Metodología para la ordenación territorial de cuencas hidrográficas sujetas a riesgo de inundación en zonas urbanas. Aplicación en tuxtla gutiérrez (chiapas, méxico)
- Autores: Moisés Silva
- Directores de la Tesis: Antonio García Abril (dir. tes.), Ana Hernando Gallego (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2021
- Idioma: español
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: Archivo Digital UPM
- Resumen
La presión constante sobre el medio ambiente y los recursos naturales es inherente al progreso humano, hecho que denota el impacto del hombre en la transformación del paisaje natural. Áreas de bosques naturales se reducen, son transformadas en campos agrícolas y/o ganaderos, urbanizaciones, extracciones mineras, carreteras y otras infraestructuras. En las tres últimas décadas se nota un rápido crecimiento del área urbana de Tuxtla Gutiérrez, capital de Chiapas, México. Extensas áreas de terreno que antes se utilizaban para actividades agropecuarias ahora son zonas residenciales y la cobertura arbórea y arbustiva ha disminuido notoriamente. En este trabajo se analiza el cambio temporal en las coberturas del suelo de la Cuenca del Sabinal, en especial el incremento de la mancha urbana en la Zona Metropolitana de Tuxtla Gutiérrez, y cómo dichos cambios han influido en la vulnerabilidad ante riesgos de origen hidrometeorológico. También se plantean acciones tendientes a la recuperación y conservación de la Cuenca en concordancia con el crecimiento urbano ordenado.
El objetivo general de la tesis es desarrollar una metodología hidrológico-forestal para la reducción de riesgos en cuencas urbanas por causa de precipitaciones extremas, integrando herramientas de diagnóstico y prospectiva, considerando las condiciones actuales y la evolución del territorio, en términos físico-biológicos y socioeconómicos.
En primer lugar, atendiendo al objetivo específico 1 “Analizar los cambios en las coberturas y usos del suelo, ocurridos en las tres últimas décadas en la Cuenca del Sabinal”, se procesaron imágenes de satélite Landsat correspondientes a los años 1986, 2001 y 2014. Se crearon mosaicos multibanda de la Cuenca y posteriormente se realizó una clasificación supervisada de cada año identificando y cuantificando los cambios en las coberturas de: 1) agua, 2) arbolado, 3) agropecuario y pastizales, 4) suelo desnudo y 5) residencial e infraestructuras.
Como resultados se advierte un rápido crecimiento de la mancha urbana en la Cuenca del Sabinal, sobre todo en el municipio de Tuxtla Gutiérrez. De 1986 a 2014, mientras que el suelo de uso residencial aumentó anualmente más de 3%, el de uso agropecuario y pastizales disminuyó alrededor de 1% por año, lo que en términos absolutos equivale a una reducción de más de 5 mil hectáreas. Espacios que antes se utilizaban para actividades agropecuarias ahora son residenciales y, excepto en áreas de reserva ecológica, la cobertura arbórea y arbustiva ha disminuido significativamente.
Posteriormente, atendiendo el objetivo específico 2 “Simular procesos de lluvia-escorrentía con un modelo 2D para analizar el efecto de precipitaciones extremas y el riesgo de inundación en Tuxtla Gutiérrez”, a partir de las coberturas del suelo identificadas de los años 1986 y 2014, se definieron valores de rugosidad e infiltración de agua en el suelo. A su vez, a partir de valores históricos de lluvia registrados en la Cuenca, se estimaron valores de precipitación correspondientes a tres períodos de retorno (tr=1: 45 mm/h, tr=1.4: 60 mm/h y tr=10: 98 mm/h).
Los valores de rugosidad, infiltración y precipitación se utilizaron como datos de entrada en un modelo de simulación hidrológico-hidráulica 2D (con el software Iber), utilizando una malla de triángulos no estructurada, generada con un MDT desarrollado a partir de datos LIDAR, con pixeles de 5 x 5 m y variaciones de altura en centímetros. Como variables de salida, se obtuvieron y compararon valores de caudal superficial y de niveles máximos de altura del agua alcanzados en el cauce principal del Río Sabinal. En total se aplicaron 6 ensayos de simulación, con el propósito de analizar el efecto de los tres valores de precipitación en función de dos condiciones de coberturas del suelo: la de 1986 y la de 2014, es decir, con menor y mayor grado de artificialización del paisaje, respectivamente. Los ensayos se aplicaron sobre un polígono de 60 km2 ubicado en la parte baja de la Cuenca del Sabinal, en la zona urbana con mayor densidad poblacional de Tuxtla Gutiérrez, donde se han presentado problemas recurrentes de desbordamientos del río.
Para la calibración, validación y aplicación del modelo, se recurrió a los registros de altura del agua en las estaciones de nivel del Sistema de Alerta Hidrometeorológica de Tuxtla Gutiérrez, desarrollado por la Comisión Nacional del Agua. El modelo fue validado comparando los caudales obtenidos mediante los ensayos de simulación con los estimados mediante el método del Número de Curva. Se utilizó como criterio de validación el índice de Nash-Sutclif, obteniendo un nivel de ajuste Excelente.
De los resultados de la aplicación del modelo, se advierte que los cambios en las coberturas del suelo, se han traducido en niveles de caudal mayores en 2014 con respecto a 1986, 33% más con las precipitaciones de 45mm/h y 15% más con las de 98 mm/h. A su vez, los valores simulados de máxima altura del agua siempre son mayores en la cobertura de 2014 con respecto a los de 1986 (67 -118 cm, 23-81 cm y 7-44 cm más, con las precipitaciones de 45, 60 y 98 mm/h, respectivamente). Como consecuencia de los cambios inducidos en las coberturas del suelo de la Cuenca, aumentó significativamente el grado de impermeabilización del suelo, disminuyó la cobertura vegetal y, por lo mismo, la evapotranspiración y el almacenamiento de agua por parte de ésta. De modo que en 2014 es mayor la escorrentía superficial que se genera y, por lo tanto, mayor el riesgo de desbordamiento e inundación.
En el objetivo específico 3 “formular un esquema de ordenamiento general que sirva de base a los trabajos de planeación territorial” se ha buscado atender la problemática de mayores riesgos de desbordamiento e inundación en Tuxtla Gutiérrez. Tomando como Escenario Base las coberturas de 2014, se desarrolló un Escenario de cambio al año 2030 con el cual se pretende lograr la recuperación hidrológico-forestal y el crecimiento urbano ordenado en el territorio de la Cuenca. Para ello, se utilizaron argumentos de evaluación multicriterio (EMC) aplicados sobre una plataforma de SIG, en particular criterios de mejor aptitud del suelo, considerando como principales factores la pendiente, el tipo de suelo y el uso del suelo.
Se estimó que para el año 2030, la población de Tuxtla Gutiérrez y sus alrededores crecerá aproximadamente 27% con respecto al Escenario Base, misma proporción que puede crecer la cobertura del suelo de tipo residencial sin crear mayor impacto al equilibrio ambiental regional. Para lograr dicho Escenario, hay que disminuir 17% la cobertura de uso agropecuario y reclasificar el suelo desnudo resultante de procesos erosivos diversos, con el fin de recuperar 15 % de la cobertura de arbolado. De esta manera se permitiría el crecimiento urbano ordenado, es decir, dirigido hacia zonas propicias en términos ambientales y de seguridad para la población.
En conclusión, la propuesta metodológica expuesta en la tesis puede servir para retroalimentar a los sistemas de alerta temprana para riesgos de inundación, para analizar riesgos hidrometeorológicos en pequeñas cuencas que carecen de infraestructura para el monitoreo y como modelo para la planeación y ordenamiento territorial integral a nivel de cuenca hidrográfica.
