo hidráulico se utilió la fórmula de 4anningcuando la conducción es por gravedad D*?2@E, 0%%IF'

= (/) ( / /)

±

/1





2onde' = )asto en m[s. = Qrea hidráulica transversal del flujo en m].

= =adio hidráulico en m. ' Pendiente geom1trica del conducto,

adimensional. = Coeficiente de rugosidad de 4anning,

adimensional.

Para calcular el radio hidráulico se aplicó la siguienteepresión'

= / /2

2onde' = =adio hidráulico en m. = Qrea hidráulica transversal del flujo en m].

= Perímetro mojado en m.

4ientas !ue para determinar las p1rdidas por fricción seutilia la ecuación'

= ² /

2ónde' = (. ) / (/) /

= Constante para p1rdidas por fricción en tubería.' 2iámetro interior del conducto en m. = "ongitud de la tubería en m.

"os valores de dependen de las características de la tubería propuesta y se han obtenido de la bibliografía especialiada.Cuando la conducción de agua tratada es por bombeo, en loscálculos se emplea la fórmula de Z+aenîlliamsW oZ4anningW. Este 8ltimo, recomendado para tramos cortossolamente. Partiendo de la ecuación de continuidad, la cualindica !ue el gasto es igual a la velocidad del fluido por elárea de la sección transversal por donde circula, tenemos atrav1s de la fórmula de +aenîlliams lo siguiente'

= . . . /3

= (. . .) / . /4

! = ( / (. .)/. /5

2onde'

Coeficiente de rugosidad de la tubería seg8n+aenîlliams.

! P1rdida de carga por fricción en m. 3elocidad media en ms.

Re+ul)a*$+

E'ta)-" $! B#m*!# 1"a estación de Bombeo $ se ubica en la P5:= El *aual ycuenta con las características se9aladas en la 5abla ?3.

Tabla I!. (aracterísticas de la estación de )o"beo 1* ubicada en

la %T+, El aual* asta la estación de )o"beo #

Concepto @nidad Cantidad

)asto máimo de la Planta ls $0%

3olumen del 5an!ue m/ 0#

5ipo de Conducción na Bombeo

2iámetro Propuesto pulgada $

4aterial de la tubería na P3C CJ%# D2=0#F

"ongitud de 5ubería m /,J%

Cota de *alida m $$

Cota de "legada m $%-

2esnivel 5opográfico m J

"as características de la estación de Bombeo $ sedeterminaron de la siguiente manera. El gasto a conducir !uese ha considerado en este trabajo corresponde al gasto máimo

para el cual la planta de tratamiento fue dise9ada, sin sernecesariamente el gasto de operación actual. 2ebido al

desnivel de /#m !ue se encuentra entre la salida de la líneade conducción de agua tratada de la P5:= El *aual y el

punto de descarga de la misma en el 3alle de )uadalupe, se planteó el arreglo de bombas más conveniente, arrojado porlos criterios de selección y calculo antes mencionados, además

para el análisis y selección del diámetro de la tubería deconducción se empleó la tabla de cálculo del diámetro máseconómico, comparando diferentes diámetros de tubos. 2eacuerdo con los criterios de dise9o y el análisis hidráulicodesarrollado en este trabajo, se determinó un diámetro de/#%mm D$WF y un arreglo de # e!uipos colocados en paraleloDeste arreglo incluye $ e!uipo de reserva y se considera !uecada uno de ellos maneja un gasto de /% lsF como lo másfavorable para la línea de conducción propuesta. 2icho arreglovence una carga dinámica total de $%- m en el tramo de la

estación de Bombeo $ a la estación de Bombeo 0."as estaciones de Bombeo y tan!ues de almacenamiento 0, /, y # se han dise9ado de tal manera !ue funcionen con elmismo arreglo de bombas y e!uipamiento se9alado

previamente. Por tal raón, se ha buscado !ue la cargadinámica total a vencer entre estación y estación se compenseentre el desnivel y las p1rdidas por fricción. El arreglo generaly algunas de las pieas especiales más relevantes de laestación de bombeo se muestran en la ;igura 0.





Figura #. +rreglo tipo de las estaciones de bo"beo.

In3%ae+)%u#)u%a 4 e5u".a'"en)$

"a estación de Bombeo $ propuesta se compone de un tan!uede almacenamiento prefabricado con capacidad de 0#m/,

desde el cual las bombas succionan agua tratada a trav1s de unm8ltiple de acero. El arreglo de # bombas cuenta con válvulasde seccionamiento, tanto en la succión como en la descarga,

para futuras reparaciones o mantenimiento, válvulas deretención, juntas de epansión, manómetros, medidor de gastoy adaptador universal para hacer el cambio de material deacero con costura, en la succión y parte de la descarga, a P3C.:demás, se sugiere un sistema de control de paro y arran!uede las bombas y un sistema de polipastos para la colocación yretiro del e!uipo de bombeo.

L2nea *e #$n*u##"6n

En esta propuesta se considera !ue durante la colocación de lalínea de conducción en campo se incluyen arreglos de válvulas

de admisión y epulsión de aire, así como desfogues. :demás,se considera una profundidad promedio de $.I#m a nivel de plantilla.El agua tratada es impulsada por bombeo en los tramos de laestación de Bombeo $ a la 0, de la estación de Bombeo 0 a la/, de la estación de Bombeo / a la y de la estación deBombeo al tan!ue de almacenamiento7 del tan!ue dealmacenamiento al punto de descarga propuesto la conducciónserá por gravedad.Es conveniente resaltar !ue en diferentes puntos del trao de lalínea de conducción de agua tratada se encuentran onasfactibles para la reutiliación inmediata del agua conducida,tales como la ona industrial de El *aual de =odrígue,integrada por fábricas, ma!uiladoras y pes!ueras, y m8ltiplesonas agrícolas D;igura $F. Estas 8ltimas, se dedican

principalmente al cultivo de la vid y representan la región másimportante a nivel nacional en lo !ue a producción de vinos serefiere D;ont, 0%%JF. El agua tratada acumulada en los tan!uesde almacenamiento !ue se proponen, podría reutiliarse enalgunos procesos desarrollados en la ona industrial yo en elriego de cultivos.

P%e+u.ue+)$

*e ha realiado un catálogo de conceptos para la estación de bombeo y para la línea de impulsión. Entre los conceptos !uese incluyen en la estación de bombeo están los e!uipos de

bombeo, válvulas y tan!ue de almacenamiento, así como los!ue intervienen en la edificación de la misma. El presupuestodeterminado es de Y$,#/-,I%-.J pesos, y abarca la

construcción y e!uipamiento de la estación de Bombeo $.4ientras !ue, para la línea de impulsión desde la estación deBombeo $ al primer rebombeo, considerando ecavaciones,rellenos, suministro e instalación de tubería, construcción deatra!ues, válvulas de epulsión y admisión de aire, desfoguesy demás pieas especiales, se genera un importe deY,0%J,%$./J pesos.En total, considerando las estaciones de bombeo, el 8ltimotan!ue de almacenamiento y casi / Silómetros de tubería, el

presupuesto de obra para la línea de impulsión de agua tratadade la P5:= El *aual hasta el 3alle de )uadalupe es deY$,%I,/$I.I pesos.2ebe tenerse en cuenta !ue el importe del presupuesto de esta

propuesta puede verse afectado en un futuro debido a distintosfactores. Entre ellos, por ejemplo, por el hecho de encontrar en

obra material tipo C DrocasF, en una proporción mayor a laconsiderada al momento de realiar las ecavaciones. :demás,

por un cambio en el precio de ad!uisición de la tubería ydemás materiales, los cuales podrían presentar un ala o una

baja con el paso de los a9os, entre otros.

C$n#lu+"$ne+

"a ciudad de Ensenada enfrenta diversas situaciones adversasdebido a la escase del agua, la cual ha sido provocada por la





disminución de las lluvias, el crecimiento de la población, lasobreeplotación e intrusión salina de acuíferos, y el cambioclimático, entre otros. 2e acuerdo con el análisis realiado eneste trabajo, el problema de la sobreeplotación de acuíferos

puede disminuirse o eliminarse prácticamente de manerainmediata a trav1s del aprovechamiento de las aguas tratadas."a alternativa presentada en este artículo puede combinarsecon la desaliniación de agua de mar o puede emplearse elagua tratada conducida por el sistema de bombeo propuesto

para suministrar el vital lí!uido a la ona industrial de El*aual Dubicado debajo de la cota del tan!ue dealmacenamiento 0F o para suministrar las onas de cultivo devid en *an :ntonio de las 4inas y ;rancisco Xarco Dambas

bajo la cota del tan!ue de almacenamiento F.Es necesario llevar a cabo acciones !ue favorecan elincremento del volumen de almacenamiento de agua con !uese cuenta para satisfacer las necesidades de la población.Específicamente se recomienda llevar a la práctica, para larecarga artificial de acuíferos y aprovechamiento de las aguas

residuales tratadas, la siguiente propuesta' ?mplementación deuna línea de impulsión de agua tratada, !ue consiste de estaciones de bombeo Dcada una de estas con # bombasF, $línea de conducción con tubería de $W y longitud total de /Sm Ddesde la P5:= El *aual hasta el acuífero del 3alle de)uadalupeF, # tan!ues de almacenamiento y un costo total deaproimadamente Y$,%I,/$J.%% pesos. Cuyas ventajas

particulares de la misma son la reutiliación del $%%& delrecurso hidráulico !ue actualmente se trata en la ciudad deEnsenada y evitar la sobreeplotación del acuífero del 3allede )uadalupe.

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20**.http'\\\.bajacalifornia.gob.mportalgobiernolegislacion

periodico0%$%*ECC?/$$00%$%.pdf





Introducción

El agua es uno de los recursos fundamentales sobre los que sesustenta el desarrollo de la humanidad y, por ende, constituyeun elemento vital para garantizar los modelos de vida de lasfuturas generaciones. La distribución del agua sobre lasuperficie de la tierra ha cambiado notablemente, comoresultado de los esfuerzos del hombre para manejarla. Estasalteraciones, se han acentuado conforme la humanidad seurbaniza y como resultado del incremento de la actividadagrícola en las últimas dcadas, para producir los alimentosque se consumen en el mundo.

La irrigación ha sido con mucho el mayor consumidor de aguaen el mundo, con cerca de !".#$, lo que corresponde a unos%&' m' por persona al a(o, le sigue la industria conapro)imadamente el *'.#$, equivalente a +!+.# m' por

persona al a(o, y solamente el &.#$ de agua dulce seencuentra disponible para usos domsticos, lo que representaunos !.# m' por persona al a(o -oledo, *##*/.

0)ico se encuentra en la octava posición a nivel mundial delos países con mayor e)tracción de agua -&#.! 1m'2a(o/, el33.#$ de esa e)tracción es para uso agrícola, el ".*$ es parauso industrial y el +%.+$ para uso domstico -4567897,*#+*/.

La superficie dedicada a la agricultura en 0)ico es deapro)imadamente *+.# millones de hect:reas, que representanel +#.$ del territorio nacional y en promedio, durante el

periodo *###;*##% la superficie cosechada apro)imada fue de

+".! millones de hect:reas por a(o. <e la superficiecosechada, !. millones de hect:reas son de riego y +%. detemporal. Los cultivos que se siembran en superficies de riegoreciben agua e)traída de fuentes de abastecimientosuperficiales o subterr:neas, y es conducida a travs dediversos canales a los sitios de cultivo. En lo que correspondea las :reas de temporal, stas se benefician b:sicamente con la

lluvia que cae directamente en las parcelas. La productividadde las :reas de riego es, en promedio, '.3 veces mayor que lasde temporal y a pesar de su superficie sustancialmente menor,la agricultura de riego genera m:s de la mitad de la

producción agrícola nacional -4567897, *##!/.

=aja 4alifornia es un Estado de gran importancia en laagricultura comercial del país, cuenta con tres zonas agrícolassobresalientes> El ?alle de 0e)icali, la 4osta del @acífico quela integran el ?alle de Aan Buintín, Aan ?icente y 0aneadero,y la Cona 4entral que comprende al ?alle de la rinidad, 5jos

6egros y ?alle de 8uadalupe -0oreno, +"""/. <e los vallesque comprenden la zona 4osta del @acífico, el de Aan Buintíndestaca por la importancia que tiene en la producción dehortalizas y frutas para la e)portación. Lo cual, lo convierte en

la segunda zona agrícola m:s productiva del Estado, a pesarde que en esta región e)iste un serio problema deabastecimiento de agua. <icha situación obedece

principalmente a que en la región no e)isten escurrimientossuperficiales permanentes, lo que repercute en la recarga quereciben los acuíferos. 7dem:s de que, en la zona e)iste un alto

porcentaje de evaporación y las condiciones geológicas sonadversas, pues la mayoría de las unidades de roca permitenque el agua fluya libremente debido a las elevadas pendientes,y sólo una mínima parte de esos escurrimientos lleguen a los

FACTIBILIDAD TÉCNICA PARA LA CONSTRUCCIÓN DE BORDOS PARA RECARGA

DE ACUÍFEROS EN LA ZONA SUR DE ENSENADA, BAA CALIFORNIA

Dlores Aantana, 0aría del osario+,

Ferrera 5liva, 4laudia Aoledad*,

4ampos 8ayt:n, Gos ubn+,

0orales 6ava, Gos 8ustavo+

4orrea <íaz, Delipe'

+Dacultad de Hngeniería, 7rquitectura y <ise(o, 9niversidad 7utónoma de =aja 4alifornia, Im +#' 4arreteraijuana;Ensenada s2n, 9nidad 9niversitaria, Ensenada, =4, 0)ico, #+ -!%!/ +3%;%'''

*Dacultad de Hngeniería y 6egocios Aan Buintín, 9niversidad 7utónoma de =aja 4alifornia, 9nidad AanBuintín, Aan Buintín, Ensenada, =4, 0)ico

'Dacultad de 4iencias 0arinas, 9niversidad 7utónoma de =aja 4alifornia, 9nidad 9niversitaria, Ensenada, =4,0)ico

saforoJ+"3'Khotmail.com, cherreraKuabc.edu.m), rcamposKuabc.edu.m), fcorreadiazKgmail.com, jgmnavaKuabc.edu.m).





acuíferos. 7unado a estas condiciones geohidrológicas, lastcnicas para el cultivo de hortalizas han generadosobree)plotación de los mantos acuíferos, intrusión salina,salinización de suelos y contaminación de ste por pl:sticos y

productos agroquímicos.

El presente trabajo tiene como objetivo evaluar la factibilidadtcnica de la construcción de una peque(a presa para fines derecarga de acuífero.

D!"cri#ción d! $% &on% d! !"tudioLa región del ?alle de Aan Buintín se ubica a +& 1m al sur dela ciudad de Ensenada, =aja 4alifornia, y su e)tensiónterritorial es de '!,"%+ 1m*. La superficie agrícola quecomprende la zona de estudio es de %',#!* hect:reas, de lascuales *3,### son de temporal y +!,#!* son de riego-A787@7, *##"/.

El ?alle de Aan Buintín tiene un total '*& localidadesdistribuidas en tres delegaciones> 4amalú, Aan Buintín y4olonia ?icente 8uerrero, según datos del 4onteo de@oblación -H6E8H, *##+/.

El clima de esta región es considerado del tipo mediterr:neotemplado, con temperatura anual promedio de +4,alcanzando en el verano una temperatura m:)ima de '4. Eltemporal de lluvias es durante el periodo de noviembre;febrero, con una precipitación de +%+ mm. de promedio anualen los últimos a(os -A787@7, *##"/.

El ?alle de Aan Buintín pertenece a la egión Fidrológica +-F+/, la cual est: dividida por las cuencas 7 y =. 7l norte seencuentra la 4uenca = M7rroyo Las Nnimas;7rroyo Aanto<omingoO, con las subcuencas> 7 M7rroyo Aanto <omingoO y= M7rroyo Aan elmoO. 7l sur se encuentra la 4uenca 7denominada M7rroyo La Escopeta;4a(ón Aan DernandoO,integrada por las subcuencas> < M7rroyo El AocorroO, E

M7rroyo Aan AimónO y D M7rroyo de La EscopetaO. En laabla + se presentan algunas características de los principalescorrientes de agua en la F+, tales como> los arroyos Aanto<omingo, La Escopeta, Aan Aimón y El Aocorro -A@@, +"&+PH6E8H, *##+/.

Los acuíferos que se encuentran en la región son> 4olonia?icente 8uerrero, 4amalú, Aan Buintín y Aan Aimón, loscuales se considera que son de tipo libre. Los tres últimos,tienen problemas de intrusión salina, causada por lasobree)plotación -4E7, *##'/.

El acuífero de 4amalú se localiza al sureste del poblado quelleva el mismo nombre, entre el ?alle Aanto <omingo y Aanelmo. Litológicamente ste forma parte de un depósitosedimentario de origen aluvial de edad 4uaternaria. Esteacuífero est: constituido principalmente por grava y arena, yen dichos sedimentos se hallan estructuras lenticulares de limoy arcilla. La permeabilidad de los materiales es baja media amedia -H6E8H, *##+/.

Tabla 1. Características de los arroyos Santo Domingo, LaEscopeta y San Simón. Fuente: CE !"##$/

rroyos Super%ici

e de la

Cuenca

!&m"'

(olumen

de

escurrimi

ento

medio

anual!)m

$'

*recipitación

media anual

!mm'

Santo

Domingo

+!&%.3# '".&# '%"."#

La

Escopeta

"%!.## +#.!# +%+.##

San Simón +"'#.## *.3# +&!.#

El acuífero de la 4olonia ?icente 8uerrero est: constituido por depósitos fluviales y aluviales. Los depósitos fluviales soncantos rodados, gravas y arenas de alta permeabilidad. Los

aluviales est:n constituidos por limos, arenas y materialarcilloso. En ellos se encuentra la principal fuente de aguasubterr:nea -@<94@AB;?8, *##'/. El acuífero de AanBuintín est: constituido principalmente por depósitos deorigen aluvial. Los sedimentos de mayor distribución songrava y arena, así como material arcilloso. La permeabilidaddel acuífero es de media alta a media -H6E8H, *##+/. En elacuífero de Aan Aimón los sedimentos del aluvión 4uaternariode origen fluvial -arenas, guijarros y cantos rodados/ hacen alacuífero de buena permeabilidad -@<94@AB;?8, *##'/.

En el M7cuerdo por el que se dan a conocer los límites de +&&acuíferos de los Estados 9nidos 0e)icanos, los resultados delos estudios realizados para determinar su disponibilidadmedia anual de agua y sus planos de localizaciónO, publicado

en el <iario 5ficial de la Dederación -<5D/-*##'/, se presentan los resultados de estudios tcnicos en los que setoman en cuenta las características, el comportamiento, larecarga, la descarga natural, las e)tracciones y el cambio dealmacenamiento de los acuíferos, así como los volúmenes deagua subterr:nea inscritos en el egistro @úblico de <erechosde 7gua, y dem:s metodología establecida en la 6orma5ficial 0e)icana 650;#++;467;*###, para determinar ladisponibilidad media anual de los acuíferos. <e acuerdo con lainformación de dicho acuerdo, los acuíferos de 4amalú,4olonia ?icente 8uerrero y Aan Buintín se encuentransobree)plotados -abla */.





Tabla ". Condición de los acuí%eros de Camal+, Colonia

(icente uerrero y San -uintín. Fuente: DF !"##$'

/nidad

0idrogeológica

Camal+

! Mm$'

Colonia

(icente

uerrero

! Mm$'

San

-uintín

! Mm$'

ecarga anual '."# +".# +".##<escarga naturalcomprometida

#.## #.## #.##

?olumenconcesionado de aguassubterr:neas

++.* '. *3.!'

?olumen dee)tracción consignadoen estudios tcnicos

*.3# *+.## *%.%#

<isponibilidad mediaanual de aguasubterr:nea

#.## !)m$'#.##

#.##

<ficit ;3.' ;+!.# ;&.!' '()*+

E"tudio" r!u!rido"4omo se e)plicó en la sección anterior, la disponibilidad deagua en las fuentes subterr:neas de la región es insuficiente,aunado a esto, los acuíferos de 4amalú, Aan Buintín y AanAimón, tienen problemas de intrusión salina causada por lasobree)plotación.

7nte esta situación se contempló aprovechar el agua de lluvia,como alternativa que contribuya a la recarga de acuíferos y adar solución al problema de escasez que predomina en laregión. @ara ello, se llevó a cabo una serie de estudiostopogr:ficos, geológicos e hidrológicos, para evaluar lafactibilidad tcnica de la construcción de una peque(a presa.

E"tudio" to#o-r./ico" 0 -!o$ó-ico"

La zona seleccionada para la construcción de la presa, semuestra en la Digura +. El :rea de captación de escurrimientosinherente a la boquilla tiene una e)tensión de *', *#,### m* -superficie de la cuenca/. El vaso de almacenamiento abarcaun :rea de '&,*3*.## m* y un volumen de *,"33." m'.

Figura 1. Localiación del sitio de construcción del bordo 2ElSaual2. La cuenca rroyo la Escopeta3Ca4ón San Fernando se

localia en la región del (alle de San -uintín al sur de la ciudad

de Ensenada.

Ae consideró que el sitio propuesto es topogr:ficamenteadecuado para la boquilla, ya que, transversalmente sta es la

parte m:s angosta a lo largo de la barranca y cuenta con unespacio favorable aguas arriba para alojar el vaso dealmacenamiento. Ae espera que esta característica topogr:fica,implique un volumen y operaciones para el tratamiento de lacimentación, menores al de una boquilla m:s amplia.

8eológicamente hablando, el suelo predominante en la zonade estudio es del tipo egosol, de clase te)tural gruesa,constituido principalmente por arenas, con menores

porcentajes de arcillas y limos, de espesores variables,reposando sobre roca ígnea e)trusiva.

Figura ". eología de La cuenca rroyo la Escopeta3

Ca4ón San Fernando se localia en la región del (alle de

San -uintín al sur de la ciudad de Ensenada.

El :rea de construcción de la boquilla -eje y paredes delarroyo/ y ambos m:rgenes del arroyo, est:n formados pormasas de rocas ígneas e)trusiva y metamórficas sanas, demedia a alta densidad, baja absorción y alta resistencia a lacompresión.

4on base en dichas características, se considera quegeológicamente el sitio es favorable para almacenar agua. Ain

5-/6LL DEL

57D

7E DE L C/E8C





embargo, se deber: llegar hasta la roca sana para cimentar laobra con el fin de que sta funcione adecuadamente.

E"tudio" 1idro$ó-ico"@ara determinar que no e)isten cambios abruptos-inhomogeneidades/ en la cantidad de lluvia medida, seaplicaron las pruebas estadísticas de Felmert y 4ramer a losdatos anuales comprendidos en el periodo entre +"%& y *##+.Los resultados de estas pruebas indicaron que la serie de datosmostrada en la figura -*/ es homognea.

Figura ". *recipitación media anual acumulada !mm',

registrada por la estación clim9tica Las Escobas; de la

C8/ en San -uintín, 5.C., )<=ico.

El vaso de almacenamiento de una presa sirve para almacenarel agua que escurre en e)ceso en las temporadas de lluvia,

para posteriormente usarla en las pocas de sequía cuando losescurrimientos son escasos.

Ae sabe que no todo el volumen escurrido se puedeaprovechar, debido a las prdidas que se tienen tanto porevaporación y filtraciones en el vaso, así como por lavariación de las corrientes en el periodo de lluvias. @or esta

razón, en el presente trabajo el volumen de aprovechamiento de la obra hidr:ulica, se estimó con la simulación delfuncionamiento del vaso mediante la e)presión -+/>

++Q

mV C V = -+/

<onde>

+C es el porcentaje de aprovechamiento y +mV es el

volumen escurrido medio anual -m'/.

La relación e)istente entre el volumen aprovechable y lacapacidad útil del almacenamiento, es decir , la eficiencia delvaso, representa la forma de aprovechar el agua al

almacenarse en el vaso, por medio del cual se puede utilizarun mayor o menor volumen de agua del que corresponde a lacapacidad útil. Esta se determinó con la e)presión -*/>

Cu

V e

Q

= -*/

<onde>QV es el volumen aprovechable -m'/ y Cu es la capacidad

útil del almacenamiento -m'/.

4onocidos el volumen aprovechable y la eficiencia del vaso,se determina la capacidad útil del almacenamiento.

En peque(os almacenamientos se ha fijado una vida útil de *a(os, lo que habr: de tomarse en cuenta para determinar lacapacidad de azolves. La AED57 -*#+#/ reporta que el

porcentaje promedio anual de sedimentación es del orden del

#.+$ del escurrimiento anual en los arroyos del Estado de=aja 4alifornia, no obstante, este porcentaje es variable en laszonas altas de la sierras, resultando en este caso del orden de#.+&$P en la zona media, #.+!*$P y en la planicie costeraoscila entre #.+3 y #.+&$.

+maa z a V N K C =

-'/

<onde>

a K Es el porcentaje de sedimentación adimensional, a N

es el número de a(os de vida útil de la obra, y az C es la

capacidad de azolves -m'/

9na vez conocida la capacidad de azolves, se calcula lacapacidad total de almacenamiento mediante la e)presión -%/>

az ut C C C +=

-%/

En peque(os almacenamientos, debido a su reducidacapacidad y forma en que operan, se considera difícil obteneruna eficiencia mayor de +.+#, por lo que se recomienda fijareste último valor como límite.

@ara determinar la superficie del agua en el vaso en laelevación dada, se emplea la e)presión -/>

az C CuV ==

* -/

<onde>4az es la capacidad de azolves -m'/.

La superficie del agua en el vaso se multiplica por laevaporación neta anual del lugar, con lo cual se obtiene elvolumen total evaporado.

Este volumen se compara con el correspondiente al !$ delescurrimiento medio anualP con esta diferencia entre los dosvolúmenes indicados, se afecta el volumen aprovechablecalculado con los datos de la gr:fica para obtener el que debeaplicarse en el estudio.

Ra obtenido el volumen de evaporación se calcula lacapacidad útil total del vaso de almacenamiento, el cual sehace mediante la e)presión -!/>

avt ut E C C −= -!/

<onde>4ut es la capacidad útil total -m'/ y Eva es la evaporación -m'/.

0.00

200.00

400.00

600.00

1 9 4 8

1 9 5 3

1 9 5 8

1 9 6 3

1 9 6 8

1 9 7 3

1 9 7 8

1 9 8 3

1 9 8 8

1 9 9 3

1 9 9 8 P

R E C I P I T A C I O N

M E D I A A N U A L

AÑO





4on base en el an:lisis de la grafica :reas;capacidades, se haceuna propuesta de los posibles niveles a usar para definir lacota de la cresta vertedora de la obra de e)cedencia.

El 6ivel de 7guas 6ormales -676/ es igual al nivel de aguasm:)imas de operación u ordinarias y es igual a la elevación dela cresta vertedora, en vertedores de cresta libre. omando en

cuenta los objetivos del presente estudio se optó convenientefijar como 676 la cota """.##, para la cual se tiene unacapacidad total de almacenamiento -C ta/ de +"+,'&.&3 m', yuna altura de la cortina de ".## m.

<e acuerdo con la capacidad total obtenida, se observa queesta obra servir: como bordo de almacenamiento de agua paracontener el agua escurrida y lograr la infiltración con fines derecarga de acuíferos.

7 la capacidad total obtenida -&',!+.!% m'/ se le hace unajuste por evaporación, empleando la evaporación mediaanual -+,#%.!mm2a(o/ reportada por la estaciónclimatológica #*' SLas EscobasS de 4567897, y el espejo

de agua para el nivel """.## m es de '&,*3* m

*

. esultandouna capacidad útil total de *,""3." m'.

A2!nid% d! di"!3o.

@ara el c:lculo de la avenida de dise(o se aplicaron lossiguientes mtodos> a/ Dórmula de 8regory y 7rnoldP b/0todo de Aección y @endiente, y c/ 4urvas Envolventes.@ara un periodo de retorno de *## a(os, el valor de la lluviam:)ima obtenido fue de +%'.+ mm. Los valores obtenidos delhidrograma de la avenida de dise(o y las característicasfisiogr:ficas de la cuenca requeridas para su estimación son>:rea de la cuenca de *',*#,###m*, longitud del cauce

principal de 3.+ 1m, pendiente del cauce principal de +."!$.

Tabla $. Datos t<cnicos y características sugeridas de loscomponentes de la presa, en la presente in>estigación.

Donde el 8)68, es el ni>el m9s ba?o con el @ue puede

operar la presaA el volumen muerto, es el >olumen ba?o el

8)68 del @ue no se puede disponer. El 8), es el

m9=imo ni>el con @ue puede operar la presa para

satis%acer las demandasA el volumen útil , es el >olumen

almacenado entre el 8) y el 8)68.

?ida útil *.# a(os4apacidad útil del vaso +*",'&."! m =ordo libre +.# m 7venida m:)ima %#.#& m 2 s Longitud de la cresta del vertedor " m 7ltura del 670H65 -6ivel de aguasmínimas de operación/

+.'* m

7ltura del 6705 -6ivel de aguasm:)imas de operación/

+#.'*m

7ltura m:)ima de la corona ++ m

Conc$u"ion!"

Las formaciones geológicas observadas en la zona de estudio,específicamente las concentradas en el :rea del vaso dealmacenamiento, est:n constituidas por rocas ígnease)trusivas y evitan las prdidas significativas por infiltración.

especto a las formaciones geológicas encontradas aguasabajo de la boquilla propuesta, predominan los suelos de tipoegosol, de clase te)tural gruesa y est:n constituidos

principalmente por arenas que favorecen el almacenamientodel agua.

El an:lisis realizado sobre el funcionamiento de la presa, conuna elevación apro)imada de la corona de ++ m, sugiere que elvolumen de escurrimiento generado en la cuenca contribuye ala infiltración con fines de recarga del manto acuífero de lazona de estudio. @or esta razón se considera que laconstrucción de la obra de captación de aguas pluviales eshidrológicamente factible.

R!/!r!nci%"

1.3 CE. Comisión Estatal del gua. -*##'/. Programa Estatal Hidráulico 200!200" . 0e)icali> =aja, 4alifornia>7utor.".3 C8/. -*#+*/ #gua en el $undo. Fechos y cifrasen línea. <isponible en>

'. C8/ -*##!/. 4onsejos de 4uenca. Fechos y cifrasen línea. <isponible en>ftp>22ftp.consejosdecuenca.org.m)2pub2doTnloads24672<irJ 8ral2emaJ&.pdf

$.3 68E6. 6nstituto 8acional de Estadística eogra%ía e

6n%orm9tica. - *##+/. %&ntesis de 'nformaci(n geográfica del

Estado de )a*a California+ #guascalientes, 7gs> 7utor . B.3 )oreno )ena, ose . -+"""/. -le.i/ilizaci(n precariedad en los mercados de tra/a*o agr&colas de )a*aCalifornia1+ Primer -oro de tra/a*o en el campo michoacano,4H<E6, AE<EA5L, Gornaleros 7grícolas, 4olegio de0ichoac:n, 0)ico.

.3 650;#++;467;*### .3 )S. rganiación )undial de la Salud. -*##%/.S elaci(n del agua, el saneamiento, la higiene con la salud3 .Fechos y cifras en línea. <isponible en>http>22Thqlibdoc.Tho.int2publications2*##%2factsfiguresJ*##%

Jspa.pdf .

.3 *D/C*S-3(. *rograma de Desarrollo /rbano de los

Centros de *oblación San -uintín y (icente uerrero.

-*##'/. Peri(dico 4ficial del Estado, * de mayo, Aección HH, pp.+; +%.G.3 S7*. Secretaría de gricultura, anadería,

Desarrollo 7ural, *esca y limentación -*##"/, 'nformaci(n sector agropecuario, 47<E Aan Buintín, =aja4alifornia. H.3 S**. -+"&*/. Carta edafol(gica 5ázaro Cárdenas H66!7,

H66!8 , 0)ico> 7utor.





1#.3 Toledo le?andro. -*##*/. El agua en $9.ico el $undo+ :aceta Ecol(gica, 'nstituto Nacional de Ecolog&a,

8;, p <!6=+

113SEF. Secretaria de %omento gropecuario -*#+#/ 'nformaci(n #gropecuaria del Valle de %an >uint&n+ eporte?9cnico+





Introducción.

La hidrología es parte de las ciencias ambientales que analizael origen y distribución de las aguas superficiales ysubterráneas, estudia la evolución de las masas de agua ycuantifica los volúmenes que se mueven dentro de lasdiferentes fases del ciclo hidrológico.

En resumen, el obetivo fundamental de la hidrología y precisamente de la hidrometría es proveer datos relacionados

con la distribución espacial y temporal del agua sobre la tierra!esta es la información que se necesita en los proyectos de

planeamiento y maneo de los recursos hídricos, para loscuales es indispensable conocer las variaciones de cada una delas corrientes y cuerpos de agua.

"ran parte de la información hidrológica proviene de lasdenominadas estaciones hidrom#tricas, las cuales son puntosde observación y medición ubicados en ríos o cuerpos deagua, el conunto de estos puntos constituye la red deestaciones hidrom#tricas del país.

$ara la medición de las velocidades de las corrientes seemplean comúnmente los molinetes, pese a que, se conoce lae%istencia de nuevas tecnologías como son los perfiladoresacústicos de efecto doppler. &o obstante el molinete es un

instrumento que resulta fácil de usar y no es costoso cuando se presentan averías, además que este instrumento ha sidoutilizado desde el comienzo de las estaciones hidrom#tricas.Estos instrumentos se utilizan para determinar el gasto en unaconducción abierta natural o artificial, utilizando el m#todo deárea y velocidad, el cual consiste a grandes rasgos, en medirel área de la sección transversal de la corriente y la velocidadmedia del fluo, de tal manera que al realizar el producto delárea y la velocidad se obtendrá el gasto o caudal.

Los estudios hidrológicos están apoyados en las mediciones decada uno de los parámetros obtenidos en las estacioneshidrom#tricas, y cualesquiera que sean los m#todos deanálisis, su precisión se verá limitada por dichas mediciones,además, las variaciones de los parámetros hidrológicos son

grandes, y de ahí la necesidad de realizar mediciones con granfrecuencia y en muchas estaciones, por otra parte es tambi#nde gran importancia la oportunidad con que se hagan. 'onmuchos los factores que pueden provocar ine%actitudes en unamedición hidrom#trica, razón por la cual para el suministro deesta información se requiere el concurso de diferentes t#cnicasy tecnologías aplicadas en los diferentes procesos yactividades que forman parte del amplio campo de aplicaciónde la de la hidrología, para producir, al final, la informaciónhidrom#trica veraz, confiable y oportuna.

En la actualidad, en la red hidrom#trica nacional e%istendiversos factores que impiden que esta opere con coberturasmás amplias y de mayor confiabilidad. Entre otros se tienenlos procesos manuales de aforo, de cálculo y de reporte dedatos, así como la falta de personal para el desempe(o de talesfunciones.

Es por esto, que con base a la necesidad de meorar los

procedimientos empleados en )#%ico para el establecimientoy operación de las mas de *++ estaciones hidrom#tricas, sedise(ó y construyó el prototipo de un sistema electrónicoau%iliar en las operaciones de aforo con molinete,denominado Estación -idrom#trica tinerante/. Estedispositivo tambi#n podrá ser empleado ampliamente en0istritos de 1iego, para medir en canales de distribución deagua.

Objetivo.

La estación hidrom#trica itinerante 2E-3 está destinada arealizar operaciones de aforo con molinete por suspensióndesde un puente, una pasarela o una canastilla, con la finalidadde obtener el gasto total de una conducción abierta,

resolviendo varios de los problemas asociados a los procedimientos utilizados en el m#todo de aforo con molinete.

Problemática a resolver.

Entre los problemas más frecuentes en el m#todo de aforo conmolinete se encuentra, que por la importancia de la medicióndel gasto se tienen que realizar varias mediciones en tiemposcortos, sin embargo, esto resulta ser demasiado arduo ytedioso para el operador. 4sí mismo se tienen problemasdebido a la baa confiabilidad y repetibilidad al realizar lasmediciones del tirante, ya que en la mayoría de los casos esdifícil conocer con e%actitud la superficie libre del agua y elfondo del cauce, las mediciones dependen en gran medida dela pericia y e%periencia del operador. 5tro inconvenienteresulta de la trasmisión de los pulsos generados por elmolinete, en la actualidad se utilizan cables el#ctricos quetienen que e%tenderse desde el molinete hasta la estructuradonde se encuentra el operador, el cual, ya sea con ayuda deauriculares y un cronómetro realiza el conteo de pulsos porminuto, estos cables el#ctricos hacen que la manipulación delequipo de aforo sea engorrosa, otra opción es suspender elsistema escandallo6molinete de un cable de acero con núcleode cobre asilado, el cual se fabrica especialmente para latrasmisión de la se(al del molinete, sin embargo, es difícilconseguirlos en el país, ya que son importados y muy

ESTACIÓN HI!O"#T!ICA ITINE!ANTE

7lvarez 8retón 1icardo 4ndr#s9

:ruz :arbaal )aría del :armen9

)aldonado 'antiago ;os# 0avid

9

293nstituto )e%icano de <ecnología del 4gua

'ubcoordinación de 5bras y Equipos -idráulicos, $aseo :uauhnáhuac =>?@, ;iutepec, )orelos, :$ *@>>+

ralvarezAtlaloc.imta.m%, alessaBBAlive.com, silentChill@++9+Ahotmail.com





costosos. $or último cabe mencionar que, el no llevar unadecuado registro de las mediciones puede ocasionarconfusiones y errores en el cálculo final del gasto.

La E-, resuelve de forma satisfactoria los problemasanteriormente e%puestos, aportando una serie de

características que se e%ponen de manera detallada en loscapítulos subsecuentes.

esarrollo.

La E- está compuesta de tres partes principales, el módulode control, el módulo de sensores y el sistema escandallomolinete 2ver figura 93, las cuales se conforman como un solodispositivo que dota al operador de la capacidad de realizar lasoperaciones de aforo de una manera integral, apoyándose delhardDare y softDare del dispositivo para realizar medicionesdel tirante y velocidad del fluo de forma electrónica, desde unmódulo de control, además, brinda al operador la posibilidadde almacenar las mediciones realizadas para posteriormentetrasmitirlas de manera inalámbrica a una laptop, donde se ha

instalado un softDare dise(ado especialmente para laadquisiciónde las mediciones y el cálculo del caudal.

Figura 1. Instalación de la EHI en un puente, A) módulo decontrol, B) módulo de sensores, C) sistema escandallo-molinete.

Módulo de control.

El módulo de control 2ver figura @3 puede ser instalado en unacanastilla, un puente o una pasarela, a trav#s de #ste, eloperador podrá manear el equipo para realizar las medicionescorrespondientes en cada dovela.

El módulo de control cuenta con una pantalla 2display, figura@ :3 para la visualización de mediciones, así como, un teclado

2figura @ 03 para programar de forma directa la ecuación decalibración de su molinete y el número de dovelas de lasección transversal del cauce. $or medio de un sistemamecánico de enrollamiento de cable 2figura @ 43 se hacedescender o ascender los instrumentos de medición 2sistema

escandallo6molinete3, este mecanismo es accionado de formamanual con una manivela 2figura @ 83 o en su defecto puedeser accionado por un motor el#ctrico, cuenta con un sistema deautobloqueo que evita el descenso no deseado del sistemaescandallo6molinete.

El módulo de control emplea alarmas auditivas que alertan aloperador del dispositivo, cuando el molinete toca la superficiedel agua, cuando el escandallo toca el fondo del cauce ycuando el molinete se encuentra en el sesenta por ciento de la

profundidad total. "racias a sus sistemas mecatrónicos es posible medir el tirante de cada dovela y la posición delmolinete con respecto a la superficie libre del agua.

El dise(o del módulo de control fue pensado para que eloperador pueda comprender fácilmente su uso, por medio de

mensaes que guía paso a paso al usuario en el procedimientode aforo con molinete.

Figura 2. Módulo de control. A) am!or de enrollamiento deca!le, B) mani"ela, C) #antalla $C% displa&, %) teclado de

mem!rana, E) alarma sonora, F) antena.

Especificaciones t#cnicas del módulo de control

• <ambor ranurado, fabricado en acero 4'<) 4>?galvanizado, 99F.? mm de diámetro e%terior, capacidad

má%ima de 9+ m de cable.

•

:able de acero galvanizado, ?.@> mm de diámetro.• 1eductor tornillo sinfín6corona, reducción de velocidad

de @>9, con salida a manivela para accionamiento

manual o con acoplamiento para accionamiento conmotor el#ctrico.

• :apacidad má%ima de carga >+ Gg.

• $eso B Gg sin cable ni escandallo.

• 0imensiones 9F.@ % 9H.> % ?H.? cm

• $roceasador microcontrolador de = bits 4<mega9*.





• )emoria de >9@ bytes EE$15) para almacenar

mediciones.

• $antalla display L:0 9*IF caracteres.

• <eclado de membrana de 9* teclas.

•

4larma sonora de H+ 08 con dos tonos.• )edidor de profundidad y posición del molinete

resolución de 9.= mm, la medición se visualiza en cm ymilímetros en la pantalla display utilizando > dígitos,

longitud má%ima de despliegue HHH.HH cm.

• )edición de velocidad la velocidad se computa deacuerdo a la ecuación introducida por el usuario y el

conteo de pulsos por minuto del módulo de sensores y

puede visualizarse con > dígitos en mJs.

• <ransmisión de datos radio modem Ibee @.F "hz.

• 1ango má%imo de transmisión 9++ m.

• LE0 indicador de cone%ión inalámbrica.

•

8atería recargable de litio polímero 9@ v B 4J-r. 9@ hrsde operación continúa.

Módulo de sensores.

El módulo de sensores 2ver figura ?3, cuenta con tres sensoresun sensor de nivel por conductividad que determina lasuperficie libre del agua, un sensor inductivo de contacto conel fondo que indica cuando el escandallo ha llegado al fondo yun contador de revoluciones del molinete. La se(al de estossensores es trasmitida de forma inalámbrica al módulo decontrol. 'e ha pensado en un futuro incluir un inclinómetro

para medir el ángulo de desviación de la vertical provocada por el arrastre que sufre el sistema escandallo6molinete encorrientes de alta velocidad para efectuar las correcciones

correspondientes.El módulo de sensores está fabricado de un material que esligero, anticorrosivo y capaz de soportar los esfuerzos2principalmente de tensión3 a los que estará sometido cuandose encuentre instalado, está dise(ado aun para ser sumergidosin sufrir da(os en sus sistemas electrónicos. El módulo desensores se instala suspendi#ndolo del cable de acero delmódulo de control por medio de una argolla suetadora 2figura?, K3 y acoplando a los conectores, aprueba de agua, los cablesdel sensor de nivel y del molinete 2figura ? : y 03.

Especificaciones t#cnicas del módulo de sensores

• $rotección compuesta de un contenedor cilíndrico de

aluminio *+*96<*, el contenedor es herm#tico y cuentacon suetadores para cable de acero.

• 0imisiones @+ cm de longitud % = cm de diámetro.

• 'ensores sensor de nivel por conductividad, sensor

inductivo de contacto con el fondo y contador de pulsosde molinete hidráulico.

• :ontador de pulsos de molinete hidráulico los pulsos procedentes del molinete van siendo sumados en un

tiempo de *+ segundos, la cuenta del tiempo comienza

con el primer pulso del molinete, el resultado es enviado

al módulo de control.

• 'ensor de nivel de agua por conductividad dise(ado para

fácil instalación en la cola del molinete, electrodos deacero ino%idable.

• 'ensor de contacto con el fondo fabricado en el cuerpo

del contenedor, activado por #mbolo magn#tico, pesomínimo de funcionamiento B Gg.

• :one%iones a prueba de agua.

• 8atería recargable de ion6litio > v 9 4J-r. ? hr de

operación continúa.

• LE0 indicador de carga de batería.

• $rocesador microcontrolador de = bits 4<mega 9*.

• <ransmisión de datos 1adio modem Ibee @.F "hz.

• 1ango de transmisión má%ima 9++ m.

• 4ntena rpsma omnidireccional de @ 0b, @.F "-z

•

nterruptor tipo tapón para encendido y apagado.

Figura '. Módulo de sensores, A) antena,B) conector para

cargador de !ater(a, C) conector para sensor de ni"el por

conducti"idad, %) conector para molinete, E) indicador de cargade !ater(a, F) argolla suetadora de ca!le, *) argolla suetadora

con sensor de contacto con el +ondo.

istema escandallo-molinete.

El molinete y el escandallo se suetan con tornillos en unasolera de acero ino%idable 2ver figura F3. Es recomendable queesten separados una distancia considerable para que elescandallo no produzca perturbaciones en la corriente que

pasa por el molinete. El sensor de nivel por conductividad2figura F 03 se sueta entre el molinete y la aleta, de estamanera el sensor queda alineado con respeto la mitad de lascopas del molinete. Este es el arreglo denominado sistema





escandallo6molinete, el cual se instala suspendiendo ale%tremo superior de la solera 2figura F 43 con un cable deacero a la argolla suetadora inferior 2figura ? "3 del módulode sensores y conectando los cables de se(al del molinete y elsensor de nivel de agua por conductividad a el módulo de

sensores.

Figura . istema escandallo-molinete, A) ca!le de acero, B)

molinete, C) escandallo, %) sensor de ni"el.

o+tare de ad/uisición de mediciones & c0lculo del gasto.

'e desarrolló una aplicación para la captura de las medicionesalmacenadas en la E- utilizando una laptop, con el propósitode tener un registro adecuado de estas mediciones, realizar deforma automática los cálculos para la obtención del gasto totaly generar un reporte.

La laptop se enlaza inalámbricamente con la E- utilizandouna tareta electrónica desarrollada para este propósito, la cualse conecta al puerto serie de la laptop, de esta manera se

pueden descargar las mediciones desde un lugar seguro, en unradio de 9++ metros. 4l descargar las mediciones, estasaparecen ordenadas en una tabla, donde se muestra por cada

sondeo, el tirante, la velocidad medida en cada punto de lavertical y la profundidad de observación de cada velocidad.$ara el cálculo del caudal es necesario introducir en laaplicación el ancho de cada sección y el m#todo de cálculo dela velocidad media, con estos datos, la aplicación calcula elárea y la velocidad media de cada sección, para

posteriormente, calcularlos gastos parciales y finalmentesumarlos para obtener el gasto total.

Es posible mediante esta aplicación generar automáticamenteun reporte en formato -<)L que contiene la información enforma de tablas y gráficas de las mediciones, el perfil de lasección transversal, los cálculos parciales y el gasto total.

#rocedimiento de a+oro con la EHI.

El procedimiento empleado al realizar las mediciones de aforocon la E-, es el siguiente el operador desde el módulo decontrol teclea la ecuación característica del molinete que se vaa utilizar, así como, el número de dovelas en las que se dividióla sección trasversal, una vez realizado esto el operador se

posiciona en la primera dovela donde se harán las mediciones,y acciona el mecanismo de manivela del módulo de control

para hacer descender el sistema escandallo6molinete, cuandoel molinete toca la superficie libre del agua apenas la mitad delas copas 2figura > 43, suena una alarma sonora que avisa al

operador que ha ocurrido este suceso, en ese instante se tomaautomáticamente como referencia la superficie libre del agua yse visualiza en el módulo de control la posición en centímetrosdel molinete a partir de esta referencia, incrementando lalectura cuando desciende el sistema escandallo6molinete y

decrementando la lectura cuando el sistema escandallo6molinete asciende.

na segunda alarma sonora avisa al operador cuando se hatocado el fondo del cauce 2figura > 83, en ese momento en el

panel de control se visualiza la medición de tirante 2estamedición la obtiene el sistema sumando la posición delmolinete con respecto a la superficie y la distancia que haydesde el escandallo hasta la mitad de las copas del molinete,en la figura > 8 esta distancia esta acotada como 093,eloperador detiene el avance del equipo y se registra la lecturadel tirante.

0espu#s el operador acciona el mecanismo para posicionar elmolinete au%iliándose de las lecturas mostradas en el módulode control hasta escuchar una tercera alarma sonora que indica

la posición del molinete en un sesenta por ciento de la profundidad total, una vez que lo ha posicionado presiona un botón para iniciar el conteo de revoluciones por minuto delmolinete, en el panel de control se visualizará lavelocidad delfluo en metros por segundo que el sistema calcula de acuerdoa la ecuación introducida, así como, la posición del molinete

para que se pueda hacer registro de estas, cuando se haconcluido el registro el operador del equipo elegirá entrehacer más mediciones de velocidad en la misma dovela o

pasar a la siguiente dovela. Este procedimiento se repite entodas las dovelas. El equipo almacena automáticamente enmemoria todas las mediciones realizadas para que puedan serdescargadas a una laptop.

Figura . Medición de tirante, A) molinete tocando la super+icie

li!re del agua, B) escandallo tocando el +ondo.





Pruebas de validación de la EHI.

alidación del contador de pulsos de molinete.

$ara comprobar el correcto funcionamiento del contador de pulsos de molinete del módulo de sensores, se realizaron

varias comparaciones con el sistema caracterizador demolinetes del nstituto )e%icano de <ecnología del 4gua 2verfigura *3.

Figura 3. istema caracteri4ador de molinetes del IMA.

$rimero se realizó la caracterización normal del molinete, paraobtener la ecuación característica de dicho molinete.

0espu#s se instaló el módulo de sensores en uno de los brazosdel sistema caracterizador y se conectó al mismo molinete, serealizaron pruebas con el contador de pulsos del módulo desensores a las mismas velocidades con las que fuecaracterizado el molinete.

0esde una laptop se capturaron de forma inalámbrica las

revoluciones por minuto que indicó el módulo de sensores para cada una de las velocidades del sistema caracterizador.

'e obtuvo la ecuación característica con las mediciones delmódulo de sensores y se realizaron tablas y gráficas decomparación de ambos sistemas. Estas pruebas se realizaron

para * diferentes molinetes, a continuación solo se muestranlos resultados obtenidos para el molinete Lovy con clave:&46&4M6$6H*=*, como se observa en la <abla 9.

En los seis molinetes los resultados entre el módulo desensores y el sistema caracterizador son muy similares dandodiferencias má%imasde las pendientes de +.++++F>.

no de los seis molinetes de prueba, fue un molinete de tipode contactor magn#tico. En este molinete se observó un

comportamiento mucho más estable que en los de tipo decontactor mecánico, además, no hay necesidad de incorporarfiltros para eliminar el ruido el#ctrico provocado por losrebotes del contactor mecánico que comúnmente tienen losmolinetes, por lo que se simplifica la electrónica requerida

para el contador de pulsos.

Las mediciones en velocidades por debao de @ mJs fueronmás parecidas entre sí. Este comportamiento fue igual paratodos los molinetes.

a!la 1.5esultados de las mediciones de "elocidad para el

molinete $o"& con cla"e C6A-6A7-#-8393.

Figura :. *r0+ica comparati"a de las prue!as reali4adas en am!ossistemas para el molinete $o"& con cla"e C6A-6A7-#-8393.

1 2 3 Promedio

0.200 16.9220 16.5868 16.2206 16.5765

0.450 38.9452 38.8223 37.8519 38.5398

0.575 48.7448 47.6568 47.5059 47.96920.700 60.8673 60.3116 60.2308 60.4699

0.950 82.0653 81.9742 81.1908 81.7434

1.200 103.3502 103.2080 102.8453 103.1345

1.450 126.1829 125.7641 125.4792 125.8087

1.700 146.7120 146.1886 146.1123 146.3376

1.950 167.3932 166.8694 166.4643 166.9090

2.200 188.7915 188.5670 187.6585 188.3390

2.450 210.7246 210.5984 209.5935 210.3055

2.700 230.4142 229.9633 229.8654 230.0810

Velocidad N (pulsos/min)

is!ema carac!eri"ador de moline!es

1 2 3 Promedio

0.200 16 16 16 16.000.450 37 38 37 37.33

0.575 48 48 48 48.00

0.700 59 59 59 59.00

0.950 81 81 81 81.00

1.200 102 102 101 101.67

1.450 123 124 123 123.33

1.700 147 145 145 145.67

1.950 166 166 165 165.67

2.200 185 185 186 185.33

2.450 208 208 208 208.00

2.700 231 232 232 231.67

#s!aci$n %idrom&!rica i!ineran!e

N (pulsos/min)Velocidad





alidación de la o!tención de tirante con la EHI.

Las pruebas de medición de tirante se realizaron, instalando elequipo, en un nivel alto sobre el canal largo de pendiente nuladel )<4 2ver figura 93.

$aralela al sistema de medición se suetó una cinta m#tricatensada con una plomada, desde el barandal hasta el fondo delcanal 2ver figura =3. $ara simular varias profundidades se

posicionó el sistema escandallo6molinete a una determinadaaltura 2ver figura H3 y se activó en cada posición el sensor denivel por conductividad moándolo y de esta manera haciendosonar la alarma de superficie del módulo de control, para

posteriormente hacer descender el sistema hasta el fondo.4lmomento de activase la alarma de fondo, en la pantalla delmódulo de control se visualiza el tirante medido.

'e realizaron ? pruebas por cada posición y se compararoncon la cinta m#trica. En la <abla @ se muestran los resultadosobtenidos.

Figura 9. #rue!as del sistema de medición de tirante.

La posición del moliente se mide correlacionando el númerode pulsos que da un encoder acoplado al tambor deenrollamiento de cable, con el desplazamiento lineal del cable.4l tener un modelo matemático de esta relación, se programaen la estación de control para obtener las mediciones detirante.

'e procedió para obtener el modelo matemático, midiendosegmentos de longitud del cable en incrementos de ?*.F cm yel conteo de pulsos del encoder, con estos puntos se determinó

por medio del m#todo de mínimos cuadrados una relaciónlineal con la forma de la ecuación 293, esta ecuación fue

programada en el módulo de control para determinar el tirantey la posición del molinete, en la figura 9+ se muestran losresultados de las mediciones realizadas.

0.1816 ∗ 0.0341 1

0onde

L N desplazamiento lineal en cm.

& N &úmero de pulsos del encoder.

Figura 8. #osicionamiento del molinete a una determinada altura.

1 2 3

40 40'20 40'56 40'56 0'44 1'088

50 50'60 50'60 50'61 0'60 1'192

55 56'72 55'64 54'74 0'87 1'568

60 60'31 60'31 60'49 0'37 0'613

70 69'46 70'18 70'56 0'43 0'609

80 80'23 80'23 80'23 0'23 0'287

85 85'62 85'26 85'08 0'32 0'375

90 89'75 89'75 89'92 0'19 0'215

100 99'80 99'98 100'34 0'19 0'187

110 109' 85 1 09' 85 1 09' 85 0' 15 0' 137

120 119' 72 1 19' 90 1 19' 72 0' 22 0' 184

130 129' 77 1 29' 59 1 30' 66 0' 43 0' 333

140 139' 29 1 39' 65 1 39' 47 0' 53 0' 380

150 149' 70 1 49' 34 1 49' 70 0' 42 0' 281

160 159' 57 1 59' 39 1 59' 57 0' 49 0' 307

170 169' 44 1 69' 80 1 68' 73 0' 68 0' 400

180 179' 50 1 79' 67 1 79' 50 0' 44 0' 247

190 189' 73 1 89' 73 1 89' 73 0' 27 0' 142

200 200' 14 1 98' 88 1 99' 60 0' 55 0' 277

210 210' 01 2 09' 65 2 09' 83 0' 18 0' 084

220 219' 70 2 19' 70 2 19' 70 0' 30 0' 137

230 229' 58 2 30' 29 2 29' 93 0' 26 0' 113

240 239' 81 2 39' 63 2 39' 09 0' 49 0' 205

edici$n con #*+edici$n(cm) #rrormedio #rrorporcen!ual

a!la 2. Mediciones de tirante con EHI.

Figura 1;. 5elación entre el despla4amiento lineal & el conteo de

pulsos del encoder del sistema de medición de tirante.

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 45000

100

200

300

400

500

600

700

800

900





alidación de la medición del gasto con la EHI.

Las pruebas de medición del gasto total se realizaron en elcanal largo de pendiente nula del )<4, donde se instaló elequipo E- tal como aparece en la figura 9.

'e realizaron las mediciones a diferentes caudales,comparando los resultados de la E-, con los resultados delsistema de medición del vertedor del canal de pendiente nula2ver figura 99 y 9@3.

Figura 11. ertedor rectangular del canal de pendiente nula delIMA.

Figura 12. istema de medición del "ertedor del canal de

pendiente nula.

Las mediciones se realizaron en una sola dovela, midiendo eltirante y la velocidad media del fluo. 'e realizaron tresmediciones por cada caudal, en la primera medición se tomóla velocidad al *+O del la profundidad total, en la segunda al=+O y @+O y en la tercera al =+O, *+O y @+O.

Las mediciones se e%portaron al softDare de adquisición demediciones y cálculo del gasto/ para realizar el cálculo delgasto total 2ver figura 9?3.

En la <abla ? se presentan los resultados obtenidos. 'eobserva que las mediciones realizadas utilizando el m#todo detres puntos para calcular la velocidad media del fluo dan unamayor apro%imación del gasto real como era de esperarse.

Figura 1'. o+tare de ad/uisición de mediciones & c0lculo delgasto.

Prue,as del -as!o o!al (l/s)

#*+

V##

&!odo deun pun!o &!odo dedos pun!os &!odo !respun!os

184.6 165.3 167.2 161.1

73.7 73.7 75.7 77.45

35.7 36.9 37.1 41.6

a!la '. #rue!as del gasto total en el canal de pendiente nula delIMA.

Conclusiones.

El desarrollo de tecnología requiere de tiempo y de varias pruebas para hacerla llegar a la etapa final, buscando siempre

perfeccionar el sistema. Es el cliente quien decide si estatecnología es la más adecuada para sus necesidades. Es porello que es importante realizar una evaluación en los dise(osdel primer prototipo, tomando en cuenta en todo momento lasnecesidades del usuario.

Los sistemas de medición del prototipo fueron sometidos a pruebas de laboratorio, si bien no se realizó una prueba delsistema en campo, las pruebas en laboratorio resultaronsatisfactorias.

'e requiere de tiempo para efectuarlas pruebas en campo lascuales se llevarán a cabo en una estación hidrom#trica o en uncanal de distribución de agua para riego. na vez concluida la

prueba final del proyecto la siguiente etapa será unaevaluación del usuario final 2operador ó t#cnico aforador3

quien dará el visto bueno al prototipo. 0e ser necesario seoptimizaran los dise(os de acuerdo a esta evaluación. En laactualidad el equipo tiene una patente en trámite previendo su

posible comercialización.





!e$erencias.

9. #once, <uan Carlos Herra. nstructivo para aforo conmolinete. ;iutepec, )or. )<4, 9HHH.

@. Caprile, ergio 5. Equisbí 0esarrollo de aplicaciones con

comunicación remota basadas en módulo Pigbee y [email protected]>.F.?.6as=els>&, Bo&lestad. Electrónicateoría de circuitos ydispositivos electrónicos. )#%ico prentice -all, @++?.

F. Bos, Marinus *. 4foradores de caudal para canalesabiertos. )adrid L1, 9H=?.

A%radecimientos

'e agradece de manera especial, la participación de los :.<#cnicos del Laboratorio de -idráulica Enzo Levi/ del)<4

4ntonio )oyaho 0íaz.

Enrique 0omínguez 7lvarez.




AMH

SISTEMA DE APOYO A LAS DECISIONES PARA EL MANEJO INTEGRAL DE CUENCAS EN ZONASÁRIDAS: EL CASO DE LA CUENCA DEL RÍO SONORA.

Introduccin

La situación actual, en relación al agua, se ha tornadocrítica, especialmente en la región centro – norte del Estado.Los fenómenos naturales, el inadecuado manejo del agua yla desfavorable ubicación geográfica del estado, han

provocado que la escase de este recurso natural sea cadave mayor. Las fuentes tradicionales de abastecimiento deagua se han visto reducidas, incluso se han agotado lasreservas superficiales, como ocurre en la cuenca del río!onora, donde se ubica la capital de "ermosillo.

#or lo anterior, y con el fin de contribuir en las solucionesestructurales para hacer frente al problema de sequías de la$uenca del %ío !onora, en este articulo se presentan losestudios realiados en el &nstituto de &ngeniería de la'()* enfocados al desarrollo de los modelos desimulación de los recursos hídricos en la cuenca y alanálisis de la calidad del agua en la ona.

En este trabajo se presenta un !istema de )poyo a las+ecisiones +!!, por sus siglas en ingl-s como uninstrumento para dise/ar y manejar el esquema óptimo delmanejo de los recursos hídricos en una cuenca.

El +!! brinda las capacidades para calcular y visualiar los

efectos de un sistema hidráulico en el tiempo y espacio condiferentes políticas de operación y esquemas de recarga,este sistema se aplica como caso de estudio en la cuenca del%ío !onora.

0odos estos elementos se encuentran integrados en unm-todo interactivo que permite evaluar el manejo óptimodel sistema con bajo costo.

Situ!cin !ctu!"

En la subregión río !onora habita el 12.2 3 de la poblacióntotal del estado4 se encuentra dentro de esta ona la ciudadmás poblada "ermosillo. 0ambi-n se localia uno de losdistritos de riego más importantes 567 $osta de

"ermosillo4 estas características socioeconómicas hacenmás crítico y complejo el abastecimiento de agua en estaregión, en donde el balance oferta8demanda, indica quee9iste una sobredemanda total de agua para los diferentesusos de apro9imadamente el 22 3 de la oferta total de agua.El mayor usuario en esta subregión es el sector agrícola queemplea el agua en el riego con muy bajas eficiencias, lo queha contribuido a la sobree9plotación de acuíferos $osta de"ermosillo, #esqueira, *esa del !eri8La :ictoria fig. 7.

#i$. %. Cu&nc! d&" r'o Sonor!.

#or otra parte en la ona de estudio e9iste una ona dondese emplean sin control las aguas residuales generadas por laciudad de "ermosillo, esta ona está conformada porterrenos ejidales y son; :illa de !eris, La <esca, !an*iguel y La *anga, además de peque/os propietarios quese ubican en el municipio de "ermosillo, apro9imadamenteel a-rea de -stas es de 2=55 ha. Las actividades realiadasen el área de estudio son la agricultura, principalmente,complementada con la ganadería. Los ejidatarios y

peque/os propietarios utilian desde la d-cada de los >5?slas aguas residuales para riego, utiliando la infraestructurahidroagrícola del +istrito de %iego del %ío !onora.

)nte este panorama, de seguir con las mismas tendencias enel manejo y uso del agua en la región, la sobredemanda alfinal del periodo de planeación 26 a/os seguirá siendo

subsanada con la sobree9plotación de los acuíferos ademásde la problemática de la calidad del agua, lo que no esrecomendable ni sustentable.

Pro(u&)t! d& )o"ucin

El problema de la sobredemanda en un escenariosustentable, no se resuelve con sólo mejorar la eficienciaglobal del riego, puesto que e9iste unsobredimensionamiento de la superficie agrícola de riego en

#alma (ava, )driana, @onále :illarreal, Aernando y $ruicBshanB :illanueva, $arlos

&nstituto de &ngeniería, 'niversidad (acional )utónoma de *-9ico.

Edif 6, &nstituto de &ngeniería, $ircuito Escolar, $iudad 'niversitaria, 5C675, *-9ico, +. A.apnDpumas.iingen.unam.m9, fgvDpumas.iingen.unam.m9, ccvDpumas.iingen.unam.m9




AMH

esta subregión. Es necesario integrar políticas de operaciónconjunta de los recursos o bien realiar el reso.

) partir de este análisis se plantea la idea de desarrollar unaherramienta de gestión hídrica integral que permita realiarun manejo óptimo del aprovechamiento de los recursos

hídricos en la cuenca, teniendo como principales objetivosel almacenamiento y depuración de agua, la restauración delacuífero sobree9plotado, asignación de los recursos y elreso, modificando la recarga no controlada y con aguascrudas en los distritos de riego a una recarga controlada conagua residual tratada para poder disminuir p-rdidas en elsistema y controlar problemas de calidad.

La implementación de la recarga artificial de acuíferos en lacuenca del río !onora representa una herramienta dentro deun marco de gestión hídrica integral que pretende lograr unmanejo óptimo del aprovechamiento en la cuenca.

*ediante una serie de criterios t-cnicos, económicos,sociales y legalesFadministrativos se realió una evaluaciónde las características presentadas principalmente en la onacercana a la planta de tratamiento de aguas residuales#0)% que se construirá cerca de la ciudad de "ermosillo.

#or otra parte, la revisión de la normatividad relativa a larecarga de acuíferos utiliando agua residual tratadacorrobora los parámetros que deben ser contemplados parala determinación de la calidad del efluente proveniente de la

planta de tratamiento.

El esquema del funcionamiento con los elementos descritosse presenta en la siguiente figura.

#i$. *. E)+u&,! d&" -uncion!,i&nto d& "! cu&nc! d&" r'oSonor!.

Los aspectos mencionados anteriormente permitierondise/ar un sistema de recarga en superficie como laalternativa más eficiente para el caso de estudio presente.)sí se concluyó que el mecanismo más adecuado sonlagunas de infiltración, al presentar la satisfacción total delas condiciones anteriormente mencionadas. El dise/o y

operación del as mismas se presenta en otro artículo en estecongreso *endoa, et al..

Mod&"o (!r! &" ,!n&o int&$r!" d& "! Cu&nc!

$on el análisis de la cuenca surge la necesidad de generardiferentes escenarios o alternativas de manejo de la cuenca

bajo la combinación de diferentes políticas de operaciónque permitan evaluar distintos escenarios de planeación

para entender y calcular los efectos de las principalesvariables del modelo, así como identificar el problema delmanejo de la cuenca.

!e formó el modelo del manejo integral de la cuenca comouna t-cnica +!!. El +!! brinda las capacidades paracalcular y visualiar los efectos de un sistema hidráulico enel tiempo y espacio con diferentes políticas de operación yesquemas de recarga. $on -l se intenta modelar y evaluardiferentes escenarios de planeación para encontrar un planóptimo para el manejo de la cuenca. Este esquema incluyela gestión de la recarga de acuíferos y el reso, así como elcontrol en la calidad del agua. !e incluye el modelo deevaluación hídrica en la cuenca, la modelación hidrológica,el modelo de flujo de acuíferos y la caracteriación de lacalidad del agua. El esquema de este modelo se presenta enla figura 1.

Este modelo se ha definido mediante la combinación decuatro componentes. El primer componente se refiere al

empleo de un modelo hidrológico de parámetrosdistribuidos $EG'E)' utiliado para la evaluación de losescurrimientos en cuencas no aforadas4 el segundo modelo,un modelo para la evaluación hídrica y planeación delsistema HE)#, III.Ieap278org4 como tercero, unmodelo de flujo de aguas subterráneas *J0%&0desarrollado por el &nstituto de &ngeniería de la 'niversidad

(acional )utónoma de *-9ico, y por ltimo un programa para realiar especiación, reacciones de Katch, transporteunidimensional y cálculos geoquímicos inversos#"%EEG$, FIIIbrr.cr.usgs.gov.

+e acuerdo con la figura 1, el modelo num-rico central esel modelo hídrico HE)# que es un modelo de enfoqueintegral para simular los aprovechamientos hídricos.

El modelo HE)# de la cuenca media del río !onora tienecomo objetivo analiar diferentes políticas de operación delsistema con la finalidad de abastecer de agua a la ciudad de"ermosillo a trav-s del uso conjunto como la mejor opciónde abastecimiento. La principal demanda que se buscóabastecer es la ciudad de "ermosillo4 -sta se alimenta en

primera instancia del flujo superficial de la cuenca y secomplementa con las baterías de poos de los acuíferosalrededor de la ciudad. )demás se utilió el modelo paraevaluar el efecto de las obras de recarga en la cuenca media.




AMH

Las características de los acuíferos se definen a partir de lacalibración y análisis con el modelo *otrit. $on losresultados obtenidos para los acuíferos de #esqueira, *esadel !eri8La :ictoria y La *anga, se definieron para elmodelo HE)#, las condiciones iniciales de -stos así como

sus parámetros capacidad de almacenamiento, recarga ymá9imo abatimiento, además de la cuantificación de gastosde transferencia para los acuíferos de *esa del !eri y La*anga, tal como se ha e9plicado en el capítulo anterior.

En este modelo conocidas la topografía, geología, litografía,recarga, e9tracciones y propiedades del acuíferos seobtienen las evoluciones de abatimientos, cargas

pieom-tricas, el intercambio de flujos entre cauces yacuífero, así como el balance de flujo.

#i$ur! /. Mod&"o d& M!n&o Int&$r!" d& "! cu&nc!.

'na ve definidos los datos necesarios para HE)#, serealió la corrida del mismo, obteniendo con -l lastransferencias entre acuíferos, infiltraciones hacia ríos

recarga, la asignación de los recursos hídricos hacia lasdemandas, los balances en el sistema y el porcentaje decobertura hacia la ciudad de "ermosillo todos estos datosson secuenciales. 'na ve que el error entre los balancescalculados con el modelo HE)# y *otrit resultó menor aun 6 3, se concluyó el ajuste le los elementos del sistema,quedando el modelo de evaluación del manejo conjunto dela cuenca del río !onora. Esta parte del cálculo es lacalibración del modelo conjunto de la cuenca.

D&-inicin d& &)c&n!rio) 0 r&)u"t!do).

El objetivo de las modelaciones fue primeramente lacalibración, y posteriormente evaluar tendencias y analiardistintos escenarios de planeación. )ntes de identificar laestructura del modelo y escenarios, se definieron lasvariables y tipo de las mismas que permiten representar el

modelo hídrico de la cuenca media del río !onora4 -stas se presentan en la siguiente tabla.

El objetivo de estas alternativas fue analiar la evolucióndel comportamiento de la oferta y demanda del agua en

periodos de 26 a/os, con la combinación de las distintasvariables que influyen en la respuesta del sistema hídrico dela cuenca.

T!1"! %. 2!ri!1"&) d&" ,od&"o.

Los escenarios o alternativas para analiar se resumen acontinuación. Las variables de control que definieron losdistintos escenarios son las siguientes;

• !uministro a "ermosillo; constante de 755*m1Fa/o y con incremento del 7.3 anual

• !uministro a los +istritos de %iego; !e trató de dosformas, el primero se considera el suministro

constante, con una demanda total entre todos losdistritos de riego de =M *m1Fa/o sin restricciónagrícola. 'n segundo se definió considerando quelos distritos de riego pueden mejorar su eficiencia,se modificó esta variable, estableciendo restricciónen la e9tracción en función de la variación en elcambio de almacenamiento en el acuífero, si -ste sereduce en más de un 63, la e9tracción má9imahacia dicha demanda agrícola se reduce un 763figura 7C.1. La restricción en el modelo má9imafue limitar la dotación hasta 6C *m1Fa/o solamente,cubriendo el >13 de la dotación

• #referencias de fuentes; La política se establecedando preferencias de e9tracción, primeramente derecursos superficiales y posteriormente Kagotes,!eris y #esqueira

• %ecarga; #ara todos los escenarios se consideró quela capacidad de recarga aguas abajo de la presa el*olinito es de 75 m1Fs4 para la recarga en elacuífero de la *anga, se consideraron tres casos; el

primero considerando la situación actual, es decirsin recarga controlada, el segundo realiandorecarga mediante las lagunas de infiltración, con un

TIPO DE2ARIA3LE

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AMH

caudal de C7 *m1Fa/o y suministrando al distrito deriego de la <esca 22 *m1Fa/o, con el esquema deque la #0)% produce apro9imadamente 2 m1Fs, quees el efluente de la ciudad de "ermosillo. El tercero,se definió a partir de infiltrar todo el caudal que

produce la #0)%

• #olítica de operación de la presa el *olinito; La política modelada en la presa el *olinito es con unalmacenamiento má9imo de 15 *m1, y la obra detoma a 75 m1Fs.

+efinidas las variables, se definieron así catorce escenariosevaluación o alternativas de manejo de la cuenca, doce deestos, resultado de las combinaciones de las 6 variablesdefinidas anteriormente más dos alternativas en las cualesse considera cambio climático. Los resultados, o bien lavariable de estado es el balance o cambio dealmacenamiento en la cuenca media, la cual se dividió encuenca media baja $*K y cuenca media alta $*), yaque las condiciones son distintas y el intercambio de flujoentre ellas es casi nulo, siendo la presa )belardo elelemento hídrico de división de las mismas.

En la figura C se presenta el resumen de los resultados,diferenciando entre ellas, las de suministro constante,suministro con incremento y cambio climático.

#i$. 4. R&)u"t!do) o1t&nido).

En esta figura, R: and Rh representan el cambio dealmacenamiento y el abatimiento respectivamente.

Las consideraciones para evaluar el efecto del cambioclimático fueron;

&ncremento en la temperatura en 1S +isminución de la precipitación media en 753 %educción del escurrimiento en 153

En resumen si se comparan todas las alternativas presentadas en la figura C se observa que la mejor es la desuministro constante con restricción agrícola y recarga total,quedando casi una condición de equilibrio en la cuenca.)unque -sta es la mejor alternativa, debe considerarse elcrecimiento de población, de tal forma que al considerar el

incremento en la dotación a la ciudad de "ermosillo, lasegunda alternativa óptima es aquella con suministro conincremento, con restricción agrícola y recarga total, noe9istiendo mucha diferencia con la alternativa en donde elefluente de la #0)%, se reparte entre el +istrito de %iego dela <esca y las lagunas de infiltración. Es necesario se/alarque las condiciones más desfavorables se dan considerandoel cambio climático, sin considerar la recarga artificial desus acuíferos, lo que lleva a concluir que es necesarioimplementar el esquema de manejo integral de esta cuenca

propuesto.

Los resultados relevantes al implementar el manejo integralde la recarga artificial son;

• 'na disminución del la sobre9plotación del 5 3 parala condición de suministro constante

• )l implementar la restricción agrícola se disminuye lasobree9plotación en =53, disminuyendo sólo el 153 deárea de irrigación en el distrito de riego de *esa del!eris

• En la alternativa de suministro con incremento, lasobree9plotación se disminuye en un >53 y conrestricción en un 53, con una disminución de área deirrigación en *esa del !eris

$on los resultados obtenidos es evidente la importancia ynecesidad de contar con un modelo del manejo integral dela cuenca, considerando alternativas como reso y recargaartificial de acuíferos, aquí se concluye que este esquema

permite abastecer a la ciudad de "ermosillo considerandoun incremento de población del 7. 3 anual, esto andurante sequías prolongadas.

Conc"u)ion&)

Es urgente implementar las decisiones en la cuenca del río!onora, esto implica;

• $ambiar las políticas de operación de las presas del*olinito y ). %odrígue

• Ejecutar las políticas de operación en las e9traccionesde los acuíferos

• )umentar la capacidad de recarga del acuífero *esa del!eri mediante obras de retención de flujo en el cauce a

base de gaviones

• $onstruir la planta de tratamiento de aguas residualesde la ciudad de "ermosillo




AMH

• Llevar a cabo las obras de recarga con aguas tratadas,mediante lagunas de infiltración en la cuenca media

baja

• ) medida que sube el estr-s hídrico en la cuenca es

A$r!d&ci,i&nto)

Los autores quieren agradecer al $onsejo (acional de$iencia y 0ecnología y a la $omisión (acional del )gua

por el financiamiento a este proyecto.

aprovechamiento cuencas pdf

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