Anexo 2.22 Estudio hidrológico

PROYECTO DE DELIMITACIÓN DE ZONA FEDERAL DE ARROYOS DEL EMPLAZAMIENTO DEPORTIVO UBICADO EN EL PREDIO PROPIEDAD DEL SR. GALLO.

Contenido

1 Objetivo y alcance ............................................................................................................................... 2 1.1 Objetivo..........................................................................................................................2 1.2 Alcance ..........................................................................................................................2

2 Condiciones rectoras del estudio hidrológico.................................................................................... 2

3 Zona de Estudio ................................................................................................................................... 4 3.1 Delimitación...................................................................................................................6 3.2 Caracterización general de la cuenca de aportación ................................................7

4 Características fisiográficas.............................................................................................................. 10 4.1 Delimitación de micro cuencas .................................................................................10 4.2 Caracterización del uso de suelo ..............................................................................10 4.3 Caracterización de las pérdidas de lluvia.................................................................12

4.3.1 Caracterización según coeficiente de escurrimiento ........................................................... 12 4.3.2 Caracterización según número de escurrimiento................................................................. 13 4.3.3 Caracterización según el decaimiento de la velocidad de infiltración................................. 15

5 Análisis de la información pluviométrica........................................................................................ 16 5.1 Identificación de estaciones ......................................................................................16 5.2 Corrección y extracción de datos de lluvia..............................................................17 5.3 Extracción de registros ..............................................................................................18

5.3.1 Lluvias máximas anuales..................................................................................................... 18 5.3.2 Tormentas............................................................................................................................ 23 5.3.3 Intensidades máximas anuales en la estación UDG (Observatorio).................................... 24 5.3.4 Intensidades máximas estación EMA JA04 ........................................................................ 26

6 Análisis de frecuencias ...................................................................................................................... 28 6.1 Lluvias máximas anuales...........................................................................................28 6.2 Intensidades máximas anuales estación Observatorio ..........................................30 6.3 Intensidades máximas estación EMA JA04 .............................................................31

7 Curvas hp – d – Tr e i – d- Tr........................................................................................................... 33 7.1 Metodología.................................................................................................................33 7.2 Curvas hp-d-Tr e i-d-Tr para las estaciones.............................................................34

7.2.1 Estación 14065 (Colomos) .................................................................................................. 34 7.2.2 Estación 14132 (Tlaquepaque) ............................................................................................ 36 7.2.3 Estación 14169 (Zapopan)................................................................................................... 37 7.2.4 Estación UDG Observatorio................................................................................................ 38

7.3 Curvas i-d-Tr en la zona de estudio ..........................................................................39

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8 Cálculo de gastos pico en nodos de concentración ......................................................................... 40 8.1 Métodos hidrológicos.................................................................................................40

8.1.1 Hidrograma Unitario Triangular.......................................................................................... 40 8.1.2 Racional............................................................................................................................... 40 8.1.3 Burkli-Ziegler...................................................................................................................... 40 8.1.4 I-Pai-Wu .............................................................................................................................. 40

8.2 Resultados...................................................................................................................42 8.2.1 Resultados hidrológicos para la cuenca del Arroyo Central................................................ 42 8.2.2 Resultados hidrológicos para la cuenca del Arroyo Oriente ............................................... 43

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INDICE DE CUADROS Cuadro 3-1. Características geométricas para las cuencas de interés, Arroyo Central y Oriente. Cartografía de INEGI. F13D65 y F13D55. .................................................................................... 8 Cuadro 4-1. Coeficientes de escurrimiento según el tipo de uso de suelo. ................................ 12 Cuadro 4-2. Arroyo Central. Puntos de concentración N2 y N5. Coeficiente de escurrimiento ponderado ................................................................................................................................... 12 Cuadro 4-3. Arroyo Oriente. Puntos de concentración N1y N3. Coeficiente de escurrimiento ponderado. Área de interés......................................................................................................... 13 Cuadro 4-4. Números de escurrimiento según el tipo de uso de suelo.. .................................... 13 Cuadro 4-5. Arroyo Central. Micro Cuencas N2 y N5. Numero de Curva ponderado................. 14 Cuadro 4-6. Arroyo Oriente. Micro Cuencas N1y N3. Numero de Curva ponderado. ................ 14 Cuadro 5-1. Relación de estaciones con bases de datos confiables de medición de lluvia en la Zona Metropolitana de Guadalajara............................................................................................ 17 Cuadro 5-2. Matriz del inverso del cuadrado de las distancia entre las estaciones de la Zona Metropolitana de Guadalajara. .................................................................................................... 18 Cuadro 5-3. Lluvias máximas anuales registradas en la Zona Metropolitana de Guadalajara ... 19 Cuadro 5-4. Lluvias con duración de una hora registradas por la EMA JA04 entre el 17 de marzo de 2000 y el 14 de septiembre de 2006. .......................................................................... 27 Cuadro 6-1. Resumen de ajustes para las estaciones pluviométricas........................................ 28 Cuadro 6-2. Intensidades estimadas con una función Gumbel para una lluvia de 60 minutos y diferentes periodos de retorno. Estación UDG, Observatorio. .................................................... 30 Cuadro 6-3. Intensidades estimadas con una función Gumbel para una lluvia de 60 minutos y diferentes periodos de retorno. Estación EMA JA04................................................................... 31 Cuadro 7-1. Precipitación estimada para diferentes duraciones y periodos de retorno. Estación 14065 (Colomos). Altura de precipitación en mm.; duración en min.; Periodo de retorno en años..................................................................................................................................................... 34 Cuadro 7-2. Intensidad estimada para diferentes duraciones y periodos de retorno. Estación 14065 (Colomos). Intensidad en mm/hr.; duración en min. Periodo de retorno en años............ 34 Cuadro 7-3. Precipitación máxima estimada para diferentes duraciones y periodos de retorno. Estación 14132. Altura de precipitación en mm.; duración en min.; Periodo de retorno en años..................................................................................................................................................... 36 Cuadro 7-4. Intensidad estimada para diferentes duraciones y periodos de retorno. Estación 14132. Intensidad en mm/hr.; duración en min. Periodo de retorno en años. ............................ 36 Cuadro 7-5. Precipitación estimada para diferentes duraciones y periodos de retorno. Estación 14169 (Zapopan). Altura de precipitación en mm.; duración en min.; Periodo de retorno en años..................................................................................................................................................... 37 Cuadro 7-6. Intensidad estimada para diferentes duraciones y periodos de retorno. Estación 14169 (Zapopan). Intensidad en mm/hr.; duración en min. Periodo de retorno en años............ 37 Cuadro 7-7. Precipitación estimada para diferentes duraciones y periodos de retorno. Estación UDG Observatorio. Altura de precipitación en mm.; duración en min.; Periodo de retorno en años............................................................................................................................................. 38 Cuadro 7-8. Intensidad estimada para diferentes duraciones y periodos de retorno. Estación UDG. Intensidad en mm/hr.; duración en min. Periodo de retorno en años. .............................. 38 Cuadro 7-9. Intensidad estimada para diferentes duraciones y periodos de retorno. Estación UDG. Intensidad en mm/hr.; duración en min. Periodo de retorno en años. .............................. 39 Cuadro 8-1. Gastos máximos en puntos de concentración N2. Sub-cuenca del Central: HUS-TR: Hidrograma Unitario Sintético Triangular. RAC: Racional. BUR: Burkli-Ziegler y I-Pai: Método de i-Pai-Wu....................................................................................................................................... 42



Cuadro 8-2. Gastos máximos en puntos de concentración N5. Cuenca del Arroyo Central Completa: HUS-TR: Hidrograma Unitario Sintético Triangular. RAC: Racional. BUR: Burkli-Ziegler y I-Pai: Método de i-Pai-Wu. ........................................................................................... 42 Cuadro 8-3. Gastos máximos en puntos de concentración N1. Sub-cuenca del Oriente: HUS-TR: Hidrograma Unitario Sintético Triangular. RAC: Racional. BUR: Burkli-Ziegler y I-Pai: Método de i-pai-Wu. .................................................................................................................... 43 Cuadro 8-4. Gastos máximos en puntos de concentración N3. Sub-cuenca del Oriente: HUS-TR: Hidrograma Unitario Sintético Triangular. RAC: Racional. BUR: Burkli-Ziegler y I-Pai: Método de i-pai-Wu. .................................................................................................................... 43 Cuadro 8-5. Gastos máximos en puntos de concentración N4. Cuenca del Arroyo Oriente Completa: HUS-TR: Hidrograma Unitario Sintético Triangular. RAC: Racional. BUR: Burkli-Ziegler y I-Pai: Método de i-pai-Wu............................................................................................. 44

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INDICE DE FIGURAS Figura 3-1. Corrientes principales en la zona de proyecto. Fuente carta INEGI 1:20000............. 4 Figura 3-2. Zona de proyecto y zona de emplazamiento del estadio. Foto satelital del 18 de abril de 2004. ........................................................................................................................................ 5 Figura 3-3. Cauce del arroyo Oriente. Vista hacia aguas arriba. .................................................. 5 Figura 3-4. Vista de la vialidad de acceso a la zona de emplazamiento del estadio y trazo original del arroyo Oriente. Foto satelital del 28 de enero de 2009............................................... 6 Figura 3-5. Zona de estudio. Fuente: Instituto Nacional de Estadística Geografía en Informática. Disponible en http://mapserver.inegi.gob.mx/. .............................................................................. 6 Figura 3-6. Sub cuenca de aportación de escurrimientos pluviales arroyos Oriente y Central y sub cuencas hidrológicas de la Zona Metropolitana de Guadalajara............................................ 7 Figura 3-7. Zona de estudio, cuencas de los arroyos Central y Oriente. Hidrografía ................... 8 Figura 3-8. Configuración del Número de Orden de los arroyos Central y Oriente. ..................... 9 Figura 4-1: Delimitación de la cuenca de estudio en micro cuencas. ......................................... 10 Figura 4-2. Uso de suelo en micro cuencas, donde. RU-MP(H2-H): Área de reserva urbana, Zonas habitacional de media a baja densidad, propiedad horizontal. AC-EV-B: Área de conservación ecológica, espacios verdes abiertos y recreativos. AU-EV-R: Área urbanizada, espacios verdes abiertos y recreativos. ...................................................................................... 11 Figura 5-1. Estaciones con información explotable en la Zona Metropolitana de Guadalajara .. 16 Figura 5-2. Lluvia registrada por la estación JA04 desde el 17/03/2000 hasta el 14/09/2006. ... 23 Figura 5-3. Lluvias máximas en una hora registradas en el Observatorio Meteorológico Federal..................................................................................................................................................... 25 Figura 5-4. Lluvias máximas en una hora registradas en el Instituto de Astronomía y Meteorología de la Universidad de Guadalajara. ........................................................................ 26 Figura 6-1. Ajuste Gamma para la estación 14065 (Colomos). .................................................. 29 Figura 6-2. Ajuste Gamma para la estación 14132 (Tlaquepaque). ........................................... 29 Figura 6-3. Ajuste Gamma para la estación 14169 (Zapopan). .................................................. 29 Figura 6-4. Ajuste Log Normal para la estación UDG (Observatorio). ........................................ 30 Figura 6-5. Ajuste Gumbel para lluvias máximas con duración de 60 minutos. Datos extraídos de la estación UDG (Observatorio). ............................................................................................ 31 Figura 6-6. Ajuste Gumbel para lluvias máximas con duración de 60 minutos. Datos extraídos de la estación EMA JA04. ........................................................................................................... 32 Figura 7-1. Curvas intensidad – duración – periodo de retorno (i-d-Tr). Estación 14065 (Colomos).................................................................................................................................... 35 Figura 7-2. Curvas intensidad – duración – periodo de retorno (i-d-Tr). Estación 14132 ........... 36 Figura 7-3. Ilustración 1: Curvas intensidad – duración – periodo de retorno (i-d-Tr). Estación 14169 (Zapopan)......................................................................................................................... 37 Figura 7-4. Ilustración 2: Curvas intensidad – duración – periodo de retorno (i-d-Tr). Estación UDG169 ...................................................................................................................................... 38 Figura 7-5. Ilustración 3: Curvas intensidad – duración – periodo de retorno (i-d-Tr). Estación UDG169 ...................................................................................................................................... 39



PROYECTO DE DELIMITACIÓN DE ZONA FEDERAL Y ENCAUZAMIENTO, EMBOVEDAMIENTO O DESVIACIÓN DE ARROYOS DEL EMPLAZAMIENTO DEPORTIVO UBICADO EN EL PREDIO PROPIEDAD DEL SR. GALLO. ESTUDIO HIDROLOGICO Y ANÁLISIS ESPACIAL DE LOS ESCURRIMIENTOS SUPERFICIALES PLUVIALES EN EL ÁREA DE ESTUDIO

1 Objetivo y alcance 1.1 Objetivo Calcular los gastos en los puntos de concentración de las diferentes micro cuencas que conforman la sub cuenca de aportación del los arroyos Central y Oriente que cruzan las instalaciones deportivas del Autodromo Gallo, para la delimitación de la zona federal y los proyectos ejecutivos de embóvedamiento y canalización de los mismos. La determinación de los gastos será realizada a través del empleo de cuatro diferentes métodos de cálculo, con bases empíricas e hidrológicas. Los periodos de retorno contemplados son: 2, 5, 10, 25, 50, 100, 500 y 1000 años. 1.2 Alcance El presente estudio es un insumo en la elaboración del proyecto ejecutivo para el manejo de escurrimientos en las instalaciones deportivas del Autodromo Gallo.

2 Condiciones rectoras del estudio hidrológico La cartografía utilizada para la delimitación y caracterización de la zona de estudio fue generada específicamente, dentro del marco del Proyecto ejecutivo para el manejo de escurrimientos en las instalaciones deportivas del Autodromo Gallo, generándose curvas de nivel a cada metro a partir de levantamiento de campo, asimismo se utilizo cartografía de INEGI. La caracterización del uso de suelo fue realizada con base a los usos de suelos actuales y a los Planes Parciales de Desarrollo Urbano del Municipio de Zapopan, Jalisco. Los periodos de retorno asociados a los escurrimientos, corresponden a los periodos de retorno de las lluvias que los originan. La correlación entre la intensidad, la duración y el periodo de retorno de la lluvia de diseño se estableció utilizando la formula de Bell, (1969). Los periodos de retorno de análisis fueron determinados, para el presente estudio por la Contratante y de acuerdo a las recomendaciones técnicas de la Comisión Nacional del Agua. Los periodos de retorno analizados son: 5, 10, 25, 50, 100, 500 y 1000 años.

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La cantidad de agua infiltrada, la cantidad de agua retenida en pozas, la cantidad de agua evaporada depende del tipo de uso del suelo, es caracterizada, con base en el empleo de parámetros estándar y varía de una micro cuenca a otra.

Las escurrimientos asociados a eventos pluviales uniformes, fueron calculados con base en las siguientes hipótesis: (i) En todo el territorio de la cuenca de aportación llueve simultáneamente con la misma intensidad. (ii) El tiempo que tarda en concentrarse el escurrimiento superficial al punto más bajo de cada micro cuenca varía de una micro cuenca a otra.



3 Zona de Estudio Condiciones del sitio. En la zona del proyecto existen tres corrientes principales. La primera de ellas se localiza al norponiente de la zona del emplazamiento aproximadamente a 700 m medidos desde la parte más estrecha del predio, este arroyo se denomina para efectos de este escrito como “arroyo Poniente”. La segunda corriente se localiza al sur oriente del primero y al norponiente de la zona de emplazamiento dentro del predio considerado para al proyecto, este arroyo se denomina para efectos de este escrito como “arroyo Central”. La tercera corriente se localiza al sur oriente del predio sobre el perímetro de éste este arroyo se denomina para efectos de este escrito como “arroyo Oriente” (Figura 3-1).

1. La zona del emplazamiento se localiza entre los arroyos Central y Oriente (Figura 3-2).

2. El arroyo central y el arroyo Oriente cuentan con cauces bien definidos (Figura 3-3).

3. Los arroyos Central y Oriente confluyen aproximadamente a 500 m aguas abajo del extremo oriental de la zona de emplazamiento a un costado de la vialidad para formar el denominado arroyo Centro-Oriente (Figura 3-4).

Figura 3-1. Corrientes principales en la zona de proyecto. Fuente carta INEGI 1:20000.



Figura 3-2. Zona de proyecto y zona de emplazamiento del estadio. Foto satelital del 18 de abril de 2004.

Figura 3-3. Cauce del arroyo Oriente. Vista hacia aguas arriba.



Figura 3-4. Vista de la vialidad de acceso a la zona de emplazamiento del estadio y trazo original del arroyo Oriente. Foto satelital del 28 de enero de 2009. 3.1 Delimitación El área de estudio se localiza en la Región Hidrológica Administrativa número VIII (Lerma-Santiago-Pacifico) y pertenece a la Región Hidrológica 12 (Lerma-Santiago). Según datos oficiales de la Comisión Nacional del Agua, dicha región tiene una extensión de 132,916 Km2 sobre la cual se presenta una precipitación media anual (1941 – 2003) de 763 mm que generan un escurrimiento natural medio superficial interno de alrededor de 13,000 hm3. Figura 3-5. Zona de estudio. Fuente: Instituto Nacional de Estadística Geografía en Informática. Disponible en http://mapserver.inegi.gob.mx/.



La zona de estudio se localiza en el municipio de Zapopan, al norponiente de la Zona Metropolitana de Guadalajara. Las coordenadas que enmarcan a dicha zona son: 20°43’12” latitud Norte, 103°27’44” longitud Oeste y 20°41’34” latitud Norte, 103°22’37” longitud Oeste. 3.2 Caracterización general de la cuenca de aportación La cuenca de aportación a los arroyos Oriente y Central en el predio del Autodromo Gallo se encuentra dentro de la cuenca del Arroyo el Ahogado (Figura 3-6), el cual vierte sus escurrimientos al río Santiago. El área de estudio actualmente se encuentra escasamente urbanizada, por lo que se considera semi-rural o rural y se prevé que su dinámica de impermeabilización permanezca similar debido a encontrarse cercana a los limites del Bosque de la Primavera, zona protegida como área forestal. Como punto de partida se identificaron las corrientes superficiales que están ligadas con los arroyos Central y Oriente, configuración que se muestra en la Figura 3-7, y su principales características geométricas en el Cuadro 3-1. Figura 3-6. Sub cuenca de aportación de escurrimientos pluviales arroyos Oriente y Central y sub cuencas hidrológicas de la Zona Metropolitana de Guadalajara



Figura 3-7. Zona de estudio, cuencas de los arroyos Central y Oriente. Hidrografía

Cuadro 3-1. Características geométricas para las cuencas de interés, Arroyo Central y Oriente. Cartografía de INEGI. F13D65 y F13D55.

Cuenca / Arroyo Descripción Unidad Oriente Central

Ac m2 1441769 2018669 Ac Km2 1.44 2.019 Ac Ha 144.18 201.87 L m 2906 3858.70

Cota arriba msnm 2020.00 2050.00 Cota abajo msnm 1790.00 1790.00

Dz m 230.0 260.0 S 00/00 0.079 0.067 S 00/100 7.9 6.7

S 00/1000 79.1 66.9 Asimismo, siguiendo los procedimientos descritos en la literatura, se procedió a determinar el Numero de Orden de la Cuenca, para los arroyos central y Oriente, se determinó que las cuencas son de Orden No 2, respectivamente y su configuración se aprecia en la Figura 3-8 es importante resaltar que el área de estudio se encuentra dentro de la cuenca del Ahogado y esta a su ves dentro de la cuenca del río Santiago, siendo este ultimo el cauce de mayor orden.



Figura 3-8. Configuración del Número de Orden de los arroyos Central y Oriente.

Las características geométricas de las cuencas fueron determinadas con la cartografía disponible de INEGI (Cartas vectoriales F13D65 y F13D55). Ver plano anexo. Plano general de hidrografía.



4 Características fisiográficas 4.1 Delimitación de micro cuencas La cuenca del área de estudio, fue delimitada con base en los resultados de la cartografía de INEGI revisada y la elaborada dentro del marco del proyecto a partir de la identificación de las líneas de escurrimiento en las cartas topografiotas de INEGI, utilizando el criterio de identificación de parteaguas topográficos. Para efectos del proyecto, la cuencas de los arroyo Central y Oriente se sub dividen en 2 y 3 micro cuencas respectivamente, las cuales concentran sus escurrimientos en 5 puntos o nodos (ver Figura 4-1). Figura 4-1: Delimitación de la cuenca de estudio en micro cuencas. 4.2 Caracterización del uso de suelo Para la determinación de los usos de suelo se elaboró un mosaico de planos general con los planos de zonificación de las cuencas, empleando para ello la información digital contenida en los Planes Parciales de Desarrollo Urbano del Municipio de Zapopan y la información proporcionada por la SEMARNAT, respecto a la limite del Bosque de la Primavera como área forestal protegida. Cabe destacar que el Plan Parcial de Desarrollo Urbano, del que forman parte integral los planos de zonificación y los archivos de datos, contienen la expresión de los resultados de los estudios técnicos, de los medios físico, natural y transformado, así como de



los aspectos socioeconómicos, relativos a la planeación, programación, ordenamiento y regulación para el desarrollo urbano y ecológico en su área de aplicación, mismos que constituyen los instrumentos para proveer soluciones viables a la problemática de la zona. Para las condiciones de proyecto 3 tipos de ocupación futura fueron considerados, siendo éstos las siguientes: Áreas de conservación ecológica y espacios verdes abiertos (314.29 Ha), que corresponde aproximadamente al 90.82% de la superficie de la cuenca. Decreto del Bosque de la Pimavera. Zonas habitacionales de media a baja densidad (17.76 Ha) que corresponde aproximadamente al 5.13 % de la superficie de la cuenca. Zonas de Espacios verdes abiertos y recreativos. Equipamiento Especiales, como instalaciones deportivas abiertas (13.99 Ha), que corresponde aproximadamente al 4.05 % de la superficie de la cuenca. Área urbanizada. Figura 4-2. Uso de suelo en micro cuencas, donde. RU-MP(H2-H): Área de reserva urbana, Zonas habitacional de media a baja densidad, propiedad horizontal. AC-EV-B: Área de conservación ecológica, espacios verdes abiertos y recreativos. AU-EV-R: Área urbanizada, espacios verdes abiertos y recreativos.



4.3 Caracterización de las pérdidas de lluvia Para caracterizar las pérdidas de lluvia antes del escurrimiento, en el presente estudio se emplearon tres metodologías diferentes, las cuales fueron aplicadas según el tipo de relación lluvia – escurrimiento empleado. Es importante destacar que esta caracterización se aplica en cada una de las micro cuencas en estudio. 4.3.1 Caracterización según coeficiente de escurrimiento Esta caracterización se realiza con base en el tipo de ocupación del suelo y con base en la tabla 4.14 (página 139) de CONAGUA, (2000). Se consideran los tipos de uso de suelo determinados en el presente estudio, los cuales fueron relacionados con los coeficientes de escurrimiento máximo y mínimo propuesto por la CONAGUA, (2000). Cuadro 4-1. Coeficientes de escurrimiento según el tipo de uso de suelo.

TIPO USO TIPO DE USO SEGÚN CONAGUA, (2000) COEF MIN COEF MAX COEF. MEDIOEV Parques 0.10 0.25 0.18H1 Zonas sub urbanas 0.20 0.30 0.25H2 Zona residencial unifamiliar 0.30 0.40 0.35H3 Zona residencial multi familiar espaciados 0.40 0.60 0.50H4 Zona residencial multi familiar compacto 0.60 0.75 0.68ZI Zona industrial espaciado 0.55 0.80 0.68

En cada micro cuenca se determinó la superficie ocupada por los usos de suelo predeterminados. Una vez identificados, se determinó el coeficiente de escurrimiento de cada micro cuenca a partir del promedio ponderado de las áreas ocupadas por cada uno de los usos de suelo identificados. (Ver Cuadro 4-2 y Cuadro 4-3). Cuadro 4-2. Arroyo Central. Puntos de concentración N2 y N5. Coeficiente de escurrimiento ponderado

Valores Micro cuenca N2 A (m2) % A Ce Ce pond

AC-EV-B (ÁREA POSIBLE A URB). 208610.39 18.81% 0.700 0.132

AC-EV-B (ÁREA RESERVA PROTEGIDA LA PRIMAVERA) 900259.4 81.19% 0.140 0.114

AU-EV-R (SUP. PROY.) 0 0 0.200 0.000

TOTAL 1108869.8 0.245

Valores Cuenca del Arroyo Central N5 A (m2) % A Ce Ce pond



AU-EV-R (SUP. PROY.) 77462.4992 3.84% 0.200 0.008

TOTAL 2018669.166 0.320



Cuadro 4-3. Arroyo Oriente. Puntos de concentración N1y N3. Coeficiente de escurrimiento ponderado. Área de interés.




AU-EV-R (SUP. PROY.) 62460.4146 0.067162539 0.2000 0.013

TOTAL 929988.8858 0.310


AC-EV-B (ÁREA POSIBLE A URB). 349688.9675

91.18% 0.4595 0.419


AU-EV-R (SUP. PROY.) 402.81 0.001050305 0.2000 0.000 TOTAL 383517 0.431

Valores Cuenca del Arroyo Oriente N4

A (m2) % A Ce Ce pond




4.3.2 Caracterización según número de escurrimiento Esta caracterización se realiza con base en el tipo de ocupación del suelo y con base en la tabla 3-18 (página 157) de McCuen, (1989). Se consideran los tipos de uso de suelo determinados en el presente estudio, los cuales fueron relacionados con los números de escurrimiento propuestos por McCuen, (1989) considerando un grupo de suelo de tipo A (clasificación SCS) y condiciones promedio de lluvia antecedente. Cuadro 4-4. Números de escurrimiento según el tipo de uso de suelo..

TIPO USO TIPO DE USO SEGÚN McCuen, (1989) NEV Espacios abiertos y parques en buenas condiciones 69H1 Residencial. Tamaño promedio de lote = 1300 m2 72H2 Residencial. Tamaño promedio de lote = 500 m2 85H3 Residencial. Tamaño promedio de lote = 200 m2 86H4 Residencial, comercial denso. 92ZI Distrito industrial. 88



En cada micro cuenca se determinó la superficie ocupada por los usos de suelo predeterminados. Una vez identificados, se determinó el número de escurrimiento de cada micro cuenca a partir del promedio ponderado de las áreas ocupadas por cada uno de los usos de suelo identificados. Cuadro 4-5. Arroyo Central. Micro Cuencas N2 y N5. Numero de Curva ponderado

Valores Micro cuenca N2 A (m2) % A N N pond



AU-EV-R (SUP. PROY.) 0 0 68.000 0.000

TOTAL 1108869.8 59.139




AU-EV-R (SUP. PROY.) 77462.499 0.0851424 68.000 5.790 TOTAL 909799.37 75.118

Cuadro 4-6. Arroyo Oriente. Micro Cuencas N1y N3. Numero de Curva ponderado.



AC-EV-B (ÁREA RESERVA PROTEGIDA LA PRIMAVERA) 385512.3938 41.45% 55.000 22.799 AU-EV-R (SUP. PROY.) 62460.4146 0.067162539 68.000 4.567

TOTAL 929988.8858 67.276


AC-EV-B (ÁREA POSIBLE A URB). 349688.9675 91.18%

77.000 70.208



Es importante destacar que para las dos cuencas (Arroyo Central y Oriente), se calculó un número de curva de 66.34 y 70.21, respectivamente.



4.3.3 Caracterización según el decaimiento de la velocidad de infiltración. De acuerdo a los resultados del mecánica de suelos realizada para la zona de interés, como parte de los trabajos del presente proyecto, el subsuelo de la zona de estudio se caracteriza por ser una zona de media a alta permeabilidad. Los suelos predominantes son arenas de compacidad media a suelta con presencia de limos y de gravas en algunos estratos, siendo predominantes las arenas limosas con coeficientes de infiltración (coeficiente aplicado en la ecuación de Darcy) entre 5x10-3 cm/s y 1x10-2 cm/s. Ahora bien, a partir de un modelo de infiltración basado en la clase textural, se determinaron los parámetros de infiltración seleccionada para este estudio, siendo el modelo de Horton el aplicado. Sus parámetros fueron calculados a partir de la equivalencia matemática con los parámetros de infiltración del modelo de infiltración de Green y Ampt realizado por Peñaloza-Rueda y García-Salas (2008). Los parámetros de Horton calculados son los siguientes: Coeficiente de decaimiento = 2.632 hr-1 Velocidad de infiltración inicial = 160 mm/hr Velocidad de infiltración final = 61 mm /hr



5 Análisis de la información pluviométrica 5.1 Identificación de estaciones Según la base de datos de la Comisión Estatal de Agua y Saneamiento del Estado de Jalisco, y de la base de datos de la Comisión Nacional del Agua, a lo largo del estado de Jalisco existen alrededor de 283 estaciones con registros de lluvia, de las cuales alrededor de 20 se localizan dentro o en las cercanías de la zona de estudio. Figura 5-1. Estaciones con información explotable en la Zona Metropolitana de Guadalajara

Aplicando un análisis espacial con la ayuda de polígonos de Thiessen se determinaron las estaciones susceptibles de ser consideradas en el análisis hidrológico. Posteriormente se procedió a la consulta de los registros de las estaciones preseleccionadas permitiendo así desechar aquellas estaciones, cuya base de datos no podía ser explotada dentro del análisis hidrológico. Ello en virtud de tener registros pobres o de mala calidad. Esta depuración permitió retener 11 estaciones cuyas mediciones tienen influencia espacial sobre la Zona Metropolitana de Guadalajara (ver Figura 5-1 y ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.), dentro de las cuales 3 tienen influencia espacial de sus mediciones sobre la zona de estudio. Estas estaciones son las siguientes: estación 11065 (Colomos), estación 14132 (Tlaquepaque) y estación UDG ( Observatorio UDG). Cabe destacar que, a excepción de las otras estaciones, la estación JA04 o Colomos es una estación meteorológica automatizada a cargo de la Comisión Nacional del Agua. La estación JA04 se encuentra próxima a la cuenca de estudio y está conformada por un conjunto de sensores que registran y transmiten información meteorológica de forma automática de los sitios donde están estratégicamente colocadas. Su función principal es la recopilación y monitoreo de algunas Variables Meteorológicas del lugar (velocidad del viento, dirección del viento, temperatura, humedad relativa, radiación solar,



precipitación). La estación genera archivos del promedio de cada 10 minutos durante 3 horas para cada variable. El área representativa de la estación es de 5 km de radio aproximadamente, en terreno plano, excepto en terreno montañoso. Cuadro 5-1. Relación de estaciones con bases de datos confiables de medición de lluvia en la Zona Metropolitana de Guadalajara.

Altitud Años tipo° ' '' ° ' '' msnm Registro registro

14065 Colomos 20 42 24 103 23 34 1564 32 1970-2001 hp 24 h14066 Guadalajara 20 40 50 103 21 16 1575 52 1954-2005 hp 24 h14121 Guadalajara, Rayón 20 42 0 103 22 48 1567 42 1957-1988 hp 24 h14132 Tlaquepaque, San Pedro 20 35 0 103 19 0 1593 63 1943-2005 hp 24 h14169 Zapopopan 20 44 10 103 24 7 1591 65 1941-2005 hp 24 h14279 Guadalajara F.F.C.C. 20 40 48 103 22 48 N/C 48 1930-1977 hp 24 h14329 La Experiencia 20 43 24 103 20 6 1486 28 1978-2005 hp 24 h14386 Tonalá 20 37 51 103 14 23 1687 15 1991-2005 hp 24 hUDG Observatorio 20 40 32 103 23 9 1551 97 1900-2006 hp 24 h, imax (37 años)JA04 Colomos Auto 20 42 24 103 23 34 1571 7 2000-2006 hp 10 min14057 El Salto 20 32 0 103 11 0 1508 42 1948-1989 hp 24 h14294 Tlajomulco 20 25 0 103 32 0 N/C 30 1973-2002 hp 24 h

PeriodoLatitud LongitudClave Nombre común

5.2 Corrección y extracción de datos de lluvia La estimación de datos faltantes en las estaciones retenidas para este estudio, fue realizada con el empleo del método propuesto por el Servicio Nacional de Meteorología de los estados Unidos. Este consiste en ponderar los valores observados en una cantidad W, igual al reciproco del cuadrado de la distancia (D) entre cada estación vecina y la estación en donde se pretenden completar los registros. La lluvia hpx buscada se determina con la ecuación siguiente:

∑∑ −

=i

iix W

Whphp

Ecuación 5-1

Donde: hpi: precipitación observada para la fecha de la precipitación faltante. Wi=1/Di

2 Di la distancia entre cada estación circundante y la estación con registro incompleto, en Km. Este procedimiento ha sido verificado tanto teórica como empíricamente y considera que el dato faltante en una estación A, puede ser estimado con base en los resultados observados en las estaciones circundantes. La matriz de ponderación entre cada estación se muestra en la Cuadro 5-2.



Cuadro 5-2. Matriz del inverso del cuadrado de las distancia entre las estaciones de la Zona Metropolitana de Guadalajara.

14169 14065 14121 14066 14279 14341 14386 14057 14294 OBS 14132Zapopan Colomos Rayón GDL FFCC Exper. Tonalá El Salto Tlajomulco UDG Tlaque

14169 Zapopan 0.000000088 0.000000047 0.000000016 0.000000023 0.000000019 0.000000002 0.000000001 0.000000001 0.000000021 0.00000000314065 Colomos 0.000000088 0.000000370 0.000000040 0.000000091 0.000000024 0.000000003 0.000000001 0.000000001 0.000000081 0.00000000414121 Rayón 0.000000047 0.000000370 0.000000087 0.000000197 0.000000035 0.000000004 0.000000001 0.000000001 0.000000132 0.00000000514066 GDL 0.000000016 0.000000040 0.000000087 0.000000139 0.000000038 0.000000006 0.000000002 0.000000001 0.000000089 0.00000000714279 FFCC 0.000000023 0.000000091 0.000000197 0.000000139 0.000000022 0.000000004 0.000000001 0.000000001 0.000001777 0.00000000614341 Exper. 0.000000019 0.000000024 0.000000035 0.000000038 0.000000022 0.000000005 0.000000001 0.000000001 0.000000018 0.00000000414386 Tonalá 0.000000002 0.000000003 0.000000004 0.000000006 0.000000004 0.000000005 0.000000006 0.000000001 0.000000004 0.00000001014057 El Salto 0.000000001 0.000000001 0.000000001 0.000000002 0.000000001 0.000000001 0.000000006 0.000000001 0.000000001 0.00000000414294 Tlajomulco 0.000000001 0.000000001 0.000000001 0.000000001 0.000000001 0.000000001 0.000000001 0.000000001 0.000000001 0.000000001OBS UDG 0.000000021 0.000000081 0.000000132 0.000000089 0.000001777 0.000000018 0.000000004 0.000000001 0.000000001 0.000000006

14132 Tlaque 0.000000003 0.000000004 0.000000005 0.000000007 0.000000006 0.000000004 0.000000010 0.000000004 0.000000001 0.000000006

Cabe destacar que el método fue aplicado para estimar valores diarios, lo que conlleva a un análisis de todos y cada uno de los registros obtenidos en 24 horas de las estaciones localizadas dentro de la Zona Metropolitana de Guadalajara. 5.3 Extracción de registros Tres tipos de registros fueron extraídos de las estaciones. El primer registro corresponde a las lluvias máximas anuales extraídas de las estaciones de medición de lluvia acumulada en 24 horas. Estas lluvias fueron empleadas para el análisis de frecuencias de lluvias máximas. El segundo tipo corresponde a los registros de la Estación Meteorológica Automatizada (JA04) cuyos datos (lluvia medida a cada 10 minutos) fueron empleados para la determinación de la forma y duración de las tormentas de diseño así como para la estimación de los factores de concentración horaria, necesarios para la desagregación de las lluvias 24 horas en tormentas o lluvias con duraciones menores a 24 horas. Finalmente, el tercer registro corresponde a las intensidades máximas registradas por la estación del Observatorio Meteorológico de la Universidad de Guadalajara. 5.3.1 Lluvias máximas anuales Una vez completados los registros diarios de las estaciones con registro de lluvia diaria, fueron extraídos los registros de las lluvias máximas anuales ocurridas en 24 horas, con la finalidad de generar las muestras para el análisis de frecuencias. En el Cuadro 5-3 se observan valores medios de alturas máximas de precipitación consistentes, variando entre 55.7 mm y 63.3 mm. Sin embargo, al asociar la desviación estándar de los datos de cada una de las estaciones con sus valores medios, se observan tres conjuntos de coeficientes de variación. En el primero de ellos se observan coeficientes de variación, entre 21% y 23% que corresponden a las estaciones cuya altitud está entre las elevaciones 1,486 msnm (estación La Experiencia) y 1,567 msnm (estación Guadalajara-Rayón) respectivamente. El segundo conjunto, se observan valores de coeficiente de variación más grandes, entre 25% (estación Zapopán) y 32% (Tlaquepaque) y corresponden a estaciones cuyo intervalo de altitudes es mayor al primer conjunto (entre 1,575 msnm y 1,687 msnm). Esto puede indicar, para las estaciones más elevadas, una variabilidad en el régimen de lluvia relativamente más importante que en el otro conjunto de estaciones (cuya altitud es más baja).



La heterogeneidad de los valores de los coeficientes de variación así como su magnitud (entre 21% y 32%) también puede ser debida al hecho en que en ciertas estaciones fueron registrados eventos extremos y/o lluvias de origen orográfico. Cabe destacar, que el Plan Metropolitano de Colectores (PMC), presenta información extra en lo que respecta a las lluvias máximas. Esta información fue retomada en el presente estudio para completar los registros obtenidos a partir de la extracción de datos de realizado. A continuación se lista la información extra o complementaria considerada. En la estación Colomos (14065) el PMC considera registros de lluvias máximas anteriores a 1970 hasta el año 1961. Cuadro 5-3. Lluvias máximas anuales registradas en la Zona Metropolitana de Guadalajara

Colomos GDL GDL RayonTlaquepaque Zapopan GDL FFCC GDL Exper Tonala EMAS14065 14066 14121 14132 14169 14279 14329 14386 JA04

1900 56.91901 76.61902 37.91903 64.51904 66.51905 66.51906 69.51907 60.51908 31.21909 51.519101911191219131914191519161917191819191920 50.81921 45.71922 591923 44.71924 47.61925 45.71926 50.31927 39.31928 37.51929 65.71930 55.21931 76.0 51.21932 65.0 51.01933 70.0 63.21934 75.0 45.91935 49.0 40.71936 70.0 75.01937 50.0 38.3

Año OBS-UG



Cuadro 5 3. (continuación): Lluvias máximas anuales registradas en la Zona Metropolitana de Guadalajara


1900 56.91901 76.61902 37.91903 64.51904 66.51905 66.51906 69.51907 60.51908 31.21909 51.519101911191219131914191519161917191819191920 50.81921 45.71922 591923 44.71924 47.61925 45.71926 50.31927 39.31928 37.51929 65.71930 55.21931 76.0 51.21932 65.0 51.01933 70.0 63.21934 75.0 45.91935 49.0 40.71936 70.0 75.01937 50.0 38.31938 52.0 64.51939 48.0 35.61940 63.0 56.6

Año OBS-UG





1941 42.0 112.0 53.41942 50.0 88.0 49.61943 40.0 51.01944 70.0 69.41945 175.0 78.0 46.0 50.01946 150.0 100.0 62.0 38.91947 32.9 60.0 60.41948 60.0 82.11949 50.0 49.0 61.0 45.71950 37.21951 71.11952 32.5 58.0 48.01953 31.9 85.0 62.01954 52.8 26.0 56.5 51.61955 41.5 30.0 38.0 37.0 40.11956 80.8 64.0 41.0 75.0 70.01957 61.0 55.0 38.5 55.01958 94.5 60.0 120.0 45.0 79.21959 63.9 49.0 61.0 42.3 45.0 59.51960 67.4 49.0 50.0 38.31961 68.4 50.0 47.0 150.0 45.0 40.81962 59.1 54.4 69.0 88.0 40.6 45.51963 54.7 62.5 69.0 32.0 62.4 60.91964 56.5 40.0 53.0 34.0 52.5 53.41965 58.6 49.8 65.0 52.0 62.2 64.61966 39.5 45.0 60.0 58.8 50.0 45.61967 59.5 53.8 55.0 65.0 56.0 50.0 65.61968 52.4 75.0 83.0 75.0 81.0 50.0 60.61969 38.8 43.0 42.0 32.0 48.5 51.31970 80.0 95.5 76.7 64.0 72.1 100.81971 72.5 69.0 86.0 53.5 59.01972 46.2 50.0 44.0 67.9 45.11973 64.5 64.0 70.0 52.8 92.01974 95.6 91.5 80.0 38.6 76.8 85.0 95.61975 54.0 74.1 41.0 74.4 49.7 63.0 61.41976 75.0 41.3 54.5 39.8 64.0 53.0 68.11977 67.6 80.2 73.0 49.7 72.2 76.0 74.01978 57.8 80.0 61.0 47.3 55.2 61.5 51.41979 37.2 53.0 92.5 47.5 59.4 45.41980 93.3 54.0 53.0 53.2 66.0 42.4 54.91981 65.0 35.2 48.0 49.0 74.9 67.1 58.61982 68.0 70.5 85.0 98.8 78.0 64.3 76.6

Año OBS-UG





1983 56.0 114.8 88.0 48.9 48.8 60.6 64.11984 54.0 87.6 87.0 42.3 50.5 66.8 67.01985 50.0 58.3 58.0 42.3 72.0 43.5 54.61986 51.0 51.0 40.0 42.0 49.6 57.6 56.71987 75.0 77.0 77.0 42.5 96.0 43.4 58.01988 65.0 53.1 42.5 62.2 36.5 53.5 43.41989 56.0 58.8 65.0 49.3 62.5 54.0 50.41990 40.0 70.3 70.0 99.6 98.0 47.0 57.41991 51.0 69.0 69.0 75.5 72.7 64.5 52.0 49.01992 59.0 57.0 57.0 102.9 60.3 55.2 46.31993 69.0 76.2 76.0 72.5 72.0 81.5 63.31994 57.0 48.6 48.0 65.0 66.0 64.5 75.0 70.31995 61.0 85.2 85.0 58.0 53.0 49.2 38.2 55.21996 49.0 55.0 55.0 56.2 54.0 70.0 40.5 39.21997 69.0 88.0 88.0 44.5 62.0 49.8 41.5 70.11998 67.0 56.5 56.0 42.3 85.0 70.0 68.0 79.81999 85.2 49.2 54.2 88.0 60.0 71.0 59.52000 84.0 49.5 56.2 65.0 87.4 56.5 88.1 71.72001 60.0 58.0 48.0 41.2 37.5 46.7 84.32002 164.0 58.3 68.0 49.7 57.8 55.82003 83.0 71.0 47.0 72.2 65.3 58.02004 74.7 37.0 58.1 61.92005 57.6 55.0 59.0 72.7 62.0 46.2 46.0Max 95.6 164.0 88.0 175.0 100.0 112.0 98.0 81.5 88.1 100.8

Media 62.5 66.7 62.5 62.5 59.8 62.9 59.6 56.8 59.8 57.3STD 13.9 22.5 13.8 30.9 14.5 16.8 14.2 13.9 14.2 13.7Cv 0.22 0.34 0.22 0.49 0.24 0.27 0.24 0.24 0.24 0.24

Año OBS-UG



5.3.2 Tormentas Tal como se menciona párrafos más arriba, la estación JA04 contiene registros de precipitación a cada 10 minutos, desde el 17 de marzo del 2000. Los datos analizados para el presente estudio se muestran gráficamente, entre la fecha arriba mencionada y el 14 de septiembre del 2006. Figura 5-2. Lluvia registrada por la estación JA04 desde el 17/03/2000 hasta el 14/09/2006.

0

5

10

15

20

0

5

10

15

20hp

(mm)2000

Ene Dic

0

5

10

15

20

0

5

10

15

20hp

(mm)2001

Ene Dic

En los 6 años y medio de registro, se observa que en la ZMG el periodo de lluvias va de junio a septiembre y el periodo de extendido de mayo al mes de octubre.

0

5

10

15

20

0

5

10

15

20hp

(mm) 2002

Ene Dic

0

5

10

15

20

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5

10

15

20hp

(mm)2003

Ene Dic



Figura 5 2 (continuación): Lluvia registrada por la estación JA04 desde el 17/03/2000 hasta el 14/09/2006.

En ese sentido y considerando las condiciones topográficas, a la ubicación de la zona de estudio es posible afirmar que el régimen de lluvias tiene una fuerte componente convectiva con precipitaciones intensas en verano. Además el régimen presenta una componente, no menos importante, de lluvias orográficas y muy probablemente de eventos extremos como consecuencia de la cercanía al Océano Pacifico. 5.3.3 Intensidades máximas anuales en la estación UDG (Observatorio) En el periodo de 1965 a 1970, fue realizado un documento denominado “Los Colectores de Guadalajara” elaborado por el gobierno estatal y en donde se presenta la memoria de la etapa ejecutada en el periodo arriba mencionado. En dicha memoria dos diferentes registros de intensidades aparecen. El primero de ellos es un registro proveniente del análisis de las curvas masas del “Observatorio Meteorológico Federal de la Ciudad de Guadalajara Jalisco” y está compuesto de precipitaciones máximas en una hora, registrada en los meses de mayo a noviembre durante el periodo 1961 - 1970 (ver Figura 5-3).

0

5

10

15

20

0

5

10

15

20hp

(mm)2005

0

5

10

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20

0

5

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15

20hp

(mm)2006

Ene

Ene

Dic

Dic

0

5

10

15

20

0

5

10

15

20hp

(mm)2004

Ene Dic



Figura 5-3. Lluvias máximas en una hora registradas en el Observatorio Meteorológico Federal.

El segundo registro contiene la misma información (lluvias máximas con duración de una hora) para el periodo 1926 y 1965. Esta información proviene de la estación del Instituto de Astronomía y Meteorología de la Universidad de Guadalajara (ver ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.). El documento “Los Colectores de Guadalajara” señala que en el año 1955 la Comisión Lerma –Chapala Santiago, instaló 8 pluviografos en la ciudad, en 1961 la Secretaría de Agricultura y Ganadería instaló otro pluviografo en la avenida Alcalde y en 1965, el Municipio instaló “varios pluviografos diseminados por en el valle en puntos considerados clave”. Se realizó sin éxito la búsqueda de los registros de las estaciones referidas en el multicitado documento así como la ubicación precisa del “Observatorio Meteorológico Federal” cuyos datos se muestran en la Figura 5-4, con la finalidad de ser integrados al estudio. Por otra parte, en el documento “Los Colectores de Guadalajara” se estima, mediante métodos de la época, una intensidad media para una tormenta de una hora y un periodo de retorno de 10 años igual a 52 mm.



Figura 5-4. Lluvias máximas en una hora registradas en el Instituto de Astronomía y Meteorología de la Universidad de Guadalajara.

Otro documento recopilado es el intitulado “Sistema de Colectores” publicado también por el gobierno estatal en el año 1982 y en el cual hacen referencia a la misma información pluviométrica contenida en el informe “Los Colectores de Guadalajara”. En el documento “Sistema de Colectores”, se calculan 56 mm como lamina de precipitada en una hora y 10 años de periodo de retorno. Al saber la ubicación de las mediciones realizadas entre 1926 y 1965 por el Instituto de Astronomía y Meteorología de la Universidad de Guadalajara y al estar referidas en dos documentos oficiales, se determina su empleo para el estudio hidrológico aquí presentado. 5.3.4 Intensidades máximas estación EMA JA04 Se identifican por un lado los valores máximos anuales de intensidad registrados por la estación EMA JA04 en el periodo 2000-2006 con la finalidad de conformar una serie de duración parcial que de acuerdo a Campos-Aranda (1998) es particularmente útil para estimar eventos de bajo periodo de retorno a partir de un registro corto. Cabe destacar que este tipo de series, a



diferencias de las series anuales, se caracteriza por que está conformada de un número de eventos diferente al número de años de registro y considerando así todos los eventos mayores que el evento menor de la serie anual. En el Cuadro 5-4 se muestran los valores de lluvia horaria registrados por la estación EMA JA04 entre el 17 de marzo de 2000 y el 14 de septiembre de 2006. La serie fue conformada con los valores mayores al valor menor registrado en la serie anual siendo igual a 20.07 mm/hr marcada en la tabla con “negritas”. Cuadro 5-4. Lluvias con duración de una hora registradas por la EMA JA04 entre el 17 de marzo de 2000 y el 14 de septiembre de 2006.

2000 2001 2002 2003 2004 2005 20068.12 2.02 2.28 2.53 1.50 2.02 2.54

22.60 14.22 4.31 26.66 9.39 3.03 49.788.89 20.32 3.03 47.49 2.28 20.07 3.812.01 2.28 31.74 8.89 1.50 2.02 4.321.50 13.97 9.91 12.69 6.34 2.53 20.831.76 6.08 8.37 2.53 27.43 3.54 3.30

22.10 3.56 2.27 14.47 3.80 3.3014.22 6.84 2.02 6.10 10.6620.58 1.50 1.76 2.28

5.58 4.07 1.76 12.202.28 31.49 4.06

47.24 12.9641.14

2.271.501.501.50

max 22.60 20.32 47.24 47.49 27.43 20.07 49.78

llu

vias h

orar

ias



6 Análisis de frecuencias El análisis de frecuencias es realizado para los registros de lluvia máxima anual extraídos de las nueve estaciones consideradas en el presente estudio. Adicionalmente, este mismo análisis, cuya aplicación es explicada más adelante, es realizado para las intensidades máximas registradas en la estación UDG (Observatorio) y para la serie de duración parcial de la estación EMA JA04. A continuación se presentan los resultados de los análisis arriba mencionados. 6.1 Lluvias máximas anuales Una vez conformadas las muestras de lluvias máximas anuales ocurridas en 24 horas se procede al análisis de frecuencias, con el objeto de ajustar dichas muestras a funciones de distribución de probabilidades. Todas las muestras fueron evaluadas con las funciones de distribución de probabilidad siguientes: Normal Lognormal de 2 parámetros Lognormal de 3 parámetros Exponencial Gamma 2 Gamma 3 Pearson III Gumbel Doble Gumbel Sin embargo, para cada muestra se retuvo los resultados de la función que presenta el mínimo error estándar de ajuste. Es importante destacar que para realizar los ajustes a las diferentes funciones de probabilidad, se empleo el programa “Ax” versión 1.05, desarrollado por Martín Jiménez Espinosa en el CENAPRED en 1997. Cuadro 6-1. Resumen de ajustes para las estaciones pluviométricas.

Los resultados muestran que los registros de lluvia máxima anual de las estaciones Tlaquepaque (14132, ver Figura 6-2) y Observatorio (UDG, ver Figura 6-4) se ajustan estadísticamente, de mejor forma con la funciones Gamma y Log Normal respectivamente.



Por su parte, los registros de lluvia máxima en las estaciones Colomos (14065, ver Figura 6-1) y Zapopan (14169, Figura 6-3) se ajustan mejor con funciones de una sola población. Según los resultados de la herramienta empleada la mejor función de ajuste es la función Gamma. Figura 6-1. Ajuste Gamma para la estación 14065 (Colomos).

0

30

60

90

120

150

180

-2 -1 0 1 2 3 4 5

- LnLn[Tr/(Tr -1)]

hp 24 (mm) ObservadoCalculado

Figura 6-2. Ajuste Gamma para la estación 14132 (Tlaquepaque).

Figura 6-3. Ajuste Gamma para la estación 14169 (Zapopan).

0

30

60

90

120

150

180

-2 -1 0 1 2 3 4 5

- LnLn[Tr/(Tr -1)]




Figura 6-4. Ajuste Log Normal para la estación UDG (Observatorio).

6.2 Intensidades máximas anuales estación Observatorio El análisis de frecuencias de intensidades máximas anuales fue realizado con la ayuda de la herramienta “Ax”. Se evaluaron los ajustes de la muestra obtenida del documento “Los Colectores de Guadalajara” (ver ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.) empleando el mismo criterio de selección (mínimo error estándar entre los valores de intensidad medidos y los valores estimados) de la función con mejor ajuste. Los resultados muestran que la función de probabilidad de mejor ajuste es la función Gumbel, cuyo error estándar alcanzo 1.64 (ver Figura 6-5). Otro resultado a analizar es el valor obtenido para un periodo de retorno de 10 años. La intensidad estimada para ese periodo de retorno es igual a 58.86 mm/hr la cuál puede ser considerada igual a la intensidad estimada en el documento “Sistema de Colectores” (ver Cuadro 6-2 y párrafo 5.3.3). Cuadro 6-2. Intensidades estimadas con una función Gumbel para una lluvia de 60 minutos y diferentes periodos de retorno. Estación UDG, Observatorio.

Esta consistencia entre los resultados aquí estimados y los presentados en el documento “Sistema de Colectores” es lógica, independiente del método empleado en el citado documento y en este estudio, ya que en ambos se utiliza la misma muestra de datos.

Tr (años) imax ( mm/hr )5 51.8410 58.8625 67.0450 74.31

100 80.84500 95.941000 102.43

0

30

60

90

120

150

180

-2 -1 0 1 2 3 4 5

- LnLn(Tr/Tr -1)




Figura 6-5. Ajuste Gumbel para lluvias máximas con duración de 60 minutos. Datos extraídos de la estación UDG (Observatorio).

6.3 Intensidades máximas estación EMA JA04 Una vez conformada la serie de duración parcial de las intensidades horarias registradas en la estación EMAS JA04, se procedió al análisis de frecuencias empleando el programa “Ax”. Los resultados muestran que la función de probabilidad de mejor ajuste es la función Gumbel, cuyo error estándar alcanzó 3.82 (ver Figura 6-6). Como se muestra en el Cuadro 6-2 y en laCuadro 6-3, en la estación EMA JA04 se presentan valores sensiblemente inferiores a los estimados con los registros de la estación UDG (Observatorio). Cuadro 6-3. Intensidades estimadas con una función Gumbel para una lluvia de 60 minutos y diferentes periodos de retorno. Estación EMA JA04.

La diferencia entre las intensidades calculadas a partir de los datos de la EMA y las intensidades calculadas a partir de los datos del Observatorio obedece principalmente, al hecho que la estación Observatorio ha registrado eventos más intensos que la estación JA04. En efecto, la longitud de registro de la estación UDG es de 37 datos mientras que la longitud de la muestra de la estación EMA JA04 es de 15 datos. Esto implica evidentemente, el registro de tormentas extremas en la estación Observatorio no registradas en la EMA.

Tr (años) imax ( mm/hr )5 38.710 45.2325 51.5150 59.59

100 65.67500 79.71000 85.73

0

30

60

90

120

150

180

-2 -1 0 1 2 3 4 5

- LnLn[Tr/(Tr -1)]

i max (mm/hr) ObservadoCalculado



Figura 6-6. Ajuste Gumbel para lluvias máximas con duración de 60 minutos. Datos extraídos de la estación EMA JA04.

0

30

60

90

120

150

180

-2 -1 0 1 2 3 4 5

- LnLn[Tr/(Tr -1)]

i max (mm/hr) ObservadoCalculado



7 Curvas hp – d – Tr e i – d- Tr 7.1 Metodología Para la determinación de las curvas altura de precipitación – duración – periodo de retorno, y con la información generada (lluvias máximas diarias para diferentes periodos de retorno), se procede a la desagregación de dichos eventos a lluvias con duraciones menores a 24 horas. Para ello, se aplicó la fórmula de “Bell” que permite estimar la altura de precipitación para cualquier periodo de retorno y para cualquier duración. Esta relación lluvia-duración-periodo de retorno es directamente proporcional a la lluvia horaria con un periodo de retorno igual a dos años.

( )[ ] [ ] 602

25.0 50.054.076.035.0 ==⋅−⋅⋅+⋅= d

TrdT hpdTrLnhp

Donde: d: Duración en minutos. Tr: Periodo de retorno en años.

dThp : Altura de precipitación para cualquier duración y para cualquier periodo de retorno.

602

==

dTrhp : Altura de precipitación para una duración de 60 minutos y para un periodo de retorno

igual a dos años. El interés en aplicar la ecuación arriba mostrada, radica en que los registros existentes de lluvias con cortas duraciones son escasos en la zona de estudio. Sin embargo se dispone de registros de lluvias máximas diarias de buena calidad y con longitudes de registro aceptables. En consecuencia, lluvias con duraciones menores a 24 horas pueden ser evaluadas a partir de los registros diarios. El éxito de aplicación de la ecuación anterior, radica en la correcta evaluación de la lluvia horaria con un periodo de retorno igual a dos años. Su evaluación puede darse con base en tablas y gráficas, sin embargo éstas han sido obtenidas en lugares con condiciones particulares, diferentes a la de la zona de estudio. Por lo que para el caso aquí estudiado se utilizará la evaluación de la lluvia horaria con periodo de retorno igual a dos años de la Zona Metropolitana de Guadalajara generada como parte del Programa de Manejo integral de Aguas pluviales de la Zona Metropolitana de Guadalajara (SIAPA 2006-2008).



7.2 Curvas hp-d-Tr e i-d-Tr para las estaciones A continuación se presentan las curvas altura de precipitación-duración-periodo de retorno y las curvas intensidad-duración-periodo de retorno para las estaciones seleccionadas, estimadas a partir de la formula de Bell, (1969). 7.2.1 Estación 14065 (Colomos) Cuadro 7-1. Precipitación estimada para diferentes duraciones y periodos de retorno. Estación 14065 (Colomos). Altura de precipitación en mm.; duración en min.; Periodo de retorno en años.

5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 1302 12.8 19.2 26.8 31.9 35.8 39.1 41.9 44.3 46.5 48.5 50.4 52.1 53.7 55.25 16.9 25.4 35.4 42.1 47.3 51.5 55.2 58.5 61.4 64.1 66.5 68.8 70.9 72.910 20.0 30.0 41.8 49.8 55.9 61.0 65.4 69.2 72.7 75.8 78.7 81.4 83.9 86.315 21.9 32.7 45.6 54.3 61.0 66.5 71.3 75.5 79.3 82.7 85.8 88.8 91.5 94.120 23.1 34.6 48.3 57.5 64.6 70.5 75.5 79.9 83.9 87.6 90.9 94.0 96.9 99.625 24.1 36.1 50.4 60.0 67.4 73.5 78.8 83.4 87.6 91.3 94.8 98.1 101.1 103.950 27.2 40.8 56.9 67.7 76.0 82.9 88.9 94.1 98.8 103.1 107.0 110.7 114.1 117.3

100 30.4 45.4 63.4 75.4 84.7 92.4 99.0 104.8 110.1 114.8 119.2 123.3 127.1 130.6500 37.6 56.2 78.4 93.3 104.8 114.3 122.5 129.7 136.2 142.1 147.5 152.6 157.3 161.71000 40.7 60.9 84.9 101.0 113.5 123.8 132.6 140.5 147.5 153.9 159.7 165.2 170.3 175.0

Tr(años) hp(mm) (14065)

Cuadro 7-2. Intensidad estimada para diferentes duraciones y periodos de retorno. Estación 14065 (Colomos). Intensidad en mm/hr.; duración en min. Periodo de retorno en años.

5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 1302 154.0 115.2 80.4 63.7 53.7 46.9 41.9 38.0 34.9 32.4 30.2 28.4 26.9 25.55 203.2 152.1 106.1 84.1 70.9 61.9 55.2 50.1 46.1 42.7 39.9 37.5 35.4 33.610 240.5 180.0 125.5 99.6 83.9 73.2 65.4 59.3 54.5 50.5 47.2 44.4 41.9 39.815 262.3 196.3 136.9 108.6 91.5 79.8 71.3 64.7 59.4 55.1 51.5 48.4 45.8 43.420 277.7 207.9 145.0 115.0 96.9 84.5 75.5 68.5 62.9 58.4 54.5 51.3 48.4 46.025 289.7 216.9 151.2 120.0 101.1 88.2 78.8 71.5 65.7 60.9 56.9 53.5 50.5 48.050 327.0 244.7 170.7 135.4 114.1 99.5 88.9 80.7 74.1 68.7 64.2 60.4 57.0 54.1

100 364.3 272.6 190.1 150.8 127.1 110.9 99.0 89.9 82.6 76.6 71.5 67.2 63.5 60.3500 450.8 337.4 235.3 186.6 157.2 137.2 122.5 111.2 102.2 94.7 88.5 83.2 78.6 74.61000 488.0 365.3 254.7 202.0 170.2 148.5 132.6 120.4 110.6 102.6 95.8 90.1 85.1 80.8

Tr(años) i (mm/hr)



Figura 7-1. Curvas intensidad – duración – periodo de retorno (i-d-Tr). Estación 14065 (Colomos)

0

80

160

240

320

400

480

560

0 20 40 60 80 100 120

i(mm/hr)

d (min)

2

5

10

15

20

25

50

100

500

1000



7.2.2 Estación 14132 (Tlaquepaque) Cuadro 7-3. Precipitación máxima estimada para diferentes duraciones y periodos de retorno. Estación 14132. Altura de precipitación en mm.; duración en min.; Periodo de retorno en años.

Cuadro 7-4. Intensidad estimada para diferentes duraciones y periodos de retorno. Estación 14132. Intensidad en mm/hr.; duración en min. Periodo de retorno en años.

Figura 7-2. Curvas intensidad – duración – periodo de retorno (i-d-Tr). Estación 14132

0

80

160

240

320

400

0 20 40 60 80 100 120d (min)

i (mm/hr) 25

1015

202550

100



7.2.3 Estación 14169 (Zapopan) Cuadro 7-5. Precipitación estimada para diferentes duraciones y periodos de retorno. Estación 14169 (Zapopan). Altura de precipitación en mm.; duración en min.; Periodo de retorno en años.

5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 1302 12.6 18.9 26.4 31.4 35.2 38.4 41.2 43.6 45.8 47.8 49.6 51.3 52.9 54.45 16.7 25.0 34.8 41.4 46.5 50.7 54.4 57.6 60.4 63.1 65.5 67.7 69.8 71.710 19.7 29.5 41.2 49.0 55.0 60.0 64.3 68.1 71.5 74.6 77.5 80.1 82.6 84.915 21.5 32.2 44.9 53.4 60.0 65.5 70.2 74.3 78.0 81.4 84.5 87.4 90.1 92.620 22.8 34.1 47.6 56.6 63.6 69.3 74.3 78.7 82.6 86.2 89.5 92.5 95.4 98.025 23.8 35.6 49.6 59.0 66.3 72.3 77.5 82.1 86.2 89.9 93.3 96.5 99.5 102.350 26.8 40.1 56.0 66.6 74.8 81.6 87.5 92.6 97.3 101.5 105.3 108.9 112.3 115.4

100 29.9 44.7 62.4 74.2 83.4 90.9 97.4 103.2 108.3 113.0 117.3 121.3 125.1 128.6500 37.0 55.3 77.2 91.8 103.2 112.5 120.6 127.7 134.1 139.9 145.2 150.2 154.8 159.11000 40.0 59.9 83.6 99.4 111.7 121.8 130.6 138.2 145.1 151.4 157.2 162.6 167.6 172.3

Tr(años) hp(mm) (14069)

Cuadro 7-6. Intensidad estimada para diferentes duraciones y periodos de retorno. Estación 14169 (Zapopan). Intensidad en mm/hr.; duración en min. Periodo de retorno en años.

5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 1302 151.6 113.4 79.1 62.7 52.9 46.1 41.2 37.4 34.3 31.9 29.8 28.0 26.4 25.15 200.0 149.7 104.4 82.8 69.8 60.9 54.4 49.3 45.3 42.0 39.3 36.9 34.9 33.110 236.7 177.2 123.5 98.0 82.6 72.0 64.3 58.4 53.6 49.7 46.5 43.7 41.3 39.215 258.2 193.2 134.7 106.9 90.0 78.6 70.2 63.7 58.5 54.3 50.7 47.7 45.0 42.720 273.4 204.6 142.7 113.2 95.4 83.2 74.3 67.4 62.0 57.5 53.7 50.5 47.7 45.325 285.2 213.4 148.8 118.1 99.5 86.8 77.5 70.4 64.6 59.9 56.0 52.6 49.7 47.250 321.8 240.9 168.0 133.2 112.3 98.0 87.5 79.4 72.9 67.6 63.2 59.4 56.1 53.3

100 358.5 268.3 187.1 148.4 125.1 109.1 97.4 88.4 81.3 75.3 70.4 66.2 62.5 59.3500 443.7 332.1 231.6 183.7 154.8 135.0 120.6 109.4 100.5 93.2 87.1 81.9 77.4 73.41000 480.3 359.5 250.7 198.9 167.5 146.2 130.6 118.5 108.9 101.0 94.3 88.7 83.8 79.5

Tr(años) i (mm/hr)

Figura 7-3. Ilustración 1: Curvas intensidad – duración – periodo de retorno (i-d-Tr). Estación 14169 (Zapopan)

0

80

160

240

320

400

0 20 40 60 80 100 120d (min)

i (mm/hr) 25

1015

202550

100



7.2.4 Estación UDG Observatorio Cuadro 7-7. Precipitación estimada para diferentes duraciones y periodos de retorno. Estación UDG Observatorio. Altura de precipitación en mm.; duración en min.; Periodo de retorno en años.

Cuadro 7-8. Intensidad estimada para diferentes duraciones y periodos de retorno. Estación UDG. Intensidad en mm/hr.; duración en min. Periodo de retorno en años.

Figura 7-4. Ilustración 2: Curvas intensidad – duración – periodo de retorno (i-d-Tr). Estación UDG169

0

80

160

240

320

400

0 20 40 60 80 100 120d (min)

i (mm/hr) 25

1015

202550

100



7.3 Curvas i-d-Tr en la zona de estudio Con base en los factores de Thiessen estimados (ver Figura 5-1 y ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.), se calculan las alturas e intensidades de precipitación para diferentes duraciones y para diferentes periodos de retorno en cada una de las estaciones, se procede a la determinación de las curvas i-d-Tr para la cuenca de la zona de estudio, mismas que corresponden a los datos generados para la estación UDG Observatorio por estar dentro del área de influencia de la estación. Cuadro 7-9. Intensidad estimada para diferentes duraciones y periodos de retorno. Estación UDG. Intensidad en mm/hr.; duración en min. Periodo de retorno en años.

Figura 7-5. Ilustración 3: Curvas intensidad – duración – periodo de retorno (i-d-Tr). Estación UDG169

0

80

160

240

320

400

0 20 40 60 80 100 120d (min)

i (mm/hr) 25

1015

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8 Cálculo de gastos pico en nodos de concentración 8.1 Métodos hidrológicos 8.1.1 Hidrograma Unitario Triangular Método de base hidrológica que permite calcular la forma del escurrimiento a lo largo del tiempo. El método asume una forma triangular en el hidrograma dado por una relación biunívoca en función de la relación de la superficie de la cuenca y el tiempo en el cual se presenta el gasto pico. Este método considera una altura de precipitación efectiva uniforme. Para este estudio se consideraron los siguientes aspectos: Lluvia efectiva uniforme en el tiempo. Duración de la lluvia igual al tiempo de concentración de la cuenca hasta el punto de salida. Lluvia efectiva calculada a partir de los números de escurrimiento. 8.1.2 Racional El método racional, permite obtener el gasto pico a la salida de una cuenca a partir de una relación de proporcionalidad entre el gasto pico y el volumen total de agua precipitada en una superficie. La proporcionalidad está dada por el coeficiente de escurrimiento. El método asume que la lluvia tiene una duración igual el tiempo de concentración. Lo que garantizaría la aportación total de la cuenca. Para este estudio se consideraron los siguientes aspectos: Lluvia efectiva uniforme en el tiempo. Duración de la lluvia igual al tiempo de concentración de la cuenca hasta el punto de salida. Lluvia efectiva calculada a partir del coeficiente de escurrimiento. 8.1.3 Burkli-Ziegler Este método de base empírica permite conocer el gasto pico a la salida de una cuenca a través de una relación de proporcionalidad Para este estudio se consideraron los siguientes aspectos: Lluvia efectiva uniforme en el tiempo. Duración de la lluvia igual al tiempo de concentración de la cuenca hasta el punto de salida. Lluvia efectiva calculada a partir del coeficiente de escurrimiento. 8.1.4 I-Pai-Wu Este método permite calcular el gasto máximo y la forma del hidrógrama, y se basa en el modelo lineal propuesto por Nash (1959) para obtener el hidrograma unitario instantáneo, el gasto se calcula en función del tiempo pico y coeficiente de almacenamiento de la cuenca. Para este estudio se consideraron los siguientes aspectos:



Lluvia efectiva uniforme en el tiempo. Duración de la lluvia igual al tiempo de concentración de la cuenca hasta el punto de salida. Lluvia efectiva calculada a partir del coeficiente de escurrimiento.



8.2 Resultados A continuación se presentan los resultados para las puntos de concentración y microcuencas identificadas en la Figura 4-1 se aplican los métodos hidrológicos descritos en el apartado anterior. Se determina el gasto pico en cada uno de los puntos de concentración para los siguientes periodos de retorno Tr: 2, 5, 10, 15, 20, 25, 50, 100, 500 y 1000 años. 8.2.1 Resultados hidrológicos para la cuenca del Arroyo Central. Los puntos de concentración identificados son: N.2. Parte alta de la cuenca. Ver Figura 4-1 Cuadro 8-1. Gastos máximos en puntos de concentración N2. Sub-cuenca del Central: HUS-TR: Hidrograma Unitario Sintético Triangular. RAC: Racional. BUR: Burkli-Ziegler y I-Pai: Método de i-Pai-Wu.

N.5. Cuenca del Arroyo Central Completa. Ver Figura 4-1 Cuadro 8-2. Gastos máximos en puntos de concentración N5. Cuenca del Arroyo Central Completa: HUS-TR: Hidrograma Unitario Sintético Triangular. RAC: Racional. BUR: Burkli-Ziegler y I-Pai: Método de i-Pai-Wu.



8.2.2 Resultados hidrológicos para la cuenca del Arroyo Oriente Los puntos de concentración identificados son: N.1. Parte alta de la cuenca hasta la confluencia con el punto de concentración N3. Ver Figura 4-1 Cuadro 8-3. Gastos máximos en puntos de concentración N1. Sub-cuenca del Oriente: HUS-TR: Hidrograma Unitario Sintético Triangular. RAC: Racional. BUR: Burkli-Ziegler y I-Pai: Método de i-pai-Wu.

N.3. Parte alta de la cuenca hasta la confluencia con el punto de concentración N1. Ver Figura 4-1 Cuadro 8-4. Gastos máximos en puntos de concentración N3. Sub-cuenca del Oriente: HUS-TR: Hidrograma Unitario Sintético Triangular. RAC: Racional. BUR: Burkli-Ziegler y I-Pai: Método de i-pai-Wu.



N.4. Cuenca del Arroyo Oriente Completa. Ver Figura 4-1 Cuadro 8-5. Gastos máximos en puntos de concentración N4. Cuenca del Arroyo Oriente Completa: HUS-TR: Hidrograma Unitario Sintético Triangular. RAC: Racional. BUR: Burkli-Ziegler y I-Pai: Método de i-pai-Wu.

De acuerdo con lo lineamientos de la CONAGUA, se empleara para el calculo hidrológico, los resultados obtenidos con el Método Racional.



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Anexo 2.22 Estudio hidrológico

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