MODELACION HIDROLOGICA

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INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY CAMPUS MONTERREY DIVISIÓN DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA Modelación hidrológica de las cuencas El Chuveje y Arroyo Real como herramienta en la implementación de pago por servicios ecológicos en la Reserva de La Biosfera Sierra Gorda, Querétaro, México TESIS PRESENTADA COMO REQUISITO PARACIAL PARA OBTENER EL GRADO ACADEMICO DE: MAESTRA EN CIENCIAS ESPECIALIDAD EN SISTEMAS AMBIENTALES POR: NYREE GRICEL ABAD CUEVAS MONTERREY, N.L. DICIEMBRE DE 2006

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INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY

CAMPUS MONTERREY

DIVISIÓN DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA

Modelación hidrológica de las cuencas El Chuveje y Arroyo Real como herramienta en la implementación de pago por servicios ecológicos en la Reserva de La Biosfera

Sierra Gorda, Querétaro, México

TESIS

PRESENTADA COMO REQUISITO PARACIAL PARA OBTENER EL GRADO ACADEMICO DE:

MAESTRA EN CIENCIAS ESPECIALIDAD EN SISTEMAS AMBIENTALES

POR:

NYREE GRICEL ABAD CUEVAS

MONTERREY, N.L. DICIEMBRE DE 2006

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INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY

CAMPUS MONTERREY

DIVISIÓN DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA

Los miembros del comité de tesis recomendamos que el presente proyecto de tesis presentado por la Lic. Nyree Gricel Abad Cuevas sea aceptado como requisito parcial para obtener el grado académico de:

Maestra en Ciencias en Sistemas Ambientales Especialidad en Manejo de Recursos Naturales

Comité de Tesis:

_________________________ Dr. Fabián Lozano

Asesor

________________________ ____________________ Dr. Mario Manzano Camarillo Dr. Jorge García Orozco

Sinodal Sinodal

Aprobado:

_______________________ Dr. Francisco Ángel Bello

Director del Programa de Graduados en Ingeniería Diciembre, 2006

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Agradecimiento

A mi asesor, el Dr. Fabián Lozano, por su apoyo incondicional y asesoría en la

realización de este proyecto. A los Drs. Mario Manzano y Jorge García por la asesoría

brindada en la realización del proyecto. Al equipo del LABSIG: Patty, Chelo, Jessy y

Ericka por su ayuda en el uso de los softwares de sistemas de información

georreferenciada. El apoyo por parte del proyecto QRO 2004-C01-53 “Captura de

carbono y servicios ambientales hidrológicos como alternativas no tradicionales de

aprovechamiento de los recursos naturales del Estado de Querétaro”. Al equipo de

soporte de Automated Geospatial Watershed Assessment (AGWA) por la orientación en

el proceso de aplicación de la herramienta AGWA. Al Señor Emmanuel Alvarez

Ramírez, de Datos Históricos de las Estaciones Meteorológicas Automáticas (EMA´s) de

la CNA, por su apoyo en el envío de la información climatológica y orientación en el

manejo de la misma. A la Lic. Elizabeth Ramos García, del Centro Hidrometeorológico

de la Comisión Estatal de Aguas de Querétaro, por la información climatológica enviada.

A Carlos Bustamante por su apoyo en la creación de los macros. A Jorge Donato por su

apoyo en la obtención de los archivos auto ejecutables para el manejo de los datos

climatológicos.

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Dedicatoria

Dedico este trabajo a Dios, por darme la oportunidad de culminar este proyecto y por

acompañarme siempre.

A mis padres, hermano y hermana, por el apoyo, fortaleza y amor que siempre me han

brindado.

A mis abuelitas, Grace y Aura, por su cariño y tenerme siempre presente.

A Carlos Caballero, por su apoyo académico y amistad incondicional.

Al Dr. Orlando Tejada, por sus consejos y preocupación.

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Resumen

Se modeló el comportamiento hidrológico de las cuencas: El Chuveje y Arroyo Real,

ubicadas en la Sierra Gorda de Querétaro, mediante la herramienta Automated Geospatial

Watershed Assessment (AGWA), específicamente mediante el modelo Soil Watershed

Assessment Tool (SWAT). En base a los resultados del modelo, se identificó las áreas de

mayor percolación, producción de agua, escurrimiento y producción de sedimentos, entre

algunas variables de respuesta hidrológica. Adicionalmente, se analizó el efecto de

diferentes cambios de cobertura en la respuesta hidrológica en términos de cantidad y

calidad de agua. Además de lograr la aplicación del modelo SWAT en dos cuencas

mexicanas, por medio de los resultados de la modelación, se identificaron las áreas más

importantes de manejo y conservación, en términos de la respuesta hidrológica con y sin

cambios de cobertura vegetal. Adicionalmente, se obtuvo la cantidad de agua que sale de

cada Cuenca en m3/día. Este dato será utilizado en un estudio económico de aplicación

de sistemas de pagos por servicios ecológicos en las áreas de estudio.

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Índice de Contenido

Índice de Figuras ..............................................................................................................viii Índice de Gráficas................................................................................................................ x Índice de Tablas ................................................................................................................xii Índice de Anexos..............................................................................................................xiv Introducción ........................................................................................................................ 1 CAPÍTULO I. ANTECEDENTES................................................................................. 4 1.1. Ciclo hidrológico y sus relaciones .......................................................................... 5 1.1.1. Agua clima ....................................................................................................... 5 1.1.2. Agua- suelo ...................................................................................................... 6 1.1.3. Agua-vegetación............................................................................................... 8 1.1.3.1. Los bosques y selvas ............................................................................... 11 1.1.3.2. Cambios de uso de suelo ......................................................................... 13

1.2. Modelación hidrológica: algunas consideraciones................................................ 15 1.2.1. Escala espacial y temporal ............................................................................. 17 1.2.2. Sistemas de información georreferenciadas................................................... 18

1.3. Modelación hidrológica con AGWA .................................................................... 19 1.4. Reserva de La Biosfera Sierra Gorda de Querétaro .............................................. 21 1.4.1. Características generales ................................................................................ 21 1.4.2. Características abióticas ................................................................................. 24 1.4.2.1. Litología y geomorfología....................................................................... 24 1.4.2.2. Geología .................................................................................................. 25 1.4.2.3. Edafología ............................................................................................... 28 1.4.2.4. Hidrología................................................................................................ 30 1.4.2.5. Climatología ............................................................................................ 32

1.4.3. Características bióticas................................................................................... 33 1.4.3.1. Flora ........................................................................................................ 33 1.4.3.2. Vegetación............................................................................................... 34

1.4.4. Características socioeconómicas .................................................................... 39 1.4.4.1 Población.................................................................................................. 39 1.4.4.2. Actividades económicas........................................................................... 41

1.4.5. Características de manejo............................................................................... 46 1.4.5.1 Zonas Núcleo............................................................................................ 46 1.4.5.2. Zonas de amortiguamiento ...................................................................... 48 1.4.5.3. Zonas de influencia ................................................................................. 50

1.4.6. Problemática................................................................................................... 51 1.4.6.1 Ambiental ................................................................................................. 51 1.4.6.2. Socioeconómicos..................................................................................... 54

1.5. Objetivos ............................................................................................................... 58 1.5.1 Objetivo general .............................................................................................. 58 1.5.2. Objetivos específicos...................................................................................... 58

1.6. Alcance.................................................................................................................. 59 CAPÍTULO II. METODOLOGÍA................................................................................... 60 2.1 Descripción de la metodología............................................................................... 60 2.1.1 Selección del programa de modelación hidrológica ....................................... 60 2.1.2. Requerimientos de datos y capas de información .......................................... 61

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2.1.2.1. Capas de información georreferenciada.................................................. 63 2.1.2.2. Tablas de datos ......................................................................................... 64

2.1.3. Obtención y preparación de las capas de información y datos ....................... 66 2.1.3.1. Obtención ................................................................................................. 66 2.1.3.2. Preparación de las capas de información ................................................. 67 2.1.3.3. Preparación de las tablas y archivos de datos ......................................... 74

2.1.4. Modelación hidrológica .................................................................................. 78 2.1.4.1. Delineación de la cuenca.......................................................................... 79 2.1.4.2. Parametrización con la cobertura y tipo del suelo.................................... 81 2.1.4.3. Generación de archivo de precipitación .................................................. 83 2.1.4.4. Generación de archivos de entrada y corrida del programa .................... 85 2.1.4.5. Despliegue de resultados.......................................................................... 85 2.1.4.6. Modificación de la cobertura de suelo .................................................... 86 2.1.4.7. Análisis y presentación de los resultados................................................. 87

CAPÍTULO III. RESULTADOS ..................................................................................... 88 3.1. Capas de información............................................................................................ 88 3.2. Estación de precipitación y generadora de clima .................................................. 88 3.3. Características de las modelaciones hidrológicas ................................................. 92 3.4. Descripción general de las cuencas El Chuveje y Arroyo Real ............................ 92 3.4.1. Descripción de la cuenca El Chuveje............................................................. 96 3.4.2. Descripción de la cuenca Arroyo Real........................................................... 97

3.5. Resultados de la cuenca El Chuveje...................................................................... 99 3.5.1. Descripción de las subcuencas de la cuenca El Chuveje ............................... 99 3.5.2. Resultados de la simulación base ................................................................. 107 3.5.3. Efectos de los cambios de cobertura vegetal y uso de suelo en la respuesta hidrológica de las subcuenca de la cuenca El Chuveje ........................................... 132

3.6. Resultados modelación hidrológica de la cuenca Arroyo Real........................... 143 3.6.1. Simulación base............................................................................................ 143 3.6.2. Resultados de la simulación base de la cuenca Arroyo Real ........................ 150 3.6.3. Resultados de los efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la cuenca Arroyo Real ..................................................................... 174

CAPÍTULO IV. DISCUSIÓN........................................................................................ 185 4.1. Cuenca El Chuveje .............................................................................................. 185 4.2. Cuenca Arroyo Real ............................................................................................ 193 4.3. Resultados de las modelaciones hidrológicas como herramienta de información para los estudios de pagos por servicios ambientales ................................................. 198

CAPÍTULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................... 200 5.1 Conclusiones ............................................................................................................ 200 5.2. Recomendaciones..................................................................................................... 202 Bibliografía...................................................................................................................... 203 Anexos............................................................................................................................. 208

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Índice de Figuras

Figura 1. Curvas de velocidad de infiltración según la textura de suelo............................ 7 Figura 2. Diagrama de flujo que presenta el esqueleto general de uso de KINEROS y SWAT en AGWA. ............................................................................................................ 20 Figura 3. División estatal y la Reserva Sierra Gorda de Querétaro ................................. 22 Figura 4. Municipios de la Reserva Sierra Gorda de Querétaro ...................................... 23 Figura 5. Edafología por municipio de la Reserva Sierra Gorda de Querétaro ............... 29 Figura 6. Red de ríos principales de la Reserva de La Biosfera Sierra Gorda de Querétaro sobre las cuencas de los ríos Tamauín y Moctezuma........................................................ 31 Figura 7. Áreas núcleo de la Reserva Sierra Gorda de Querétaro.................................... 47 Figura 8. Estructura de organización de los directorios requerido por el modelo AGWA........................................................................................................................................... 62 Figura 9. Tabla de vista de vegetación NALC del modelo AGWA................................. 69 Figura 10. Tabla de precipitación..................................................................................... 75 Figura 11. Imagen de la tabla de estaciones generadoras de clima (wgn.dbf)................. 76 Figura 12. Imagen de un archivo generador de clima. ..................................................... 77 Figura 13. Unidades de mapeo de la FAO y unidades de suelo para la ponderación de suelo. ................................................................................................................................. 81 Figura 14. Estaciones climatológicas (ERIC II) y cuencas El Chuveje y Arroyo Real en la Reserva Sierra Gorda de Querétaro............................................................................... 90 Figura 15. Estaciones meteorológicas automáticas (EMAS) y cuencas El Chuveje y Arroy Real en la subcuenca del río Santa María Bajo. ..................................................... 91 Figura 16. Áreas núcleo de la Reserva Sierra Gorda de Querétaro y cuencas El Chuveje y Arroyo Real ....................................................................................................................... 94 Figura 17. Municipios de la Reserva Sierra Gorda de Querétaro y de las cuencas El Chuveje y Arroyo Real...................................................................................................... 95 Figura 18. Vegetación de las cuencas El Chuveje y Arroyo Real según la clasificación del INEGI .......................................................................................................................... 97 Figura 19. Modelo de elevación digital y subcuenca de la cuenca El Chuveje ............. 101 Figura 20. Edafología de las subcuencas de la cuenca El Chuveje................................ 105 Figura 21. Vegetación de las subcuencas de la cuenca El Chuveje adaptada a la clasificación: North American Land Cover Characterization (NALC) .......................... 106 Figura 22. Precipitación de las subcuencas de la cuenca El Chuveje ............................ 107 Figura 23. Evapotranspiración de las subcuencas de la cuenca El Chuveje .................. 111 Figura 24. Percolación de las subcuencas de la cuenca El Chuveje .............................. 113 Figura 25. Escurrimiento de las subcuencas de la cuenca El Chuveje........................... 118 Figura 26. Producción de sedimentos de las subcuencas de la cuenca El Chuveje ....... 123 Figura 27. Pérdidas por transmisión de las subcuencas de la cuenca El Chuveje.......... 128 Figura 28. Producción de agua de las subcuencas de la cuenca El Chuveje.................. 130 Figura 29. Descarga de los ríos de la cuenca El Chuveje .............................................. 131 Figura 30. Modelo de elevación digital y subcuencas de la cuenca Arroyo Real.......... 144 Figura 31. Edafología de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real.............................. 147 Figura 32. Vegetación de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real adaptada a la clasificación North American Land Cover Characterization (NALC)............................ 150

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Figura 33. Precipitación de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real .......................... 151 Figura 34. Evapotranspiración de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real ................ 155 Figura 35. Percolación de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real ............................ 157 Figura 36. Escurrimiento de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real......................... 161 Figura 37. Producción de sedimentos de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real ..... 165 Figura 38. Pérdidas por transmisión de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real........ 170 Figura 39. Producción de agua de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real................ 172 Figura 40. Descarga de los ríos de la cuenca Arroyo Real ............................................ 174 Figura 41. Diagrama de metodología de trabajo ............................................................ 209 Figura 42. Imagen de la tabla DBF de precipitación...................................................... 234

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Índice de Gráficas

Gráfica 1. Elevación y precipitación de las subcuenca de la cuenca El Chuveje .......... 109 Gráfica 2. Evapotranspiración y cobertura vegetal de las subcuencas de la cuenca El Chuveje............................................................................................................................ 110 Gráfica 3. Percolación, conductividad hidráulica y edafología de las subcuenca de la cuenca El Chuveje........................................................................................................... 115 Gráfica 4. Percolación y cobertura vegetal de las subcuencas de la cuenca El Chuveje116 Gráfica 5. Escurrmiento y cobertura vegetal de la subcuencas de la cuenca El Chuveje......................................................................................................................................... 120 Gráfica 6. Escurrimiento y número de curva de las subcuencas de la cuenca El Chuveje......................................................................................................................................... 121 Gráfica 7. Producción de sedimentos y edafología de las subcuencas de la cuenca El Chuveje............................................................................................................................ 125 Gráfica 8. Producción de sedimentos y cobertura vegetal de las subcuencas de la cuenca El Chuveje. ...................................................................................................................... 126 Gráfica 9. Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la subcuenca 14. El Chuveje. ............................................................................................. 134 Gráfica 10. Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la subcuenca 64. El Chuveje .............................................................................................. 136 Gráfica 11. Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la subcuenca 24. El Chuveje. ............................................................................................. 138 Gráfica 12. Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la subcuenca 21. El Chuveje. ............................................................................................. 139 Gráfica 13. Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la subcuenca 31. El Chuveje .............................................................................................. 141 Gráfica 14. Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la subcuenca 41. El Chuveje .............................................................................................. 142 Gráfica 15. Precipitación y elevación de las subcuenca de la cuenca Arroyo Real ...... 152 Gráfica 16. Evapotranspiración y cobertrura vegetal de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real ..................................................................................................................... 153 Gráfica 17. Percolación, conductividad hidráulica y edafología de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real......................................................................................................... 158 Gráfica 18. Percolación, porcentaje de cobertura y cobertura vegetal de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real ............................................................................................... 160 Gráfica 19. Escurrimiento, número de curva y edafología de las subcuencas de la cuenca El Chuveje ....................................................................................................................... 162 Gráfica 20. Escurrimiento, porcentaje de cobertura y cobertura vegetal de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real ................................................................................................ 164 Gráfica 21. Escurrimiento y producción de sedimentos de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real ..................................................................................................................... 166 Gráfica 22. Producción de sedimentos, porcentaje de cobertura y cobertura vegetal de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real ............................................................................. 167 Gráfica 23. Producción de sedimentos y edafología de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real ..................................................................................................................... 168

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Gráfica 24. Escurrimiento, pérdidas por transmisión y producción de agua de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real ............................................................................. 173 Gráfica 25. Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la subcuenca 64. Arroyo Real ............................................................................................ 176 Gráfica 26. Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la subcuenca 61. Arroyo Real ............................................................................................ 177 Gráfica 27. Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la subcuenca 24. Arroyo Real ............................................................................................ 178 Gráfica 28. Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la subcuenca 31. Arroyo Real ............................................................................................ 180 Gráfica 29. Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la subcuenca 34. Arroyo Real ............................................................................................ 182 Gráfica 30. Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la subcuenca 94. Arroyo Real ............................................................................................ 183

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Índice de Tablas

Tabla 1. Intercepción de diferentes clases de coberturas de suelo ................................... 10 Tabla 2. Infiltración de diferentes tipos de vegetación .................................................... 11 Tabla 3. Comparativa de estimados empíricos de impactos típicos del uso de la tierra en cuencas de diferentes escalas ............................................................................................ 15 Tabla 4. Litología ............................................................................................................. 26 Tabla 5. Hidrología .......................................................................................................... 30 Tabla 6. Listado de las capas de información necesarias................................................. 63 Tabla 7. Listado de las tablas primarias y secundarias de datos ...................................... 64 Tabla 8. Descripción de las tablas de atributos de las capas de información................... 66 Tabla 9. Propiedades que se les asignará a todas las capas de información .................... 68 Tabla 10. Clasificación de la vegetación de la cuenca El Chuveje según la NALC........ 70 Tabla 11. Clasificación de la vegetación de la cuenca Arroyo Real según la NALC...... 70 Tabla 12. Reglas de composición para las proporciones de suelos dominantes y componentes en cada unidad de mapa .............................................................................. 72 Tabla 13. SNUM adicionados a la tabla de la FAO_World............................................. 73 Tabla 14. Características de las estaciones usadas en la modelación hidrológica de las cuencas El Chuveje y Arroyo Real ................................................................................... 89 Tabla 15. Características de las modelaciones hidrológicas de las cuencas El Chuveje y Arroyo Real ....................................................................................................................... 92 Tabla 16. Porcentaje de cobertura y uso de suelo de la cuenca El Chuveje..................... 96 Tabla 17. Composición porcentual edafológica de la cuenca Arroyo Real ..................... 98 Tabla 18. Porcentaje de cobertura y uso de suelo de la cuenca Arroyo Real................... 99 Tabla 19. Composición de suelo de las subcuencas de la cuenca El Chuveje ............... 102 Tabla 20. Características de suelo asignados por AGWA a las subcuencas de la cuenca El Chuveje. ...................................................................................................................... 103 Tabla 21. Porcentaje de composición de la vegetación según la clasificación NALC de las subcuencas de la cuenca El Chuveje.......................................................................... 104 Tabla 22. Listado y abreviaciones de los cambios de cobertura y uso de suelo realizados a las cuencas El Chuveje y Arroyo Real ......................................................................... 133 Tabla 23. Porcentaje de composición de combinaciones de suelos de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real......................................................................................................... 146 Tabla 24. Características de suelo asignados por AGWA a las subcuencas de la cuenca Arroyo Real. .................................................................................................................... 148 Tabla 25. Porcentaje de composición de vegetación las subcuencas de la cuenca Arroyo Real.................................................................................................................................. 149 Tabla 26. Comparación de los resultados de los cambios de cobertura a áreas quemadas con los otros cambios de cobertura realizados ................................................................ 191 Tabla 27. Comparación de los resultados de los cambios de cobertura a áreas quemadas con los otros cambios de cobertura realizados ................................................................ 197 Tabla 28. Matriz cualitativa comparativa de modelos hidrológicos .............................. 229 Tabla 29. Descripción de las tablas primarias de datos.................................................. 230 Tabla 30. Descripción de las tablas secundarias de datos .............................................. 231

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Tabla 31. Variables medidas en las estaciones meteorológicas automáticas del servicio meteorológico nacional ................................................................................................... 236 Tabla 32. Características de las capas de información digitalizadas.............................. 241 Tabla 33. Características de la capa de información original del límite del área natural protegida.......................................................................................................................... 242 Tabla 34. Cácterísticas del modelo de elevación digital ................................................ 243 Tabla 35. Estaciones climatológicas (ERIC II) .............................................................. 244 Tabla 36. Resultados del modelo SWAT para la cuenca El Chuveje con el coverage de vegetación en base a la clasificación de vegetación NALC............................................ 246 Tabla 37. Efectos de los cambios de cobertura y uso de suelo en los resultados de las variables hidrológicas de respuesta de las subcuencas de la cuenca El Chuveje ............ 248 Tabla 38. Resultados del modelo SWAT para la cuenca Arroyo Real con el coverage de vegetación en base a la clasificación de vegetación NALC............................................ 250 Tabla 39. Efectos de los cambios de cobertura y uso de suelo en los resultados de las variables hidrológicas de respuesta de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real.......... 252 Tabla 40. Comparación de la reclasificación de la vegetación del INEGI a las clasificaciones de la NALC y MRLC. ............................................................................ 257 Tabla 41. Comparación entre los números de curvas y valores de cobertura entre las clases de la NALC y MRLC ........................................................................................... 258 Tabla 42. Diferencia entre la modelación con la clasificación de vegetación según la NALC y MRLC para la cuenca El Chuveje .................................................................... 260 Tabla 43. Diferencia entre la modelación con la clasificación de vegetación según la NALC y MRLC para la cuenca El Chuveje. Continuación. .......................................... 260 Tabla 44. Diferencia entre la modelación con la clasificación de vegetación según la NALC y MRLC para la cuenca Arroyo Real .................................................................. 261 Tabla 45. Diferencia entre la modelación con la clasificación de vegetación según la NALC y MRLC para la cuenca Arroyo Real. Continuación. ........................................ 262 Tabla 46. Resultados del modelo SWAT para la cuenca El Chuveje con el coverage de vegetación en base a la clasificación MRLC .................................................................. 263 Tabla 47. Resultados del modelo SWAT para la cuenca El Chuveje con el coverage de vegetación en base a la clasificación MRLC. Continuación.......................................... 263 Tabla 48. Resultados del modelo SWAT para la cuenca Arroyo Real con el coverage de vegetación en base a la clasificación MRLC .................................................................. 264 Tabla 49. Resultados del modelo SWAT para la cuenca Arroyo Real con el coverage de vegetación en base a la clasificación MRLC. Continuación.......................................... 265 Tabla 50. Look up para la clasificación de la vegetación según NACL (North American Land Cover Characterization .......................................................................................... 272

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Índice de Anexos

Anexo 1. Diagrama de metodología de trabajo.............................................................. 209 Anexo 2. Selección del modelo hidrológico .................................................................. 210 Anexo 3. Descripción de tablas de datos........................................................................ 230 Anexo 4. Tratamiento de los datos de las estaciones de precipitación del ERIC .......... 232 Anexo 5. Tratamiento de datos de las estaciones meteorológicas automáticas (EMA´s)......................................................................................................................................... 235 Anexo 6. Características de las capas de información utilizadas................................... 241 Anexo 7. Cálculo de los lapsos de temperatura y precipitación..................................... 244 Anexo 8. Resultados de la cuenca El Chuveje ............................................................... 246 Anexo 9. Resultados de la cuenca Arroyo Real ............................................................. 250 Anexo 10. Simulación con el coverage de cobertura y uso de suelo en base a la clasificación de la MRLC................................................................................................ 254 Anexo 11. Glosario de acrónimos y términos ................................................................ 266 Anexo 12. Relación de la vegetación con los parámetros hidrologicos de suelos ......... 272

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Introducción _____________________________________________________________________

1

Introducción

La Reserva de La Biosfera Sierra Gorda de Querétaro es un área natural protegida de

la República Mexicana ubicada en el Estado de Quéretaro. Esta área natural protegida

alberga gran biodiversidad de flora y fauna, incluyendo especies endémicas y bajo

categoría de protección especial. A su vez, se caracteriza por un paisaje variado y

accidentado presentando variedades de climas y alturas entre (300 y 3,100 msnm) que

dan lugar a diversos ecosistemas, desde bosques de coníferas y bosques tropicales

hasta un desierto (Eccardi, 2004).

La gran biodiversidad de especies y ecosistemas se le atribuye a su historia geológica

evolutiva y a su posición geográfica que la convirtieron en un punto de transición

entre la zona neártica y neotropical. Actualmente, la Sierra es un corredor biológico

entre las especies de estas dos regiones (INE, 1997).

Además, la Reserva fue lugar de asentamientos y guerras, por el dominio del

territorio, por parte de indígenas, como los jonaces, pames, otomíes y huastecos; y de

misioneros españoles franciscanos que se instalaron en la región heredando parte de

su cultura y estructuras arquitectónicas declaradas Patrimonio de la Humanidad

(Eccardi, 2004).

Además de su valor biológico y cultural, la Sierra ofrece servicios de formación y

protección de suelos, regulación del clima y captura de dióxido de carbono y gases de

efecto invernadero, gracias a los bosques de corta edad y rápido crecimiento que

conforman parte de su vegetación.

La cobertura vegetal desempeña una función primordial en la formación y protección

de suelos evitando la erosión de suelos y con ello el azolve de ríos de regiones a

menor altitud. Todo esto permite la retención de suelos beneficiando a las actividades

productivas, sobre todas la agrícola (Eccardi, 2004).

La Sierra actúa como captadora de la humedad proveniente del Golfo de México que

repercute en el aporte de agua para los ríos y arroyos de la región Huasteca y la

Planicie Costera del Golfo (cuenca del río Pánuco). Su naturaleza cárstica permite

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Introducción _____________________________________________________________________

2

restituir una gran parte de las aguas absorbidas y esto abastece las aguas para las

partes bajas de la región, este fenómeno se da especialmente en el macizo montañoso

de Pinal de Amoles y Arroyo Seco (INE, 1997). El agua capturada, en la Sierra Gorda

Queretana, es utilizada por medio de las corrientes pluviales para el desarrollo de una

buena parte de las actividades agropecuarias y Pesqueras en La Huasteca de San Luis

Potosí (INE, 1997).

Pero la Sierra Gorda ha sufrido un lento proceso de deforestación como consecuencia

de la extracción de madera y transformación de los bosques a milpas y potreros para

ganado. El agotamiento de las fuentes de agua, la proliferación de basureros a cielo

abierto y la cacería sin control fueron empobreciendo paulatinamente los ecosistemas

y la población serrana.

Ante la problemática e importancia social y ecológica de la región, es necesario poner

en marcha estrategias que garanticen la conservación de los recursos naturales,

paralelamente con el desarrollo y bienestar de la población. Para lograrlo, se necesita

de información real para la toma de decisiones que den un giro trascendentalmente

positivo en el manejo de los recursos.

El objeto de este estudio está centrado en contribuir a resolver parte de la

problemática relacionada con los recursos hídricos de esta área natural protegida. El

estudio se centra en la modelación hidrológica de dos microcuencas de la Sierra

Gorda de Quéretaro: El Chuveje y Arroyo Real. La modelación hidrológica se

realizará con una herramienta de ArcView llamada Automated Geospatial Watershed

Assessment (AGWA), específicamente el modelo Soil & Water Assessment Tool

(SWAT). Integrando ambas microcuencas a sistemas de información

georreferenciada, se simulará el comportamiento hidrológico de cada cuenca.

El resultado se verá reflejado en información acerca del flujo, calidad y disponibilidad

de agua integrando características espaciales y temporales de la región, como la

topografía, cobertura y tipo de suelo, variables climáticas y cambios de uso del suelo.

Todas características de gran influencia sobre el régimen hidrológico de una región.

Page 17: MODELACION HIDROLOGICA

Introducción _____________________________________________________________________

3

Además, se modelará el efecto del cambio de cobertura vegetal sobre las variables

mencionadas. Toda esta información permitirá identificar las áreas recarga, así como

también las áreas prioritarias de manejo y conservación en términos de servicios

hidrológicos.

Page 18: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

4

CAPÍTULO I. ANTECEDENTES

El agua es un elemento esencial para la vida y funcionamiento de los ecosistemas.

Todas las especies vivientes requieren de este compuesto para llevar a cabo muchas

de sus funciones biológicas básicas. Pero, además de su rol en reacciones

bioquímicas, el agua tiene muchas otras funciones dentro de los ecosistemas.

Algunos ejemplos son la regulación del clima, limpieza de contaminantes, hábitat de

especies, transporte de nutrientes y otros (Daily, 1997). Esto sin mencionar su

importancia económica y social como en la agricultura, pesca, turismo y salud

(UNESCO, 2003).

La existencia de agua depende de muchos elementos y factores que tienen roles

fundamentales en el flujo de agua y, por ende, en la oferta de bienes y servicios

hidrológicos. Para comprender el ciclo hidrológico se necesita comprender las

relaciones biofísicas entre el agua, los elementos bióticos y abióticos, y factores

climáticos y antropogénicos. Esta es la base para conservar los recursos y servicios

hidrológicos de los que depende la vida de todas las especies.

Como herramientas de ayuda para el análisis de los recursos hídricos se utilizan

programas de modelación hidrológica que utilizan variables temporales y espaciales

para simular el flujo de agua, así como las entradas y salidas, de un área determinada

grande o pequeña. En general, estos programas tienen por objeto predecir el

comportamiento de una cuenca en términos de cantidad y/o calidad a corto o largo

plazo considerando diferentes factores, según el modelo.

Existe una gran variedad de programas de modelación hidrológica de diferentes

características, disponibilidad y costos. Muchos de estos programas están asociados a

sistemas de información georreferenciada, que permiten un manejo más efectivo y

procesamiento rápido de los datos. Los criterios de selección del modelo hidrológico

dependerán de los objetivos del estudio y de las características del área de estudio.

Page 19: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

5

1.1. Ciclo hidrológico y sus relaciones

El flujo de agua o ciclo hidrológico es el proceso mediante el que el agua en la

atmósfera precipita cayendo en la tierra, cuerpos de agua y zonas glaciares y regresa

nuevamente a la atmósfera por medio de la transpiración de las plantas y evaporación

de los cuerpos de agua, formando nubes de vapor de agua para iniciar el ciclo

nuevamente (Gayoso, 2000).

Este es uno de los procesos naturales de los cuales depende la existencia de los

diferentes ecosistemas y formas de vida, ya que de este dependen los demás ciclos

biogeoquímicos que mantienen el flujo de materia y energía entre las especies

vivientes (Daily, 1997).

El ciclo del agua depende de una serie de factores bióticos, abióticos y climáticos

cuyas características facilitan o dificultan el flujo de agua de la tierra a la atmósfera y

viceversa. Entre algunos de los elementos que participan de manera directa o

indirecta en el ciclo hidrológico están: los suelos, topografía, cobertura vegetal, clima,

cuerpos de agua, sol y otros (Gayoso, 2000).

Cualquier cambio en alguno de estos elementos ocasionará efectos positivos o

negativos en el movimiento del agua como se describe en los siguientes puntos.

1.1.1. Agua clima

De manera muy especial, el clima y el ciclo hidrológico guardan una estrecha relación

en su papel como reguladores del flujo de materia y energía en la tierra.

La palabra clima hace referencia a una serie de fenómenos atmosféricos como

temperatura, régimen de lluvias y estacional, vientos dominantes, humedad relativa, la

insolación, presión atmosférica, nubosidad y precipitaciones.

Los parámetros climáticos varían complejamente en tres dimensiones: latitud,

longitud y topografía de elevación. A escala regional, la temperatura varía con la

Page 20: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

6

latitud, exibiendo un grandiente norte sur fuerte. La temperatura también varía

predeciblement con la elevación por medio de lapsos (Spreen 1947), pero es afectada

por la proximidad a la costa, con un efecto moderado (Bryan, B., n.d.).

La precipitación también varía con la latitud pero de un modo más complejo que la

temperatura debido a los efectos continentales, masas de aire y cinturones de presión.

De manera muy general, altas precipitaciones ocurren a latitudes ecuatoriales y bajas

precipitaciones ocurren las partes fuera de los trópicos. La distancia a las costas

también afecta la precipitación debido a que las masas de aire cercanas a la costa

tienden a ganar mucha humedad del mar. La precipitación también varía de manera

compleja con la elevación hasta la línea permanente de nieve, arriba de la cual la

precipitación es mínima (Bryan, B., n.d.).

Sin embargo, algunos estudios, como el realizado por Craig (n.d.) acerca de las

Relaciones entre Acumulaciones de Elevación y Precipitación Mensual de las Faldas

de la Montañas Alberta, demuestran una relación lineal entre la precipitación y la

elevación.

Todos estos parámetros a los que hace referencia el clima juegan un papel en el ciclo

hidrológico y afectan la calidad y cantidad de agua y por ende el uso de los recursos

hídricos. (UNESCO, 2003).

1.1.2. Agua- suelo

Formado por rocas, minerales, material orgánico y otros compuestos químicos, el

suelo tiene funciones de gran importancia como proveer del medio para el crecimiento

(agua, minerales, soporte) de las plantas, consumo de desechos y restos de plantas

muertas, reciclaje de nutrientes, participación en la regulación del flujo de gases

invernaderos y absorción de agua.

Es de interés de este estudio destacar la capacidad de los suelos de absorber el agua

proveniente de las precipitaciones (infiltración) poniéndolas a disposición de las

plantas y recargando los cuerpos de aguas superficiales y subterráneos. Dependiendo

Page 21: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

7

de determinadas características de los suelos se verán favorecidos los procesos de

infiltración o escurrimiento de agua, afectando la calidad y los flujos de agua.

Las características de los suelos dependen de cinco factores: clima, organismos vivos

y plantas, topografía, naturaleza del material y la edad de suelo. Las características de

los suelos que son determinantes en la infiltración de agua son la textura, porosidad,

contenido de materia orgánica (estabilidad estructural) y características químicas.

Otros indicadores de la calidad de los suelos son: la resistencia mecánica, densidad

aparente y status físico (capacidad de ofrecer agua y aire a las raíces) (Leguía, 2004).

La textura de los suelos o tamaño de las partículas influye en la velocidad de

movimiento del agua, la capacidad de almacenarse y la susceptibilidad del suelo a la

erosión y saturación.

Los suelos arenosos permiten la rápida infiltración pero no retienen mucha agua y se

erosionan con facilidad. Por otro lado, los suelos de arcilla de fina textura tienen baja

velocidad de percolación pero altas capacidades de almacenamientos que los hacen

susceptibles a la saturación. Los suelos de textura limosa, tienen una capacidad de

infiltración intermedia entre los dos ya mencionados.

Figura 1. Curvas de velocidad de infiltración según la textura de suelo

(Pizarro, R. et al. Módulo 3. Curvas de infiltración. Sociedad Estándares de

Ingeniería para Aguas y Suelos LTDA)

Page 22: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

8

Sin embargo, según una recopilación de literatura científica realizada por Pereira

(n.d.), el tipo de material arenoso presenta mayor valor de almacenamiento específico

que la grava, el limo y la arcilla, en orden descendente.

En cuanto a la estabilidad estructural de los suelos, se ve favorecida con la formación

de agregados. Estos agregados controlan el movimiento y retención de agua y aire en

el suelo con lo que esta característica también es de relevancia.

1.1.3. Agua-vegetación

De los factores que afectan el escurrimiento directo y la erosión, la cobertura vegetal

es el que tiene mayor influencia. Pequeñas variaciones en ella, con respecto al resto de

los factores (clima, suelo, relieve y manejo), ocasionan mayores porcentajes de

variación en las tasas de escurrimiento y pérdida de suelo (Silva, n.d).

Las plantas y sus residuos protegen los suelos interceptando las gotas de agua y

disminuyendo la fuerza con la que estas chocan con el suelo. De este modo, se evita

la compactación y formación de costra en los suelos; efectos que disminuyen la

infiltración y aumentan los escurrimientos (Leguía, 2004).

El hecho que las gotas se tarden más tiempo en alcanzar el suelo al correr por los

troncos y hojas de los árboles evita que el suelo se sature de agua tan rápidamente, por

ejemplo en el caso de una fuerte lluvia; mitigando la posibilidad de inundaciones y

desbordamientos.

Otro proceso de gran influencia es el de transpiración de las plantas, la que consiste en

la liberación de parte del agua que han tomado del suelo aportando vapor de agua a la

atmósfera que regresará nuevamente a la tierra.

Las plantas también protegen a los suelos de los rayos del sol, disminuyendo la

cantidad de agua que se evapora y permitiendo la recarga de aguas subterráneas y

superficiales. Además, mantiene un microclima que propicia el hábitat de los

microorganismos descomponedores de residuos.

Page 23: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

9

Adicionalmente, las hojas de las plantas aportan importante proporción de material

orgánico a los suelos que favorece la formación de agregados dándole mayor

estabilidad estructural y porosidad. El material orgánico protege los suelos de la

erosión y aumenta su capacidad de retención de agua favoreciendo la infiltración de

agua.

En resumen, el porcentaje y ubicación de la cobertura del suelo influye en la cantidad

de energía disponible para mover el agua y otros materiales. Se ha demostrado que la

textura, porosidad y contenido de material orgánico es mayor en los suelos de

ecosistemas boscosos que en suelos agrícolas (Leguía, 2004). Es por esto que las

cuencas hidrográficas forestadas disipan la energía asociada con las lluvias, mientras

que las cuencas con suelos desnudos y cobertura de tipo antropogénica tienen menos

habilidad para protegerse.

Por otro lado, el porcentaje de la superficie que es impermeable, debido a la

urbanización y carreteras, influye en el volumen de agua que escurre e incrementa la

cantidad de sedimentos movidos. La cuencas con suelos susceptibles a erosión

tienden a tener mayor potencial de pérdida del suelo y acarreo de sedimentos que

suelos no erosionables (n.a, n.d (AGWA’S tutorial 1)).

Aunque en términos generales la vegetación minimiza los efectos erosivos y

escurrimientos y favorece la infiltración y recarga de aguas superficiales y

subterráneas, el grado de protección e influencia en el ciclo hidrológico varía

dependiendo del tipo de vegetación, características y uso del suelo.

Muchos estudios se han realizado para investigar las diferencias del efecto de los

diferentes tipos de vegetación. En Macapo, Cojedes, Venezuela se encontró que el

bosque produce mayor escorrentía que las sabanas y que aunque la producción de

sedimentos es igual en ambos ecosistemas, la torrencialidad y erosividad subsecuente

es mayor para el bosque (Silva, nd).

Otro estudio demostró que existe una diferencia entre la humedad de suelo de las

praderas y los bosques dependiendo de la estación. La humedad de las praderas y

arbustos resultó mayor que la de los bosques, como consecuencia de que la humedad

Page 24: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

10

de las praderas es mayor al inicio del período de crecimiento, pero menor al final. Por

otro lado, no se presentaron diferencias en la intercepción de precipitación entre estos

dos tipos de vegetación. Este hecho se debe a la mayor área por unidad de masa de

las finas hojas de los pastizales en comparación a las hojas gruesas y tallos de los

árboles. Esto significa que la humedad de los bosques es menos heterogenea que la

de las praderas durante distintos períodos de crecimientos y estaciones climáticas.

(James, 2003).

Por otro lado, Jiménez (n.d.), presenta datos de intercepción de dosel y hojarasca, de

cuatro tipo de coberturas de la cuenca río Jalapa en Honduras, en los que la

intercepción del bosque de pino supera a la de roble, café de sombra latifoliada y

pasto, en ese orden. Sin embargo, es importante mencionar que la lluvia efectiva fue

menor para el bosque de pino y mayor para el pasto.

Tabla 1. Intercepción de diferentes clases de coberturas de suelo

Intercepción Tratamiento

Dosel Hojarasca Total

Lluvia

efectiva

Bosque de pino (Pinus

oocarpa) 60.6 3.7 64.3 35.7

Roble (Quercus

peduncularis) 55.7 1.6 57.3 42.7

Café + sombra

latifoliada (Coffea

arabica) 56.7 0.6 57.3 42.7

Pasto (Hyparrhenia

rufa) 9.7 x 9.7 90.3

Fuente: (Jiménez, n.d.)

En lo que a infiltración se refiere, en la tabla 2 se presentan datos obtenidos de una

recopilación de Jiménez (fuente original Suárez de Castro (1980)).

Page 25: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

11

Tabla 2. Infiltración de diferentes tipos de vegetación

Cobertura

Vegetal

% Eficiencia-

Infiltración

Bosque 68.9

Matorral x

Pasto 24.7

Cultivos

Agrícolas**maíz,

acahual, duraznos x

Suelo Desnudo 6.3

Total 100

Fuente: (Jiménez, Francisco, n.d.).

1.1.3.1. Los bosques y selvas

Los bosques son ecosistemas conformados por árboles, arbustos y plantas. En la

República Mexicana, alrededor del 30% de la superficie está cubierta por bosques de

diferentes tipos. Entre los tipos de bosques que caracterizan a México se pueden

mencionar: bosques de coníferas, pino, abetos, encino y mesófilo, tropicales (o selvas)

y bosques de niebla (SEMARNAT, 2003).

Los bosques y selvas ofrecen diversos servicios ambientales: captura de carbono,

conservación de la biodiversidad, regulación del clima. Es interés de este estudio

resaltar los servicios hidrológicos (mantenimiento de la calidad y cantidad de agua)

este tipo de vegetación.

Existen mitos y realidades acerca de los servicios hidrológicos de los bosques. En

algunos casos, ciertos beneficios se perciben dependiendo de ciertas condiciones;

como el tipo de bosque, extensión, intensidad, pendiente y muchos otros factores.

Algunos ejemplos son el incremento de flujo anual de agua, que se cumple en el caso

de los bosques nublados; el incremento de la precipitación, que se puede dar a escala

Page 26: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

12

continental (Pagiola, 2003) y reducción de inundaciones, que se puede percibir a

pequeñas escala o en eventos de poca intensidad (Porras, 2003).

Por otro lado, otras relaciones son aún inciertas, como la relación entre el bosque y el

aumento del flujo de agua en la época seca (Pagiola, 2003).

Diversos estudios han comprobado que los bosques tienen influencia en la reducción

de escurrimientos, mejora de la capacidad de infiltración de los suelos y menor

erosión, favoreciendo la recarga de cuerpos de agua superficiales y acuíferos (INE,

2002). Evidencia de estas afirmaciones, podría considerarse el hecho de que a pesar

de cubrir una pequeña porción de la superficie terrestre (6%), los bosques captan casi

un 50% de toda la lluvia del planeta (SEMARNAT, 2003).

En México, la importancia hidrológica de los bosques queda sentada en el marco legal

de incentivo de protección, establecido mediante el pago por servicios hidrológicos.

Las zonas de elegibilidad para este tipo de programas deben tener cuando menos el

80% de su superficie total de cubierta forestal de bosques y selvas. La clasificación

de los tipos de ecosistemas considerados en el sistema de pagos son dos: bosque

mesófilo de montaña (bosque nublado) y otros bosques o selvas (CONAFOR, 2004)

Sin embargo, a pesar de los beneficios que los bosques y selvas han demostrado tener

en términos de servicios ecológicos, es importante tener en cuenta, que para

comprender su influencia en los servicios hidrológicos hay que considerar múltiples

factores (como las pendientes, tipos de suelo y parámetros climáticos) y no se deben

asumir como un hecho sin previo diagnóstico, más sí utilizarse como guía.

En general, los servicios y beneficios hidrológicos que ofrecen los bosques y selvas

son (SEMARNAT, 2003):

• El mantenimiento de la capacidad de recarga de los mantos acuíferos,

• El mantenimiento de la calidad de agua: control de cantidad de nutrientes

como fósforo y nitrógeno, cantidad de químicos y control de salinidad.

• La reducción de la carga de sedimentos cuenca abajo,

• La reducción de las corrientes durante los eventos extremos de precipitación,

Page 27: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

13

• La conservación de manantiales

• El mayor volumen de agua superficial disponible en época de secas y

• La reducción del riesgo de inundaciones

• Regulación de la tabla de agua/salinidad

• Mantenimiento de hábitats acuáticos

Lamentablemente, estos ecosistemas están siendo duramente golpeados por el hombre

a nivel mundial. En México, se ha reportado una disminución de las cobertura

boscosa del 29% en los últimos 50 años. Muchas de las áreas restantes están

considerablemente alteradas y se estima que el 86% del territorio está afectado por la

erosión (SEMARNAT, 2003). Las causas de su destrucción se pueden resumir en

sobreexplotación y destrucción por deforestación e incendios para convertir áreas

boscosas en áreas de cultivos y pastizales, tal como es el caso de la Sierra Gorda de

Querétaro.

1.1.3.2. Cambios de uso de suelo

El uso del suelo es una característica superficial de las cuencas hidrográficas que tiene

un efecto en los procesos de la infiltración, evapotranspiración y erosión; y por ende,

en la calidad y cantidad de agua (Burns, I.S. et al., n.d.)

La deforestación, sobrepastoreo y prácticas agrícolas inadecuadas han deteriorado los

suelos enormemente, afectando no sólo la productividad de estas actividades

económicas sino también la calidad y cantidad de agua.

La agricultura reduce el contenido de materia orgánica en los suelos en un 25 % o

más, a la vez, reduce la fuente de aporte de residuos de las plantas e incrementa la

descomposición por elevadas temperaturas, aireación y humedad.

Las prácticas ganaderas inadecuadas ocasionan la compactación de los suelos

producto de exceso de la capacidad de carga, disminuyendo la infiltración y

favoreciendo la erosión. En ocasiones, las heces de los animales pueden ser fuentes

de contaminación a los cuerpos de aguas.

Page 28: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

14

Estudios de simulación de lluvia, conducidos en sitios representativos de pastizales

semiáridos del norte de México, indican que la variabilidad de las características del

suelo, relacionadas con la intensidad de pastoreo y morfología de los suelos, puede

afectar el potencial de generación de escurrimientos superficiales y la tasa de erosión

hídrica. En este estudio, la primera característica se representa por el valor de una

curva numérica, cuyos valores superiores se observaron en el sitio donde el suelo es

poco profundo (sobrepastoreados) y de textura menos arenosa (Ibarra, 1999).

En resumen, estudios como los realizados por Leguía (n.d.) y Silva (n.d.) han

demostrado que los cambios de vegetación, resultan en alteraciones en el ciclo

hidrológico, incremento de los escurrimientos y erosión, pérdida de nutrientes,

disminución de la porosidad y capacidad de infiltración y de recarga de agua de los

suelos, así como alteraciones a los reservorios de aguas subsuperficiales.

El grado de impacto del uso del suelo sobre el régimen hidrológico también está

sujeto a la variabilidad espacial y temporal y al tamaño del área en cuestión. Un

estudio realizado por Faúres (n.d.) afirma que en cuencas de gran tamaño, los

procesos de erosión naturales tienen mayor impacto en el transporte de sedimentos

que las prácticas inadecuadas del uso de la tierra. A continuación se presenta una

tabla comparativa de estimados empíricos de las escalas de las cuencas a las cuales

impactos típicos del uso de la tierra pueden ser observados (ver tabla 3):

Page 29: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

15

Tabla 3. Comparativa de estimados empíricos de impactos típicos del uso de la

tierra en cuencas de diferentes escalas

Tamaño de la cuenca en km2 Impacto Observable

del uso de la tierra

en:

Pequeña

0.1-10

Mediana

10-100

Grande

Mayor de 100

Flujo promedio X - -

Flujo pico X - -

Flujo base X - -

Recarga de acuíferos X - -

Transporte de

sedimento

X - -

Patógenos X - -

Nutrientes X X X

Salinidad X X X

Pesticidas X X X

Fuente: (Faures, n.d.)

De estos datos, Faures sugiere que el impacto sobre el régimen hidrológico (flujo de

distribución, transporte de sedimentos, etc) es más visible en cuencas pequeñas,

mientras que el impacto en la calidad del agua puede ser medido en cuencas grandes

debido al efecto acumulativo.

1.2. Modelación hidrológica: algunas consideraciones

La modelación hidrológica es la simulación del flujo de agua de un área mediante

programas computacionales. Estos representan generalmente: entradas, demandas,

pérdidas, almacenaje e interrupciones de flujo.

Los modelos de cuencas hidrológicas tienen cinco componentes básicos: procesos

hidrológicos (cuenca) y sus características, datos de entrada, ecuaciones, condiciones

iniciales y de frontera y datos de salida. Estos son generalmente clasificados en base

Page 30: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

16

al método que usan para describir los procesos hidrológicos, escalas espaciales y

temporales, y condiciones específicas o usos objeto de su diseño (Burns, I.S., et al,

n.d.).

En base a la forma en que trata o maneja los componentes espaciales, los modelos de

cuencas se pueden dividir en dos tipos: modelos concentrados y distribuidos. Los

modelos de parámetros concentrados o concentrados consideran una cuenca como una

sola unidad y no consideran la variabilidad espacial en los procesos, entradas,

condiciones de frontera o propiedades hidrológicas de la cuenca. En contraste, los

modelos distribuidos consideran (idealmente) variabilidad espacial en la cuenca

resolviendo las ecuaciones para cada píxel del grid (Burns, I.S., et al, n.d.).

Ninguno de estos dos extremos es ideal. El primero es una simplificación gruesa,

mientras que el segundo requiere de gran cantidad de datos no obtenibles. Como

resultado, se han combinado ambos, subdividiendo la cuenca en elementos más

pequeños con propiedades hidrológicas similares que pueden ser descritas por medio

de parámetros conjuntos. Este tipo de modelos se les conoce con el nombre de

parcialmente distribuidos o cuasi-distribuidos (Burns, I.S., et al, n.d.).

Por otro lado, la descripción del proceso hidrológico puede ser determinístico,

estocástico o combinado (Burns, I.S., et al, n.d.).

Los modelos determinísticos no utilizan variables aleatorias y para cada grupo de

datos de entrada el modelo dará resultados arreglados y repetibles. Las ecuaciones

que describen los procesos hidrológicos y de erosión en un modelo determinístico

deben ser de prioridad en la selección de un modelo (Burns et al., n.d.). Los modelos

con ecuaciones basadas fundamentalmente en principios físicos o métodos empíricos

robustos son los más ampliamente usados en simulación computacional de producción

de sedimentos y escurrimientos superficial (Burns et al., n.d.).

Por el contrario, los modelos estocásticos usan distribuciones para cada variable para

general valores aleatorios para el modelo de entrada. Por esta razón, el resultado es

aleatorio con su propia distribución y puede ser presentado como un rango de valores

con límites de confidencia (Burns et al., n.d.).

Page 31: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

17

La gran mayoría de los modelos de cuencas son determinísticos (por ejemplo SWAT).

Los modelos estocásticos puros no son reales. Sin embargo, la generación de

variables estocásticas es comúnmente utilizada para optimizar modelos o determinar

la sensibilidad de modelos a varias variables de entrada. Si sólo partes del modelo son

descritas por las leyes de probabilidad, entonces se hace referencia a un cuasi-

determinístico, cuasi-estocástico o mezclado (Burns et al., n.d.).

1.2.1. Escala espacial y temporal

La variable espacial para la que un modelo es diseñado es importante en el proceso de

simulación y tratamiento de datos. El escurrimiento en cuencas mayores de 1,000

km2 es dominado por el almacenaje de agua en los canales. A diferencia de lo que

sucede en cuencas pequeñas, menos de 100 km2, donde domina el flujo sobre la tierra.

En el caso de cuencas intermedias, la homogeneidad y promedio hidrológico del

proceso juegan un papel determinante (Burns, I.S., et al, n.d.).

La escala espacial es un criterio de selección del modelo ya que las características de

almacenaje varían dependiendo de la misma. En cuencas grandes con redes y fases

de canales, es dominante el almacenaje en los canales. Estas cuencas no son tan

sensibles a lluvias de alta intensidad pero de poca duración. Sin embargo, en cuencas

pequeñas es dominante la fase del suelo y el flujo superficial. Estas cuencas tienen

una fase de canal menor y son muy sensibles a lluvias de alta intensidad y poca

duración (Burns, I.S., et al, n.d.).

De igual manera, los procesos hidrológicos ocurren a diferentes escalas de tiempo: un

evento, diarias, anuales. Para un solo evento, los modelos no generan condiciones de

humedad del suelo inter- tormenta, de manera que esta información debe ser proveída

como una condición inicial para correr el modelo. Este tipo de modelo debe ser usado

para eventos de corta duración o para finalizar el diseño de prácticas de manejos

técnicamente complejos estructurales y no estructurales (Burns, I.S., et al, n.d.).

Page 32: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

18

1.2.2. Sistemas de información georreferenciadas

La utilización de sistemas de información georreferenciada (SIG) en un proceso de

modelación hidrológica tiene como propósito la adquisición y preparación de datos

espaciales y la presentación y despliegue de resultados. Uno de los fines de utilizar el

SIG es facilitar la realización de cálculos cuantitativos y el manejo y análisis de gran

cantidad de información.

El empleo de un SIG con un modelo hidrológico requiere de tres pasos: construcción

de la base de datos espacial, generación de coberturas temáticas requeridas por el

modelo y desarrollo de una interfase de comunicación entre el modelo y el SIG

(Domínguez et al., n.d.).

En cualquier campo de manejo de recursos naturales los componentes necesarios de

operación de un SIG son: la vegetación, suelo, topografía, hidrografía y zonas

climáticas. En el ámbito de aplicaciones hidrológicas la descripción topográfica de la

cuenca es una de las más importantes; de esta se deriva del modelo de elevación

digital (DEM). El DEM contiene información para definir la red de drenaje

superficial y la cuenca de captación, así como la pendiente del terreno y las áreas

tributarias (Domínguez et al., n.d.)

Las aplicaciones generales de un SIG son variadas, desde evaluaciones de patrones de

cambio de una variable con respecto al tiempo, reclasificación datos, evaluación de

efectos potenciales de un factor ambiental, determinación de atributos topográficos y

predicción de la respuesta de una cuenca ante un evento hidrológico como es el caso

de este estudio (Domínguez et al., n.d.).

Los resultados que se pueden obtener varían según ciertas características del modelo;

algunos ejemplos son, cálculo de hidrogramas, cálculos de redes de drenaje y

acumulación de flujo, desarrollo de sistemas de expertos que permitan la planeación y

operación óptima de recursos hidráulicos regionales o de un sistema de control de

avenidas (Domínguez et al, n.d.)

Page 33: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

19

1.3. Modelación hidrológica con AGWA

Existen un gran número y variedad de programas de modelación hidrológica de

diferentes características y requerimientos. Algunos muy específicos aplicados para

conocer la calidad del agua y otros más amplios que arrojan resultados tanto de la

calidad como disponibilidad de agua.

Conocer las características básicas del modelo hidrológico así como los procesos

hidrológicos, escalas temporales y espaciales y el objeto y condiciones de su diseño,

son algunas de las consideraciones primordiales en la selección adecuada y el alcance

exitoso de los objetivos de un proyecto.

Los criterios y modelos considerados para el desarrollo de este proyecto se detallan en

la sección de la metodología, resultando el modelo AGWA como el elegido para la

simulación de la Reserva.

AGWA es una extensión de ArcView y una herramienta o sistema multipropósito de

modelación hidrológica usada para recursos hídricos, uso del suelo y manejo de

recursos naturales. Utiliza dos modelos hidrológicos: KINEROS y SWAT,

desarrollados por el U.S. Agricultural Research Service. Ambos modelos son

modelos determinísticos. El primero es un modelo diseñado para un evento y para

cuencas pequeñas (aproximadamente 100 km2), mientras que el segundo es un modelo

de simulación a largo término para cuencas de gran tamaño (Burns et al., n.d.).

AGWA cuenta con una interfase para ambos modelos que permite obtener una

respuesta rápida. Utiliza modelos de elevación digital, grids de cobertura de suelo,

datos de suelo, precipitación y clima.

A continuación un diagrama que muestra la aplicación y resultados esperados de cada

modelo (ver figura 2)

Con el uso de este modelo, se espera poder analizar el comportamiento hidrológico en

términos de calidad y cantidad de agua de la Reserva, así como identificar las áreas

Page 34: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

20

de recarga y simular los cambios en el régimen hidrológico en base a variaciones del

uso de la tierra.

Figura 2. Diagrama de flujo que presenta el esqueleto general de uso de

KINEROS y SWAT en AGWA.

(Burns, I.S., et al, n.d.)

Page 35: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

21

1.4. Reserva de La Biosfera Sierra Gorda de Querétaro

La información que a continuación se presenta, referente a la descripción de la Sierra

Grorda de Querétaro, fue obtenida del Plan de Manejo de esta área natural protegida

(INE, 1997).

1.4.1. Características generales

La Reserva de La Biosfera Sierra Gorda de Querétaro es un área Natural Protegida

que fue declarada formalmente el 19 de mayo de 1997, en gran parte, gracias a los

esfuerzos de sus habitantes. Está ubicada entre los paralelos 20° 50’ y 21° 45’ de

latitud norte y los meridianos 98° 50’ y 100° 10’ de longitud oeste. Políticamente está

ubicada en el estado de Querétaro, representando el 32% del territorio total de este

estado (ver figura 3.).

Cuenta con 383,567-44-87.5 ha de extensión divididas en 11 zonas núcleo y una zona

de amortiguamiento. Las zonas núcleo abarcan una extensión de 24,803-35-87.5 y la

zona de amortiguamiento tiene una extensión de 358,764-09-00 ha.

Los límites de la Reserva de La Biosfera Sierra Gorda son: al Norte con el río Santa

María, al Sureste con el río Moctezuma, al Oeste con la sierra formada por cerro El

Toro, cerro Ojo de Agua y cerro El Infiernillo y al Sur con el río Victoria – Xichú –

Extóraz – Santa Clara hasta la intersección con el río Moctezuma.

La Reserva abarca la totalidad de los municipios de Arroyo Seco, Jalpan de Serra y

Landa de Matamoros, el 88.03% de Pinal de Amoles y el 69.7% de Peñamiller (ver

figura 4).

La Reserva ocupa la mayor parte de la Sierra Gorda, la cual forma parte de la Sierra

Madre Oriental y cubre la mitad norte del estado de Querétaro, el oeste del estado

Guanajuato y una pequeña porción de San Luis Potosí (por la región de Xilitla).

Existen sólo 2 vías de acceso bien establecidas para entrar a la Reserva y ambas son

carreteras asfaltadas: La Carretera Federal 120 San Juan del río – Querétaro – Xilitla –

Page 36: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

22

San Luis Potosí, que comunica a la Sierra Gorda con el resto del estado de Querétaro,

con el centro del país y con la Huasteca Potosina; y la Carretera Federal 69 que

comunica con el centro del estado de San Luis Potosí y es el camino que lleva hacia la

ciudad de Río Verde, San Luis Potosí, y de ahí hacia el norte del país. Existen,

además, otros caminos de terracería que dan acceso a la Reserva.

Figura 3. División estatal y la Reserva Sierra Gorda de Querétaro

Page 37: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

23

Figura 4. Municipios de la Reserva Sierra Gorda de Querétaro

Page 38: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

24

1.4.2. Características abióticas

1.4.2.1. Litología y geomorfología

Las características estructurales, litológicas y geomorfológicas presentes en el área

evidencian los diferentes eventos geológicos que modelaron a través del tiempo el

paisaje característico de la Sierra Gorda.

El proceso geológico más evidente es el de la orogenia, causado por esfuerzos

tectónicos compresivos y distensivos que dieron lugar a la formación de la

denominada provincia fisiográfica Sierra Madre Oriental. Esta provincia ocupa una

extensión de 5,000 km2 en la porción norte del estado de Querétaro, y los sistemas

fluviales del río Santa María y del río Moctezuma (potentes tributarios del Río

Pánuco) la cortan de tajo a través de imponentes cañones, delimitando a la

denominada Subprovincia de Carso Huasteco. Dentro de esta Subprovincia de la

Sierra Madre Oriental, se ubica la Reserva de la Biosfera Sierra Gorda de Querétaro

que ocupa el 76.68 % de la misma.

Las topoformas que caracterizan a la Reserva son: Sierras de laderas convexas,

Sierras de laderas abruptas; Cañones; y Llanuras intermontanas.

Al oeste predominan laderas convexas con pendientes de 12 a 70%. En la parte este y

sur, sierras de laderas abruptas, con pendientes de 12 a 70%. Los cañones presentan

pendientes de 40 a más de 70%. Finalmente, se localizan llanuras intermontanas en

una pequeña porción del noroeste de Arroyo Seco, con pendientes del orden del 12 al

40%.

La topografía de la Sierra Gorda Queretana es abrupta, de 300 a 3,100 msnm, con una

altitud media predominante entre los 1,300 y los 2,400 msnm, caracterizada por

elevaciones como los cerros de Jasso y el de La Media Luna (2,420 msnm). Este

último está ubicado al suroeste de la Reserva. Al oeste se encuentra el cerro de la

Tembladera (1,880 msnm) y al este el cerro de Otates (1,450 msnm), cerro del Pelón

(1,400 msnm), La Tinaja, San Pedro y Piletas.

Page 39: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

25

Entre los cerros más elevados se pueden mencionar el Cerro de La Calentura y de La

Pingüica, en el municipio de Pinal de Amoles, con alturas de 3,060 y 3,100 msnm,

respectivamente. Cabe mencionar que el cerro de La Pingüica forma parte del

parteaguas entre la subcuenca del Tamuín y la subcuenca del río Extóraz,

perteneciente éste al Moctezuma.

La llanuras intermontanas se presentan a altitudes entre 600 y 900 msnm, con una

altitud promedio de 750 msnm y una extensión entre 5 y 7 km2, donde se han

desarrollado distintos asentamientos humanos y la agricultura. En el municipio de

Arroyo Seco desde la comunidad de El Salitrillo hasta Concá; se localiza el municipio

de Jalpan de Serra. Este se extiende desde la localidad del mismo nombre

comprendiendo a las localidades de Tancama, Carrera de Tancama y Saldiveña,

además de Tancoyol, Saucillo y otras; en el municipio de Landa de Matamoros, desde

la cabecera municipal hasta la Vuelta y en el Valle de Guadalupe, Tres Lagunas y

Tilaco.

1.4.2.2. Geología

La región está conformada por diferentes eventos sedimentarios que se ven reflejados

en los ambientes de formación de plataforma y de cuenca que han sufrido

movimientos tectónicos, causando plegamientos y fallas geológicas tanto normales

como inversas. Estas estructuras geológicas determinan la presencia de un complejo

relieve.

La mayor parte de la Sierra Gorda pertenece a la denominada plataforma Valles San

Luis Potosí, que durante el cretácico y el terciario se vio afectada por distintos

esfuerzos tectónicos de la Orogenia Laramide. La deformación de la plataforma

Valles San Luis determina un patrón estructural orientado de noroeste a sureste

representado por numerosos plegamientos recumbentes de considerable amplitud

expuestos en rocas del cretácico. Este patrón estructural está representado por dos

estilos de deformación: uno sobre rocas calcáreas-arcillosas y arcillo-arenosas de

estratificación delgada, representado por las formaciones Soyatal, Mexcala y Trancas;

y el otro en rocas calcáreas de estratificación mediana a gruesa que constituye la

Page 40: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

26

formación El Abra. Esta última, por lo general, presenta estructuras anticlinales

amplias con abundantes diasclasas y fracturas, además de fallas normales de poca y

mediana extensión. Esta formación favorece el desarrollo del paisaje cárstico.

En la Reserva predominan rocas del cretácico inferior de la era Mesozoica, con

litología de tipo roca sedimentaria y conglomerados. La formación Las Trancas son

las rocas más antiguas que afloran en la Sierra Gorda, estas son del jurásico superior

al cretácico inferior y subyacen a la formación El Abra. Se la encuentra en los núcleos

del anticlinorio El Piñón y de los anticlinales cerro de Yesca y Bonanza, parcialmente

aflora en los ríos Extóraz y Santa María.

En el anticlinal del Cerro de la Yesca la formación Trancas consiste de 3 cuerpos. El

inferior está compuesto por pizarras calcáreas carbonosas de color gris oscuro, el

cuerpo medio de calizas claras con estratificación de mediana a gruesa, de 50 m de

espesor y el cuerpo superior formado de filitas interestratificadas con capas muy

delgadas de caliza arcillosa. Esta formación subyace discordantemente a la formación

El Abra.

Tabla 4. Litología

Fuente: (INE et al, 1997)

La formación El Abra continúa la secuencia estratigráfica y está constituida por

calizas con espesores de 1,500 a 2,000 m. Carrillo y Suter (1982) definen 4 facies para

esta formación, que son: formación Tamaulipas para las facies de cuenca, constituidas

por calizas de textura fina con capas y nódulos de pedernal, y con intercalaciones de

Page 41: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

27

finos estratos de lutita; formación Tamabra para las facies de talud, compuestas por

brechas sin sedimentarias y calizas bioclásticas de textura media; y formaciones El

Doctor y El Abra para las facies de plataforma, constituida en el borde por arrecifes

de rudistas y calizas bioclásticas olíticas de textura gruesa.

Durante casi todo el terciario afloran numerosos cuerpos intrusivos de pequeña

magnitud ubicados al sureste de la localidad de Pinal de Amoles. A fines del terciario

ocurrieron frecuentes erupciones volcánicas que dieron lugar a las rocas ígneas

extrusivas presentes en la Sierra Gorda y que se componen de una secuencia de

riolitas y tobas ácidas que afloran en la localidad de Atarjea, mientras que los basaltos

se presentan desde Ayutla hasta Arroyo Seco.

Al norte se identifican testigos del período cuaternario de la era Cenozóica así como

rocas sedimentarias de litología aluvial. La edad del relieve es menor que la edad de

las rocas que lo constituyen. Esta ha sido determinada con el método conocido como

sedimentos correlativos determinando que los valles profundos que disectan a la

Sierra Madre Oriental son posteriores al Eoceno, es decir, durante el terciario inferior,

mientras que la parte más profunda es la más joven, de edad Holocénica, es decir

cuaternario, y es más antigua hacia las porciones superiores.

La dinámica actual del relieve determinada por las características estructurales,

litológicas, topográficas y climáticas define los procesos exógenos de intemperismo,

erosión y remoción en masa que modelan al relieve. El análisis de la dinámica actual

del relieve no debe limitarse a la actividad externa relacionada con el clima, sino que

debe abarcar a las fuerzas endógenas dado que, según algunas investigaciones, la

Sierra Madre Oriental se encuentra en proceso de levantamiento, lo que acelera el

efecto de los agentes modeladores del relieve.

Debido a la naturaleza calcárea de la región, así como a la influencia de otros factores

de tipo geológico, climático y geográfico, las rocas presentan procesos de disolución,

determinando la presencia de distintas formas de relieve cárstico como son dolinas,

simas, cavernas y poljés, entre otros. En la Sierra Gorda Entre se encuentran más de

500 simas con diferentes profundidades, entre las que destacan el Sótano del Barro,

con una longitud de 410 m de tiro libre, que lo clasifica como el tercero en su tipo a

Page 42: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

28

nivel mundial, así como el Sotanito de Ahuacatlán de 288 m (Lazcano, 1986).

Asimismo, se presentan afloramientos de yacimientos fosilíferos del cretácico

representados por conglomerados de conchas marinas.

1.4.2.3. Edafología

Los suelos se describen de acuerdo a la clasificación de FAO-UNESCO, adecuada por

INEGI (1986).

El suelo predominante en la Reserva es el litosol de color negro o gris muy oscuro,

con altos contenidos de nutrientes y que presenta desde 10 cm de profundidad en

laderas y pendientes abruptas con alto riesgo de erosión, hasta 50 cm en los valles.

También se presentan luvisoles de color rojizo o pardo amarillento ácidos, con

pedregosidad superficial (comunidades de Pinal de Amoles, Landa de Matamoros,

Soledad de Guadalupe, La Lagunita, San Juan Buenaventura y San José del Tepame);

se asocian con suelos secundarios de tipo litosoles, rendzinas, feozem y, en algunas

partes, con cambisoles calcáreos. Estas asociaciones presentan textura media a fina

de color pardo grisáceo osscuro; su textura es de migajón arcilloso y profundidad de

menos de 50 cm.

Al sur de la comunidad de Jalpan de Serra se encuentran regosoles (Carrizal de los

Sánchez), que son suelos jóvenes con capa superficial de color grisáceo oscuro; su

textura es de migajón arcilloso cuando están asociados con fluvisol éutrico de textura

fina (al sur del cañón del río Jalpan); son generalmente delgados y cuando son

profundos presentan pedregosidad superficial con cantidades altas de calcio, potasio y

magnesio. También se asocian con luvisoles, litosoles y rendzinas; con profundidades

menores a los 50 cm.

Por último, los vertisoles pélicos (comunidades de Concá, municipio de Arroyo Seco,

y La Reforma y Otates, municipio de Landa de Matamoros), distribuidos en pequeñas

zonas de forma irregular; son de color negro y textura arcillosa, y cuentan con

capacidad de retener nutrientes; son generalmente poco profundos (menos de 10 cm).

Page 43: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

29

Figura 5. Edafología por municipio de la Reserva Sierra Gorda de Querétaro

Page 44: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

30

1.4.2.4. Hidrología

La Sierra Gorda de Querétaro cuenta con recursos hidrológicos de gran valor,

distribuidos en tres subcuencas principales: Río Santa María, Río Extóraz y Río

Moctezuma, afluentes del Río Pánuco; así como laderas medias y altas que

constituyen áreas relevantes de captación y aprovisionamiento de agua que

promueven los procesos ecológicos y el suministro del líquido para las comunidades

locales.

La Reserva pertenece a la Región Hidrológica del Río Pánuco (RH-26). El área se

divide en dos cuencas: la del Río Tampaón o Tamuín, y la del Río Moctezuma. La

primera ocupa una extensión de 2,038 km2, siendo sus principales afluentes los ríos

Ayutla, Santa María y Jalpan. La segunda, abarca 1,532 km2 de la Reserva, siendo su

principal afluente el río Extóraz.

De los 66 ríos y arroyos registrados en la entidad, 25 se localizan en el área natural

protegida y debido a la naturaleza cárstica de la región, se presentan bajos

escurrimientos y corrientes superficiales.

Tabla 5. Hidrología

Fuente: (INE et al., 1997)

Page 45: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

31

Figura 6. Red de ríos principales de la Reserva de La Biosfera Sierra Gorda de

Querétaro sobre las cuencas de los ríos Tamauín y Moctezuma.

Page 46: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

32

1.4.2.5. Climatología

La Reserva presenta diversos climas, también llamados microclimas.

En la parte central el clima que predomina es el semicálido-subhúmedo, que

comprende la zona de transición entre los cálidos y templados, y abarca las

localidades más frescas de los primeros y las más cálidas de los segundos. El tipo es

(A)C1(w0)(w); es el más seco de los subhúmedos, con régimen en verano,

temperatura media del más frío superior a los 18 °C, bajo porcentaje de lluvias

invernal menor del 5%, con verano cálido isotermal (parte de los municipios de

Arroyo Seco, Jalpan de Serra, Pinal de Amoles y Landa de Matamoros).

Al suroeste seco y semiseco semicálidos (BS1hw y BS0hw), presenta lluvias en

verano, pero es durante el invierno que alcanza su máximo registro, de 10.2%, y su

mínimo para la misma fecha es menos de 5%.

Al noroeste y oeste son templados subhúmedos con lluvias en verano C(w2) y C(w2)

(w), con verano cálido, el más húmedo de los subhúmedos, con escasa precipitación

invernal y extremoso; comprende altitudes entre 2,000 y 2,500 msnm. Al oeste, El

Cantón, San Gaspar, Pinal de Amoles, Puerto del Derramadero y al este Valle de

Guadalupe, Pinalito de La Cruz, Tres Lagunas, Rancho Nuevo y La Esperanza del

norte de Jalpan.

Según datos de siete estaciones climatológicas, la precipitación media anual máxima

es de 883.33 y la mínima de 313.31 mm, aunque en la región de Agua Zarca se

alcanzan los 1,500 mm.

La intensidad de lluvias promedio para Ahuacatlán y Jalpan de Serra es de 48.9

mm/24 hr y el número de días con lluvia apreciable es 61.3, mientras que los días

nublados son 63.2 y 79.6 respectivamente; para Peña miller el promedio de lluvia

máxima es de 35 mm/24 hr y 53.5 días nublados.

Page 47: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

33

Los vientos dominantes llegan del norte, Ahuacatlán reporta del sureste, mientras que

para Peña miller son del sureste y norte en el mes de enero mientras que en julio sólo

del norte.

Las temperaturas mínimas se dan en los meses de diciembre y enero, las máximas en

abril y mayo, y el promedio anual varía de 13 °C, en las zonas altas de Pinal de

Amoles, a 24 °C en las regiones más bajas como Jalpan.

En la Reserva se encuentran cinco estaciones climatológicas en las siguientes

localidades: Peñamiller, municipio de Peñamiller; Jalpan de Serra, Tres Lagunas y La

Lagunita, municipio de Jalpan de Serra; y Ayutla, municipio de Arroyo Seco. Se

reportan dos estaciones más dentro del municipio de Cadereyta, ya que se localizan en

áreas con vegetación muy similar a las de la Reserva. Estas estaciones no tienen más

de 28 años de observación.

1.4.3. Características bióticas

Debido a la gran complejidad fisiográfica con alturas que van desde los 300 hasta los

3,100 msnm, se dan numerosas variantes climáticas que favorecen el establecimiento

de comunidades vegetales representativas de la flora mexicana asociadas con algunas

poblaciones frágiles de fauna silvestre.

1.4.3.1. Flora

La flora es tan diversa que se localizan varias de las especies vegetales de distribución

restringida en el país. Dentro de la Reserva existen muchas especies que cuentan con

estatus de protección. Hay reportadas un total de 1,724 especies de plantas vasculares

y 124 del reino Fungi. Del total de plantas vasculares, 25 tienen categoría de

protección según la NOM-059-ecol-1994: 11 Amenazadas, 5 Peligro, 4 Sujetas a

protección especial, 5 Raras.

Page 48: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

34

Dentro del reino Fungi se tienen 5 especies con categoría de protección. Así también

el Decreto del área reporta especies representativas como magnolias, ocotillo,

cilantrillo, maguey, biznaga, palo escrito, zapote, oyamel o guayamé, granadillo y

cedro rojo.

Muchas especies son endémicas a la Sierra Madre Oriental. Dentro de la riqueza

florística se encuentran especies de los bosques tropicales y de bosque mesófilo de

montaña.

1.4.3.2. Vegetación

La clasificación de la vegetación sigue la base fisonómica florística empleada por

Rzedowski (1978) y para la Reserva presenta siete tipos de vegetación, siendo los

principales los bosques y selvas en sus diferentes modalidades, seguidos del matorral

xerófilo.

Los bosques y selvas presentan una gran diversidad de climas y ocupan una extensión

de 268,250 ha. Aquí se consideran al bosque tropical subcaducifolio, bosque tropical

caducifolio, el bosque mesófilo de montaña, el bosque de encino y los bosques de

coníferas. En segundo lugar en extensión tenemos al matorral xerófilo con 61,500 ha,

el cual es un conjunto de comunidades vegetales dominadas por plantas arbustivas

que crecen en regiones áridas y semiáridas.

El resto del área es ocupada por la agricultura y los asentamientos humanos (áreas

calculadas con base en la clasificación de la Comisión Técnica Consultiva para

coeficientes de Agostadero). En éstas se presentan una importante variedad de

especies cultivadas de importancia alimenticia como Zea mays (maíz), Phaseolus spp.

(frijol) y Citrus spp. (limón); especies de ornato y protección como Eucalyptus spp.

(eucalipto), Delonix regia (framboyán), Ligustrum lucidum (trueno) y Jacaranda

mimosaefalia (jacaranda); y pastos introducidos como Digitaria decumbens (pangola)

y Panicum maximum (guinea).

Page 49: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

35

Los tipos de vegetación en la reserva son:

1. Bosque tropical subcaducifolio

Esta comunidad ocupa extensiones muy reducidas que no han sido cuantificadas. Está

presente en las profundas cañadas de los ríos Santa María, Moctezuma y sus afluentes

en los municipios de Landa de Matamoros, Jalpan de Serra y Arroyo Seco. Las

especies principales son Adelia barbinervis (espino blanco), Brosimum alicastrum

(oxite), Cedrela odorata (cedro rojo), Cupania dentata, Enterolobium cyclocarpum,

Macfadyena unguiscati, Neurolaena lobata, Ceiba pentandra (ceiba), Ficus pertusa

(higuerón) y Bursera simaruba (chacá).

2. Bosque tropical caducifolio

Esta comunidad tiene una extensión de aproximadamente 145,250 ha, de las cuales

122,445.75 ha se encuentran más o menos conservadas y se localizan en los

municipios de Jalpan de Serra, Pinal de Amoles, Landa de Matamoros y Arroyo Seco.

El resto se encuentra combinado con matorral xerófilo y a veces con encinar (ladera y

cañadas).

Las altitudes en que se desarrolla son 300 a 1,400 msnm y las especies arbóreas

dominantes son: Bursera simaruba (chacá), Capparis incana (palo cenizo),

Esenbeckia berlandieri (jopoy), Lysiloma microphylla (palo de arco), Phoebe

tampicensis (laurel) y Psidium sartorianum (guayabillo). También se encuentran

Acacia coulteri (guajillo), Guazuma ulmifolia (aquiche) y Bursera lancifolia (chacá).

3. Bosque de encinos (Quercus)

Los encinares son comunidades que se desarrollan en altitudes entre los 800 y 3,100

msnm y participan con 61,500 ha. El municipio que reporta mayor porcentaje de este

tipo de vegetación es Pinal de Amoles, pero también se desarrolla en los municipios

de Landa de Matamoros, Jalpan de Serra, Arroyo Seco y Peñamiller, siendo las

especies características: Quercus mexicana y Q. castanea, en cañadas y laderas, entre

los 1,200 a 2,300 msnm; Q. polymorpha en altitudes inferiores; Q. crassifolia y Q.

Page 50: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

36

greggii, en altitudes de 2,200 a 3,100 msnm ; de afinidad hacia los climas húmedos y

a menudo colindando con el bosque mesófilo de montaña se presenta el encinar de Q.

affinis.

4. Bosque de coníferas

Comunidades vegetales perennifolias en las cuales los géneros predominantes son

Pinus, Juniperus, Cupressus y Abies y ocupan una extensión de 22,250 ha.

5. Bosque de pinos (Pinus)

Este tipo de vegetación abarca una superficie de 19, 000 ha y tiene afinidad por los

climas: frío, templado, semicálido húmedo y subhúmedo. Destacan varias especies de

Pinus y conviven con Juniperus y Abies. En el área se encuentra Pinus greggii desde

Valle Verde, municipio de Jalpan de Serra a El Madroño, municipio de Landa de

Matamoros, hasta los 1,600 msnm, y P. patula (pino lacio), en el municipio de Pinal

de Amoles, entre 2,400 y 2,850 msnm en áreas con régimen de frecuentes neblinas y

acompañado de P. montezumae, P. ayacahuite y P. teocote. Pinus rudis en las zonas

secas entre los 2,750 y 3,100 msnm; y en una pequeña porción Pinus oocarpa en La

Florida, municipio de Arroyo Seco. Entre los municipios de Peñamiller y Pinal de

Amoles se tiene un bosque de pino piñonero (P. cembroides y P. pinceana).

6. Bosque de enebro (Juniperus)

La superficie que abarca es de 2,750 ha, en la comunidad de Tres Lagunas, Landa de

Matamoros; además, manifiesta una etapa de transición entre el matorral xerófilo y el

bosque de encino – pino. Se desarrolla en altitudes de 1,500 y 2,500 msnm y las

especies características son Juniperus flaccida, J. deppeana (nebrito) y Arbustus

xalepensis (madroño). Cerca de La Florida, municipio de Arroyo Seco, se encuentra

mezclada con pino y encino.

7. Bosque de cedro blanco (Cupressus lindleyi)

Ocupa 400 ha y el árbol dominante es Cupressus lusitanica, el cual está sujeto a

protección especial y se desarrolla a altitudes de 1,600 a 2,600 msnm, en el municipio

Page 51: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

37

de Landa de Matamoros particularmente cerca de las comunidades de Llano Chiquito,

Pinalito de La Cruz y La Florida.

8. Bosque de oyamel (Abies)

Este tipo de comunidad tiene a Abies guatemalensis y A. religiosa como especies

dominantes, las cuales están en peligro de extinción y existen sólo en pequeños

manchones, localizados en los municipios de Jalpan de Serra, Landa de Matamoros y

Pinal de Amoles, entre los 2,200 y 3,100 msnm. Una especie importante que también

se encuentra en estos bosques (en las barrancas del cerro de La Pingüica, en el

municipio. de Pinal de Amoles) es Pseudotsuga menziesii.

9. Bosques mixtos

Es importante mencionar que bosques de encinos y pinos se encuentran mezclados,

ocupando 38,250 ha. Estos se encuentran en los municipios de Jalpan de Serra, Landa

de Matamoros, Pinal de Amoles y Arroyo Seco, y las especies más representativas

son Pinus greggii, P. patula, Quercus laurina y Q. obtusata.

10. Bosque mesófilo de montaña

Se localiza en las regiones más húmedas, con precipitación media superior a 1,000

mm, en los municipios de Pinal de Amoles, Jalpan de Serra y Landa de Matamoros.

Su extensión es de 10,000 ha. Las especies más importantes de esta comunidad son:

Liquidambar styraciflua, (somerio o quirámbaro), Dalbergia palo-escrito (palo

escrito), Ulmus mexicana (petatillo), Taxus globosa (granadillo), Tilia mexicana,

Nephelea mexicana, Clethra pringlei, Quercus affinis (encino escobillo), Quercus

germana (encino bellotón), Magnolia dealbata y Magnolia schiedeana (especies que

están amenazadas).

11. Matorral xerófilo

Conjunto de comunidades vegetales dominadas por plantas arbustivas que crecen en

regiones áridas y semiáridas con un área de 56,419 ha. De acuerdo con su

Page 52: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

38

composición florística y la forma biológica de las especies dominantes, en la Reserva

se encuentran los siguientes subtipos.

12. Matorral crasicaule

Formación dominada por cactáceas de tallos carnosos, globosos o cilíndricos como

nopales, biznagas y órganos que se desarrollan a altitudes entre 1,400 y 2,500 msnm,

principalmente en el municipio de Peñamiller, con especies como Stenocereus

dumortieri (órgano), S. queretaroensis (pitayo), Myrtillocactus geometrizans

(garambullo) y Opuntia imbricata (cardenche).

13. Matorral submontano

Se desarrolla entre los 800 a 2,200 msnm, estrechamente ligado con afloramientos de

rocas calizas, lutitas en los municipios de Jalpan de Serra, Arroyo Seco y parte alta de

Peñamiller. Las especies predominantes son: Acacia angustissima (barba de chivo),

Acacia berlandieri (guajillo), Acacia micrantha (mezquitillo), Cigarrilla mexicana

(San Pedro) y Cordia boissieri (trompillo), entre otras. En los cañones de los ríos

Extóraz y Moctezuma existe matorral submontano, sin embargo cambia en

composición florística con frecuencia. En las cañadas profundas y de laderas con poca

pendiente, donde se conserva más humedad, el matorral es más denso y alto, mientras

que en los alrededores de Peñamiller es bajo.

14. Matorral micrófilo

Se desarrolla en pequeñas porciones del municipio de Peñamiller a alturas entre 1,300

y 2,000 msnm, con precipitaciones entre 380 y 400 mm y temperaturas anuales de 18

a 22 °C. Las especies más frecuentes son: Acacia vernicosa (chaparro prieto),

Condalia mexicana (granjero prieto), Fouqueira splendens (ocotillo), Koeberlinia

spinosa (junquillo), Larrea tridentata (gobernadora) y Prosopis laevigata (mezquite),

entre otras.

Page 53: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

39

15. Matorral rosetófilo

Ocupa áreas muy pequeñas en la cuenca del río Extóraz en el municipio de Peñamiller

y comparte características climáticas del matorral micrófilo; se desarrolla entre los

1,600 y 2,200 msnm. Las especies más comunes de este matorral son: Agave

lechuguilla (lechuguilla), Dasylirion acotriche (sotol), D. longissimum (junquillo) y

Hechtia glomerata (guapilla).

16. Encinar arbustivo

Este tipo de vegetación tiene poca participación, ya que se desarrolla en climas

extremosos (secos y fríos) en las cimas del cerro de La Pingüica, municipio de Pinal

de Amoles, y Cerro Grande, municipio de Jalpan de Serra. Está formado por especies

de Quercus (encinos), Arctostaphylos pungens y Litsea sp. (laurel).

17. Vegetación de galería

Presente en las orillas de los ríos Extóraz, Moctezuma, Jalpan y Santa María. Con

presencia de especies como Platanus mexicana (álamo), Taxodium mucronatum

(sabino), Salix sp. (sauces) y Carya illinoensis (nogal).

1.4.4. Características socioeconómicas

1.4.4.1 Población

La población total actual de la reserva es de 93,336 habitantes (INEGI, 1995), que

representa el 7.5% de la población estatal. Esta se distribuye en 638 localidades

(entendiéndose como todo lugar ocupado con una o más viviendas habitadas según

INEGI), lo que indica una alta dispersión en el territorio. La distribución de la

población por tamaño de localidades es la siguiente: 382 localidades entre 1 y 99

habitantes; 223 localidades entre 100 y 499 habitantes; 25 localidades entre 500 y 999

habitantes; 7 localidades entre 1,000 y 2,499 habitantes; y una localidad, Jalpan de

Serra, con más de 5,000 habitantes.

Page 54: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

40

La tasa de crecimiento media anual para la población de la Reserva es de 1.73%,

menor en puntos a la tasa anual estatal. Las tasas de crecimiento máxima y mínima en

el ámbito municipal corresponden a Jalpan de Serra y a Arroyo Seco, con 2.12% y

0.12%, respectivamente. Estas cifras indican que el municipio de Jalpan de Serra es el

principal polo de atracción para la inmigración poblacional hacia la Sierra Gorda; en

contraste, el municipio de Arroyo Seco es el que mayor emigración presenta.

Por otro lado, la pirámide de edades en el área muestra un alto porcentaje de

población infantil y juvenil: el rango de 0 a 14 años participa con el 43.77%; el de 15

a 19 años, con 11.5%; el de 20 a 24 años, con 8.03% y el de 25 a 34 años con el

11.06%. La densidad de población es menor a la estatal, ejemplo de ello es que en el

35% del territorio estatal se encuentra sólo el 7.5% de su población. La densidad de

población máxima se registra en el municipio de Jalpan de Serra con 43.1 hab/km2

(0.43 hab/ha), mientras que en Arroyo Seco se registra la mínima densidad de

población con 18.4 hab/km2 (0.18 hab/ha). El promedio para toda la región es de 25.3

hab/ km2.

Cabe mencionar la tasa de crecimiento social para los municipios de la Reserva y para

el estado, ya que de ahí deriva la categoría migratoria que presentan. El estado tiene

una tasa de crecimiento social de 0.98 y una categoría migratoria de atracción,

mientras que el único municipio de la Reserva que presenta una tasa positiva es Jalpan

de Serra con sólo 0.16, lo que se cataloga como un municipio en equilibrio. Para el

resto de los municipios, la tasa de crecimiento es negativa con una categoría de

expulsión, de acuerdo a los términos utilizados en el documento de referencia.

El crecimiento demográfico en los últimos 50 años, combinado con el deterioro de los

recursos naturales de la región, sistemas productivos poco eficientes y falta de

empleo, ha propiciado que parte de la población de esta región viva en condiciones de

extrema pobreza, lo cual es evidente si se considera que el 79% de la población

ocupada tiene ingresos menores a 2 salarios mínimos.

Asimismo, los municipios de la Sierra Gorda están clasificados entre los más

marginados del estado, presentando un índice de marginación alto los de Jalpan de

Serra, Arroyo Seco y Peñamiller. Destaca el dato de que el municipio de Pinal de

Page 55: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

41

Amoles es el más marginado del estado de Querétaro. Debido a estas condiciones,

existe un considerable fenómeno de emigración de la población masculina en busca

de empleo, sobre todo a partir de la edad de 15 años. De alguna manera, los ingresos

generados por este fenómeno y que son inyectados en la región, han permitido la

supervivencia de las familias de los trabajadores, pero esto ha derivado en fuertes

problemas sociales y culturales. Este fenómeno se ha presentado, de una manera

particular, debido a que los municipios de Arroyo Seco, Jalpan de Serra, Pinal de

Amoles y Landa de Matamoros se encuentran alejados del corredor industrial

Querétaro – San Juan del Río, por lo que tienen débiles ligas comerciales y escasos

movimientos de mano de obra que los vinculen con la capital del estado o los

municipios del sur. De ahí que la migración se realice principalmente hacia Estados

Unidos o hacia otros estados de la República, más que a la parte sur de la propia

entidad. Tal situación es un tanto distinta para el municipio de Peñamiller, ya que su

ubicación al otro lado de la Sierra (en la zona del semidesierto queretano) favorece las

posibilidades de desplazarse a los centros industriales del corredor.

1.4.4.2. Actividades económicas

La población económicamente activa (PEA) de la Reserva se comporta de la siguiente

manera: 30.96% no recibe ingresos, el 48.01% están en el rango entre 0 y 2 salarios

mínimos, el 14.3% recibe 2 o más, y el 6.73% no está especificado.

El sector que predomina en la Reserva es el primario, con una participación de 60.5%

de la PEA, el secundario participa con 17.02% y el terciario con 16.58%, hay un 5.9%

no especificado.

En el municipio de Jalpan de Serra, el sector primario cuenta con la mitad de la

población económicamente activa (52,545); sin embargo, el sector terciario cobra una

importancia especial (28.8%), debido a la situación estratégica de la ciudad de Jalpan

de Serra, que la convierte en el principal centro de servicios de la región. Por último,

está el sector secundario (14.06%). En Landa de Matamoros, el sector primario

alcanza el porcentaje de la PEA más alto de La Sierra con 73.77%, y tienen poca

importancia el secundario, con 9.79%, y el terciario con 11.48%.

Page 56: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

42

En Arroyo Seco también hay una presencia alta del sector primario (63.85%). Ahí la

agricultura es la más importante de las actividades del municipio y, junto con Jalpan

de Serra, son los principales municipios agrícolas de la Reserva. El sector secundario

(15.83%) y terciario (18.22%) tienen poca importancia.

Para el municipio de Pinal de Amoles se vuelve a presentar un alto porcentaje del

sector primario (65.77%), mientras que el sector secundario (12.42%) y el terciario

(10.88%), son también escasos. Finalmente, el municipio de Peñamiller tiene el

porcentaje más bajo del sector primario con 42.58%, siendo casi igual en importancia

que el sector secundario con 39%, en parte por la presencia de la minería y la

artesanía. El sector terciario aporta sólo un 15.51%.

Correlacionando la actividad con los ingresos se vislumbra que la población serrana,

en un alto porcentaje, se dedica a las actividades primarias (principalmente

agricultura, ganadería y silvicultura), pero sobre todo para autoconsumo. A

continuación se menciona la situación que guardan las principales actividades

productivas de la región.

1. Agricultura

La agricultura en la región es de temporal y riego, con clara predominancia de la

primera. Ésta se distribuye en valles de Jalpan, Landa y Arroyo Seco, en las riberas

del río Extóraz en Peñamiller, y en laderas de Pinal de Amoles. Está enfocada a

producir principalmente maíz y frijol, y a menor escala alverjón y garbanzo. Es

practicada por la mayor parte de la población con fines de autoconsumo y, en

ocasiones, para venta de los excedentes del producto.

La agricultura de riego se ubica principalmente en los valles de Jalpan, río Extóraz y

Concá, municipio de Arroyo Seco, en donde se produce principalmente maíz, frijol,

jitomate, tomate de cáscara y chile poblano. En las márgenes del río Extóraz, en

Peñamiller (algunas hectáreas fuera de la reserva), se produce maíz y frijol.

Page 57: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

43

El valor de la producción, tanto de riego como temporal, es bajo. Por ejemplo, en el

ciclo primavera-verano en 1996, fue de $13’494,000 para el maíz y $7’861,000 para

el frijol; para el ciclo 96/97, el valor de la producción fue de $7’272,200 para tomate

rojo y $1’049,905 para otros cultivos como garbanzo, tomatillo, chile poblano y

alverjón.

La fruticultura es mayoritariamente de riego y aporta una producción importante de

cítricos (naranja y en menor medida limón y mandarina), mango y guayaba. La

producción se localiza principalmente en el municipio de Arroyo Seco y en segundo

término en el de Jalpan de Serra. Los demás municipios tienen una producción

frutícola poco considerable que incluye el cultivo de naranja, manzana, durazno y

pera en Pinal de Amoles, café en Landa de Matamoros y nuez en Peñamiller. En

1996, el valor de la producción de mango, naranja, limón, mandarina fue de $

3’965,450.

El café es un cultivo significativo para la zona de Agua Zarca, en el municipio de

Landa de Matamoros, donde se tuvo una producción de 1,370 sacos de 60 kilos, la

cual es insignificante si se compara con los casi 2 millones de sacos producidos en

Chiapas (principal productor).

2. Ganadería

La principal actividad ganadera en la Reserva, considerada la actividad pecuaria más

importante para los pobladores de la región, es la cría de ganado vacuno, aunque

existe también la presencia de otros tipos de ganado. Se cuenta con una población de

47,473 cabezas de ganado vacuno distribuidas en razas como el cebú, suizo y criollo.

Se orienta, sobre todo, a la producción de pies de cría, bajo sistemas extensivos de

libre pastoreo, carentes de tecnología moderna, que utilizan pastos nativos y, en

pequeñas áreas, zacates inducidos tales como estrella de África y Guinea.

Datos para los municipios de Arroyo Seco, Jalpan de Serra, Landa de Matamoros y

Pinal de Amoles (excluido Peñamiller) dan un volumen de producción de carne en

canal en la Reserva, en 1996, de 2,772 toneladas, con un valor de $49,700. La

Page 58: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

44

producción de leche para el mismo grupo de municipios fue de 1’672,000 l, con un

valor de $5’016,000.

Por su parte, la región cuenta con 21,810 cabezas de ganado porcino, distribuidas en

zonas rurales y de traspatio (SAGAR, 1997). Su valor fue de $9’166,000 y el de la

producción de carne en canal de $17,600, excluido Peñamiller.

Para el caso del ganado caprino se tienen 19,585 ejemplares, de los cuales

aproximadamente la mitad se encuentran en el municipio de Peñamiller. El valor de la

producción de carne en canal fue de $34,800, excluido Peñamiller. El ganado equino

cuenta con 11,767 cabezas y se ocupa principalmente como medio de transporte rural.

3. Aprovechamiento forestal

En la reserva existen más de 120,000 ha de bosques de encino y pino, de las cuales

13,000 ha son sometidas a aprovechamientos forestales. Se aprovecha madera del

Cupressus lindleyi (cedro blanco), Pinus patula, P. montezumae y P. teocote (pino), y

también la madera plagada del Pinus greggii. Existen seis aserraderos en la región

(uno particular en La Lagunita, y dos particulares y uno ejidal en Madroño, municipio

de Landa de Matamoros; uno comunal en San Juan de los Durán, municipio de Jalpan

de Serra; y uno más en la Unión de Ejidos Benito Juárez en el Madroño, municipio de

Pinal de Amoles.

4. Uso del suelo

La aptitud de los suelos se determina por su vocación y es influida principalmente por

factores como la topografía, el clima y la hidrología, entre otros.

En la Reserva los usos actuales del suelo son el forestal, el agrícola, el pecuario, el

habitacional y, ahora como resultado de la creación de la Reserva, la conservación. El

uso potencial del suelo de la Sierra Gorda, es básicamente forestal (70%), ya que

cuenta con superficies extensas de bosques y selvas.

Page 59: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

45

La actividad agrícola ocupa superficies mayores a las que determina su vocación, ya

que las áreas llanas son escasas, además de que presentan problemas de suelos con

baja profundidad y pobre contenido de nutrientes, por lo que se catalogan como suelos

frágiles y erosionables. Las pendientes oscilan entre 12 y 70%, lo que hace que la

Reserva casi no tenga aptitud para desarrollar agricultura. Cabe mencionar que las

actividades agrícolas que se desarrollan son en su mayoría para el autoconsumo. De

igual forma, las áreas de vocación pecuaria son escasas, por lo que el pastoreo se

realiza principalmente en los bosques y de manera extensiva, con el consecuente daño

al suelo y a la vegetación.

La tenencia de la tierra en el territorio de la Reserva se inscribe dentro de diferentes

modalidades. De acuerdo con los datos del Registro Agrario Nacional de 1997, la

superficie de la Reserva presenta tres tipos de tenencia: la privada, la comunal y la

ejidal, con un porcentaje de participación de 69.33 % para la primera y 30.67% para

las dos restantes.

El número de ejidos dentro de la Reserva es 55, con una superficie de 117,503.49 ha,

de los cuales 19 fueron certificados y el resto está en proceso de serlo. Según datos de

INEGI, en 1991 la extensión del suelo por tipo de vegetación presentaba las siguientes

proporciones: el 55.7% con pastos naturales, agostaderos o enmontada, 30.6% de

bosque o selva, 13.16% con siembra y sólo el 0.65 % con otro uso.

Por otro lado, en la Reserva existen zonas en donde se alteró la vocación y uso del

suelo, provocando con ello la remoción de la vegetación natural y el deterioro del

ambiente en general, ya que es común que se realicen talas o desmontes para la

introducción de ganado o para desarrollar la actividad agrícola.

La superficie de siembra es de 38,144.4 ha, de las cuales 16,004.5 son tierras ejidales

y el resto es propiedad privada. Se realizan en esta área dos tipos de cultivo: de

temporal y de riego, con una ocupación de la superficie de 71.9 y 28.1%,

respectivamente.

La ganadería se realiza en forma extensiva, contribuyendo directamente al deterioro

de la vegetación y el suelo. Las extensiones utilizadas actualmente para esta actividad

Page 60: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

46

no se pueden cuantificar, ya que se encuentra ganado vacuno en la mayoría de las

localidades de la Reserva.

Por último, el sector forestal aprovecha unas 13,000 ha, de especies como Pinus sp.

(pino) y Quercus sp. (pino). No obstante, un 70% del territorio tiene vocación

forestal, por lo que esta debería ser la principal actividad a desarrollar en un futuro.

1.4.5. Características de manejo

1.4.5.1 Zonas Núcleo

Zonas mejor conservadas o no alteradas, que alojan ecosistemas o fenómenos

naturales de especial importancia, o especies de flora y fauna que requieran

protección especial. En ellas podrá autorizarse la realización de actividades de

preservación de los ecosistemas y sus elementos, la investigación científica y

educación ambiental, y limitarse o prohibirse aprovechamientos que alteren los

ecosistemas.

Las zonas núcleo se encuentran en la periferia, en regiones despobladas y poco

accesibles a los cañones de los ríos Moctezuma y Ayutla (Santa María). El Sótano del

Barro (la más pequeña), Cañón de Ayutla y Puente Santa María, En la ribera del río

Santa María, continúas a lo largo de un cañón se encuentran Raudal del Buey, Chacas

y Barranca de Paguas. Por otro lado Cañada de las Avispas, Joya del Hielo, Joya del

Hielo, Cañón del Moctezuma, finalmente en el sur de la Reserva, en el municipio de

Pinal están las únicas zonas núcleo que poseen cactáceas: Cerro Grande, Mazatiapán.

Page 61: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

47

Figura 7. Áreas núcleo de la Reserva Sierra Gorda de Querétaro

Page 62: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

48

1.4.5.2. Zonas de amortiguamiento

La Reserva se ha subdividido a la zona de amortiguamiento en 6 Subzonas

considerando las características naturales de la región (pendiente y erodabilidad), su

estado de conservación, presencia de ecosistemas o hábitats especiales, la importancia

como parte de procesos físicos (captación de agua), y los usos del suelo actuales y

potenciales.

Las subzonas propuestas son: Subzonas de aprovechamiento controlado; Subzonas de

aprovechamiento sustentable; y Subzonas de aprovechamiento intensivo.

1. Subzonas de aprovechamiento controlado

Áreas sobresalientes por ser de interés estratégico en materia de protección de ríos,

corredores biológicos, por su biodiversidad o grado de conservación y la presencia de

elementos naturales de relevancia, que deben dedicarse a la conservación,

rehabilitación, restauración y un aprovechamiento de bajo impacto para los

ecosistemas.

• Cañón del río Tancuilín. Ocupa aproximadamente 700 ha en ambas márgenes

del río con extensiones importantes de bosque mesófilo y bosque tropical

subcaducifolio.

• Joya de los Lirios. Contiene un fragmento importante de bosque mesófilo de

montaña.

2. Subzonas de aprovechamiento sustentable

Abarcan la mayor parte de la Reserva y son las principales áreas de recarga de

acuíferos. Aquí se podrán realizar actividades productivas y la utilización de los

recursos naturales en forma sustentable. Contienen extensiones boscosas conservadas,

las que deberán ser protegidas sin permitir cambios en el uso del suelo; áreas

deforestadas, en las que se deberá promover la rehabilitación forestal y construcción

Page 63: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

49

de obras de protección y conservación de suelos y agua. Las actividades productivas

deberán buscar la optimización en el uso de los recursos naturales, estar sujetas a

programas que sean sustentables y ser congruentes con los objetivos de la Reserva.

Entre estas subzonas existen algunas áreas en particular, en donde se dará énfasis al

desarrollo de actividades productivas y de conservación como lo son:

1. Áreas de recarga hidrológica. Son las principales áreas de recarga acuífera de

manantiales, cauces y ríos de la Reserva. Aquí se dará énfasis a la protección

de la cubierta vegetal, el suelo y el agua, así como a la regeneración de zonas

deterioradas.

Existen 4 áreas de recarga hidrológica que son:

• Macizo montañoso de Pinal de Amoles y Arroyo Seco (que abarca la mayor

parte del municipio de Pinal de Amoles, el suroeste de Arroyo Seco y

pequeñas porciones de Peñamiller y Jalpan de Serra);

• Cerro Alto en el municipio de Jalpan de Serra;

• Cadena montañosa al oriente de la carretera que comunica el Puente Ayutla

con la cabecera municipal de Arroyo Seco; y

• Cadena montañosa de San José de las Flores a Sabino Chico (municipios de

Arroyo Seco y Jalpan de Serra.

2. Áreas de rehabilitación. Áreas con uso inadecuado del suelo en donde se

buscará ordenar las actividades productivas y promover la recuperación de la

vocación natural de los suelos, topoformas y/o paisajes. Existen 2 áreas de

rehabilitación:

• La región de Agua Zarca, municipio de Landa de Matamoros; y

• Partes bajas orientales del macizo montañoso de Pinal de Amoles que

abarca los municipios de Pinal de Amoles y Jalpan de Serra.

Page 64: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

50

3. Subzonas de aprovechamiento intensivo

Las áreas que se ubican en los asentamientos humanos y sus inmediaciones

favoreciendo la utilización de los recursos de manera intensiva, comprenden a las 630

localidades que existen en la Reserva y sus tierras de labor aledañas.

Además, se incluyen los principales valles del área que son:

Valle de Concá y ribera del Río Santa María, Valle de Arroyo Seco, Valle de

Purísima de Arista y Jalpan; Valle Tancama, Valle de San Vicente y Malila; Valle de

Landa de Matamoros, La Lagunita y La Vuelta; Ribera del río Extoraz; Valle de

Tancoyol, Valle de Tilazo; Valle de Acatitlán de Zaragoza, Valle de El Saucillo; San

Antonio Tancoyol; Valle de Tres Lagunas y Valle de Guadalupe; Transecto de Valle

Verde a Rancho Nuevo; San Juan de los Durán.

1.4.5.3. Zonas de influencia

Las zonas de influencia son las áreas que circundan la poligonal general de la Reserva

y que de forma natural interactúan con ella en sus procesos biofísicos, ecológicos y

socioeconómicos. Estas zonas constituyen un área de amortiguamiento para la

Reserva de La Biosfera Sierra Gorda y en lo particular para las zonas núcleo, cuya

ubicación se registra en los márgenes de la misma. Se encuentran formando parte de

los estados de Querétaro, San Luis Potosí, Guanajuato e Hidalgo por lo que estos

estados concertarán las estrategias y medidas a tomar para generar proteger y ampliar

el alcance de conservación de la Reserva

Se plantea que las zonas de influencia a considerar en el futuro para asegurar el

desarrollo de acciones de conservación en la región, sean las siguientes áreas:

Vertiente sur del río Extóraz, Vertiente norte del río Santa María, Sierra de Xilitla

(aquí se ubica una reserva forestal), Vertiente sur del río Moctezuma. Sierra Gorda de

Guanajuato.

Page 65: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

51

Detalles acerca de su ubicación y límites se pueden encontrar en el Programa de

Manejo de la Reserva.

1.4.6. Problemática

1.4.6.1 Ambiental

Los principales temas en donde se manifiestan los problemas ambientales detectados

y priorizados por la población de la Reserva fueron: agua, generación de residuos

sólidos, aprovechamientos forestales, fauna silvestre, incendios forestales, pérdida de

áreas con vocación forestal, aprovechamiento de recursos no maderables,

aprovechamiento de plantas del semidesierto, erosión y actividades de vigilancia. A

continuación se presentan los de interés para este estudio.

1. Agua

Las características hidrológicas y climáticas de la Reserva determinan las condiciones

de la problemática relacionada con el agua, ya que cuenta con precipitaciones anuales

que no superan los 850 mm y, además, la naturaleza cárstica de los suelos propicia

que gran parte del agua pluvial que se recibe se infiltre y haya pocas corrientes

superficiales permanentes utilizables. No obstante, parte del agua infiltrada llega a

aflorar en manantiales, pozos, etc., los cuales constituyen las principales fuentes de

abastecimiento regionales. El problema es que no existen suficientes estructuras para

almacenar y abastecer de agua a toda la población. Así, únicamente 9,112 viviendas

(50.36% del total) en casi 300 comunidades, disponen de agua entubada.

El nivel del servicio de abastecimiento en las comunidades que lo reciben es

calificado de regular a malo. Por otra parte, muchas de las líneas de conducción de

agua (hierro galvanizado, PVC, mangueras, etc.) están en mal estado provocando

fugas, además de que existe despilfarro por parte de los pobladores.

La deforestación en los alrededores de manantiales y cuencas hidrológicas (sobre todo

en el macizo montañoso del municipio de Pinal de Amoles) es la situación que más

Page 66: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

52

afecta la captación de agua para la región y podría significar problemas graves de

abastecimiento en el futuro. A lo anterior hay que agregar que en los últimos años se

han presentado sequías que han disminuido los niveles de los manantiales y afectado

la cubierta vegetal.

La calidad del agua en los principales cauces de la Reserva no está determinada

cuantitativamente y se considera que hay cierto deterioro debido a factores como

descargas de aguas residuales de asentamientos humanos, basura y escurrimientos de

los excesos de compuestos químicos que se utilizan para la agricultura. Hay 3,627

viviendas en la Reserva (21.1% del total) que cuentan con drenajes, los cuales son

vertidos directamente a la red pública y a ríos, grietas y sótanos. El resto de las

viviendas no disponen de servicio de drenaje y, por consiguiente, de una

infraestructura de sanitarios adecuada, por lo que la población defeca al aire libre,

causando problemas de higiene y riesgo de enfermedades.

Las poblaciones de Escanelilla y Ahuacatlán de Guadalupe, en el municipio de Pinal

de Amoles, descargan sus aguas residuales y basura en las márgenes del río Jalpan

que arrastra esa contaminación hasta la presa Jalpan, de donde se abastece la

población del mismo nombre. Después de la Presa, el río ya disminuido en caudal,

recibe los drenajes de la ciudad de Jalpan de Serra.

Por otro lado, en el río Extóraz se vierten drenajes desde el estado de Guanajuato y a

lo largo de su recorrido por el municipio de Peñamiller, lo que afecta su calidad. Esta

corriente se une posteriormente con el río Moctezuma, el cual viene muy contaminado

por las aguas residuales de la ciudad de México.

En lo que respecta a las fuentes de abastecimiento, sólo 26 tienen sistemas de

descontaminación y el resto está expuesto a contaminación, principalmente por

basura, drenajes y defecación al aire libre. No se cuenta en toda el área con plantas de

tratamiento de aguas residuales en funcionamiento. Finalmente, los dispositivos

alternativos a los drenajes, como son las letrinas, sólo cubren a unas 360 familias, a

pesar ser una demanda de la población, y las fosas sépticas no son construidas de

manera adecuada.

Page 67: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

53

2. Pérdida de áreas con vocación forestal

La pérdida de áreas de vocación forestal se debe, en gran medida, a que desde hace

varias décadas grandes extensiones boscosas han sido deforestadas con fines

agropecuarios. La tasa de deforestación promedio estimada para los municipios de la

Reserva sea del orden de las 550 ha anuales.

Las principales causas de la deforestación han sido los incendios, los cambios en el

uso del suelo con fines agropecuarios, las plagas y la tala clandestina. En lo que

respecta a la leña, su consumo es alto en toda la Sierra y ya empieza haber problemas

de escasez en algunas comunidades, en especial en el municipio de Arroyo Seco).

A pesar que se ha iniciado la reforestación (con fines comerciales y doméstico), el

ritmo de deforestación, es mayor al de reforestación, los apoyos para reforestación son

poco atractivos ($400 por hectárea reforestada y rehabilitada) y faltan recursos a

mediano y largo plazo (10 años) para motivar a la mayoría de los pequeños

propietarios o ejidatarios a cambiar el uso del suelo a forestal.

3. Erosión

La deforestación y las prácticas agrícolas inadecuadas han propiciado problemas de

erosión en muchas zonas de la Sierra Gorda, con la consecuente pérdida de suelo,

sobre todo en Pinal de Amoles y Peñamiller. También la zona de Agua Zarca,

municipio de Landa de Matamoros y algunas zonas de Jalpan de Serra y Arroyo Seco

podrían convertirse en un problema serio a mediano plazo.

La erosión hídrica potencial varía de 65 a 190 ton/ha/año en Pinal de Amoles, de 54 a

250 ton/ha/año en Arroyo Seco, de 168 a 552 ton/ha/año en Landa de Matamoros, y

de 117 a 571 ton/ha/año en Jalpan de Serra.

Para mitigar los impactos de la erosión se llevan a cabo algunas acciones como la

construcción de presas filtrantes y terrazas de formación sucesiva, así como un

Page 68: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

54

proyecto piloto para el manejo de microcuencas en La Barranca, municipio de Pinal

de Amoles. No obstante, falta instrumentar más estrategias contra la erosión.

4. Aprovechamientos forestales

El mal aprovechamiento de la madera por falta de capacitación y equipo en malas

condiciones genera ineficiencia del proceso y contaminación por residuos. Por otro

lado, la legislación inadecuada en lo que a aprovechamiento forestal de tipo

doméstico, ya sea por exceso de trámites o falta de legislación genera gastos y

necesidades a la población.

Además, las exigencias y precios del mercado, obligan a la sobreexplotación del

recurso maderero para alcanzar los ingresos necesarios.

5. Incendios forestales

Entre 1993 y 1997 se ha tuvo un promedio anual de 230 ha afectadas por incendios en

los cinco municipios de la Reserva. La región ha sido golpeada por la gran incidencia

de incendios superando la marca en el año 1998 (16,000 hectáreas).

Las brigadas para el control y combate de incendios son pocas para la región.

Además, a pesar de haber grupos de voluntarios, hace falta la capacitación y la

dotación de equipo.

1.4.6.2. Socioeconómicos

Los principales problemas socioeconómicos son: educación escolar, salud, servicios

públicos; difusión de la Reserva, control de la natalidad, educación familiar,

actividades culturales, rescate de tradiciones y vigilancia comunitaria.

Page 69: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

55

Se mencionarán a continuación aquellos aspectos que tienen mayor relevancia y

relación para con los servicios hidrológicos y recursos hídricos. Detalles acerca de la

problemática social puede ser consultada en el Programa de Manejo de la Reserva.

1. Educación, salud y servicios públicos

La educación es uno de los aspectos que frenan el desarrollo de La Sierra. El 23%

población (mayor de 15 años) es analfabeta. Por otro lado, el sistema educativo es de

mala calidad y no es acorde con las necesidades de la región. La población

económicamente activa y alumnos de nivel preescolar y medio superior no reciben

educación ambiental. Adicionalmente y debido a la dispersión de la población, los

centros educativos no están accesibles para todos.

Para la atención médica existen 2 hospitales generales (Jalpan de Serra y Peñamiller),

43 centros de salud, siete unidades móviles y cuatro casas de salud. Los principales

problemas de salud están relacionados con la desnutrición, falta de higiene y

alcoholismo.

La marginalidad se manifiesta en los cinco municipios que conforman la Reserva,

sólo el 50.3% de la población cuenta con agua entubada, 65.1% con energía eléctrica

y 21.1% con drenaje, sólo hay 639 líneas telefónicas en servicio; además, el índice de

hacinamiento es de 5.4 habitantes por casa. Por otro lado, los caminos pavimentados

apenas superan los 200 km. y comunican sólo a las cabeceras municipales y

principales poblaciones. Esta falta de servicios, derivada de la falta de programas de

desarrollo urbano y ordenamiento territorial para todas las comunidades, repercute en

el nivel de vida de la población y provoca presión contra los recursos naturales,

especialmente sobre la leña y el agua.

2. Actividades productivas

La dinámica de la producción en la Reserva está determinada por un alto porcentaje

de la población económicamente activa (PEA) dedicada a actividades del sector

primario (ganadería, agricultura, pesca, minería y forestal, de acuerdo con la

Page 70: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

56

clasificación Mexicana de Actividades y Productos de INEGI) con un 60%, mientras

que 17% de la PEA está en el sector secundario, 17% en el terciario y 6% no está

especificado.

A continuación se presentarán la problemática de las actividades productivas

relacionada con las actividades de interés para el estudio propuesto:

a. Prácticas agrícolas

La agricultura constituye un foco de la problemática ambiental y de producción en la

región pues, aunque es la actividad a la que se dedica más gente, no genera los

ingresos suficientes y tampoco cumple con el objetivo de alimentar a toda la

población.

La actividad se realiza de manera empírica y tiene una productividad muy baja (de 0.4

a 0.8 ton/ha para el maíz y frijol), por la falta de asesoría técnica que se manifiesta en

prácticas inadecuadas y no compatibles con el ambiente (cultivo en laderas, quema de

esquilmos, uso de agroquímicos); a ello se suma la presencia de intermediarios,

quienes, en su proceso de mercantilismo y monopolio, compran los productos cada

vez más baratos y los distribuyen a precios sin control.

La fruticultura presenta el problema del uso no controlado de agroquímicos, falta de

mercado, falta de procesamiento industrial de la fruta y decaimiento de la actividad

por falta de apoyos en cultivos con potencial como el aguacate (Peñamiller), pera,

durazno y manzana (Pinal de Amoles).

Por último, el café es un cultivo cuya producción presenta los problemas de falta de

asesoría técnica, falta de canales de comercialización, terrenos rentados e

intermediarismo.

Aunque su producción es baja, tiene la ventaja de que se produce sin fertilizantes ni

insecticidas y podría ser certificado y eventualmente vendido como café orgánico.

Page 71: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

57

b. Ganadería extensiva

La práctica de la ganadería se ha convertido en un serio problema ambiental en la

región, ya que ha favorecido la deforestación y los cambios de uso de suelo, mediante

la conversión de terrenos forestales a áreas de agostadero; al respecto, lo más crítico

son las consecuencias del sobre pastoreo. Esta actividad ha sido propiciada por los

apoyos de las dependencias federales y por la falta de una diversificación productiva

que permita tener otras alternativas económicas para la población.

Se calcula en 213,345 ha el total de tierras dedicadas a la ganadería en el año agrícola

1995/1996 para los municipios de Landa de Matamoros, Jalpan de Serra, Pinal de

Amoles y Arroyo Seco (65% de las 327,830 ha de los cuatro municipios). De estas,

27,790 ha (8.48%) son pastos inducidos, 184,620 ha (56.31%) son praderas naturales

(libre pastoreo), y 935 ha (0.3%) son cultivos forrajeros. Si a esto sumamos 54,997 ha

de todo Peñamiller, obtenemos la suma de 268,342 ha, que representan el 65.7% de

las 408,520 ha de los cinco municipios. Lo anterior incide en la vegetación natural,

sobre todo en el sotobosque.

Además, la actividad presenta algunas características como un ganado de baja calidad,

pastos poco productivos y especies invasoras como el huizache (Acacia farnesiana),

que invade las zonas de pastos al igual que otras especies dañinas como la moradilla.

La crianza de ganado vacuno es la actividad pecuaria considerada más importante

para los pobladores de la región. Se centra en producir pies de cría bajo sistemas

extensivos de libre pastoreo, los cuales son carentes de tecnología moderna y

producen pocas ganancias.

Otro tipo de ganado que causa serios daños a los ecosistemas es el caprino. Este

ganado es criado de manera extensiva y su libre pastoreo provoca daños al suelo y a la

vegetación natural de los bosques de pino de Pinal de Amoles y al matorral xerófilo

de Peñamiller. Además, genera pocas ganancias a sus dueños.

El ganado porcino es criado principalmente en zonas rurales y de traspatio. El

problema con este tipo de ganado es que la crianza se realiza en zahurdas y los

Page 72: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

58

excrementos se vierten en las riberas de algunos ríos, como es el caso de Concá y

Jalpan.

Los ganados asnal, equino y avícola generan poco impacto negativo contra los

ecosistemas. Aunque SAGAR y Fundación PRODUCE orientan y asesoran a los

productores pecuarios, no existe ningún centro de investigaciones que apoye con

programas de investigación aplicada para resolver problemas como la baja

rentabilidad, la mala calidad genética, la falta de tecnología y los daños al ambiente

(cambio de uso de suelo y afectación a vegetación silvestre por libre pastoreo).

1.5. Objetivos

1.5.1 Objetivo general

Modelar el comportamiento hidrológico de las microcuencas El Chuveje y Arroyo

Real, considerando características físicas, biológicas y climatológicas, para apoyar la

implementación de nuevas estrategias que garanticen la conservación de los servicios

hidrológicos y el bienestar socioeconómico de la población de esta región.

1.5.2. Objetivos específicos

• Modelar el comportamiento hidrológico de las microcuencas El Chuveje y

Arroyo Real utilizando variables espaciales y temporales.

• Identificar las áreas de mayor percolación y producción de agua de ambas

microcuencas.

• Identificar las áreas de mayor producción de sedimentos y escurrimientos de

ambas microcuencas.

• Identificar las áreas más impactadas en cuanto a recarga y calidad de agua ante

el cambio de cobertura y uso de suelo.

Page 73: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo I. Antecedentes _____________________________________________________________________

59

1.6. Alcance

La propuesta de tesis presentada pretende analizar el comportamiento hidrológico

actual y futuro (ante cambios de uso de suelo) de las microcuencas El Chuveje y

Arroyo Real, mediante el modelo hidrológico SWAT de la extensión AGWA de

ArcView.

Page 74: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

60

CAPÍTULO II. METODOLOGÍA

La metodología general que se seguió para el desarrollo del proyecto y el alcance de

los objetivos propuestos se presenta en el diagrama del Anexo 1 y se describe a

continuación:

2.1 Descripción de la metodología

2.1.1 Selección del programa de modelación hidrológica

La primera etapa, selección del modelo hidrológico, se realizó mediante la

elaboración de una matriz comparativa entre las características y criterios requisitos

del proyecto y de los modelos hidrológicos.

Los criterios que se consideraron para la selección del modelo hidrológico se

enumeran a continuación:

1) Manejo de datos GIS

2) Interfase con ArcGis/ArcInfo

3) Uso intervalos de tiempo

4) Tamaño de cuenca aprox. 15,000 hectáreas.

5) Facilidad de uso

6) Modelación: entrada y salida de agua y calidad y cantidad de agua (balance

hídrico, infiltración, evapotranspiración, escorrentía, sedimentación,

percolación, caudales pico)

7) Modelación a largos períodos de tiempo

8) Costo

Page 75: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

61

Los programas hidrológicos que se consideraron en el proceso de selección fueron:

1) SWAT

2) BASIN

3) HMS

4) Heart

5) HSPF

6) HEC-PREPO

7) SWRRB

8) WMS

9) AGWA

10) MIKE BASIN

11) SMS

12) SHERTRAN

13) KINEROS

14) HYDRA

15) ANNIE

16) AQUATOX

17) CORMIX

18) PLOAD-REHI

En el Anexo 2, se describe el proceso y resultados de la selección del modelo

hidrológico. En base a este análisis se seleccionó la herramienta de ArcView AGWA

para desarrollar el proyecto.

2.1.2. Requerimientos de datos y capas de información

En base a los resultados de la tabla 28 se seleccionó la extensión AGWA para realizar

la modelación hidrológica de las microcuencas El Chuveje y Arroyo Real. Los

siguientes pasos de la metodología se desprenden de los requerimientos de la

extensión a utilizar.

Page 76: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

62

Antes de aplicar el modelo es indispensable conocer que información requiere el

modelo y el arreglo físico y contenido que debe poseer la misma. Para esto se

consultó el manual de AGWA (Burns, I.S., n.d.), así como el manual de usuario y

teórico de SWAT (Neitsch, J.G. et al, 2002). La información que a continuación se

presenta proviene de esta fuente; con algunas excepciones, en cuyo caso se hará la

referencia correspondiente.

La extensión AGWA requiere que los archivos estén organizados según la siguiente

estructura:

Figura 8. Estructura de organización de los directorios requerido por el modelo

AGWA

Fuente: (Burns, I.S. et al, n.d.)

El directorio “agwa” ubicado en el disco “C:” estuvo integrado principalmente por los

siguiente subdirectorios: “datafiles”, “documents”, “gisdata”, “manual”, “models” y

“proyectos”. Dentro del subdirectorio “proyecto” se guardaron todos los proyectos de

modelación deseados. A su vez, dentro del subdirectorio de cada proyecto, la

extensión generó una serie de nuevos subdirectorios donde se almacenó la

Page 77: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

63

información, temporal y no temporal, generada durante la modelación: “av_cwd”,

“rainfall” y “simulations”.

Se identificaron dos tipos de información necesaria: capas de información y tablas. A

su vez, ambos tipos de información se subdividen en primarias y secundarias.

Los archivos de las capas de información se ubicaron en el directorio de “gisdata”,

mientras que las tablas proporcionadas por el usuario se ubicaron en el directorio

“datafiles”.

2.1.2.1. Capas de información georreferenciada

Las capas de información necesarias para la modelación se listan en la siguiente tabla

6:

Tabla 6. Listado de las capas de información necesarias

Capas de Información

Primarias Secundarias

Nombre Tipo Nombre Tipo

DEM Grid Dirección de flujo Grid

Cobertura de Suelo Grid Flujo de

acumulación

Grid

Suelo Coverage/shapefile Red de Drenaje del

DEM

Grid

Estaciones Shapefile Límite de cuencas Grid

Grid de límite de

cuenca (cuando

aplique)

Cuenca: elementos

de altiplanicie y red

de drenaje

Shapefile

Polígonos de

Thiessen*

Shapefile

Intersecciones* Shapefile

*Sólo cuando más de dos estaciones son usadas para generar el archivo de

precipitación

Page 78: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

64

Las capas de información primaria son las capas de información básica que se

utilizaron en los primeros pasos de la modelación. Esta información se guardó en la

carpeta de “gisdata”.

Las capas de información secundarias se generaron y guardaron por la herramienta

AGWA. Algunas son temporales y eliminadas automáticamente por el programa.

2.1.2.2. Tablas de datos

Las tablas de datos requeridas por el programa se listan en la tabla 7 y sus

características se describen en el Anexo 3.

Tabla 7. Listado de las tablas primarias y secundarias de datos

Tablas de datos

Primarias Secundarias

Hgr.dbf Tablas de precipitación

final_swat_soil_lut.dbf Weights.dbf

soil_lut.dbf Swatpptfiles.dbf

Wgnfiles.dbf Tablas de salida

FAO_World.dbf

FAO_Properties.dbf

FAO_Summ. Dbf

Kin_lut.dbf

Nacl_lut.dbf

Pcp.dbf

Temp.tmp

xx.wgn

Las tablas de datos primarias, hgr.dbf, final_swat_soil_lut.dbf y soil_lut.dbf son parte

del directorio “datafiles”. La tabla wgnfiles.dbf vino integrada en el mismo

directorio, sin embargo, la información estaba referida a los Estados Unidos, de

Page 79: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

65

manera que fue necesario generarla, así como también los archivos generadores de

clima a los que la tabla wgnfiles.dbf hace referencia.

También se generaron dos archivos de precipitación de precipitación y otro de

temperatura. El primer archivo de precipitación se elaboró con los datos de las

estaciones climátológicas que se utilizaron en la modelación y el segundo con los

datos de precipitación de estas estaciones. El archivo de temperatura (.tmp) estuvo

integrado por la fecha y temperatura máxima y mínima de la estación o estaciones que

se utilizaron en la modelación.

Las tablas de datos FAO_World, FAO_ Properties, FAO_Summ y kin_lut venían

ubicadas en el directorio “datafiles” de AGWA. Así como la kin_lut.dbf y

nacl_lut.dbf

Las tablas de datos secundarias son generadas por el programa y/o el usuario. De las

listadas, las tablas de precipitación se tuvieron que generar de información de las

áreas de estudio. El resto se generaron durante la modelación.

Por otro lado, las tablas de atributos de las capas de información se adaptaron a la

estructura requerida para que la modelación se lleve a cabo sin errores. Las

características de los campos de estas tablas de atributos son:

Page 80: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

66

Tabla 8. Descripción de las tablas de atributos de las capas de información

Capa de Información Descripción

Dem Esta tabla es parte de la capa de información y debe

contener dos columnas: value y count.

Cobertura vegetal Esta tabla es parte del grid de cobertura vegetal y debe

contener los siguientes campos: value y count. Los

valores de la columna value se asociarán con el campo

class de la tabla de vista nacl_lut.dbf

Suelo La tabla de atributos del shapefile de suelos debe

contener principalmente el SNUM (soil mapping unit)

para poder relacionarse con las tablas de la FAO y

kin_lut.dbf.

Estaciones Esta tabla deberá contener el ID de la estación

climatológica: Nws_id. También deberá contener los

campos: latitude, longitude, elevation, startyr, startrmo,

endyr y endmo

2.1.3. Obtención y preparación de las capas de información y datos

Se adquirieron las mismas capas de información de tres fuentes: INEGI (cartografía),

INEGI (digital), CONABIO y programa SHFWIN; y se compararon para seleccionar

la mejor las de mayor resolución o detalle.

2.1.3.1. Obtención

1. Digitalización de las capas de información

Se digitalizaron las capas de información que el modelo requería según la

disponibilidad cartográfica y se seleccionaron las de mayor detalle o resolución

disponibles.

Page 81: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

67

2. Extracción del modelo de elevación digital del INEGI

Se adquirieron los modelos de elevación digital del servidor de INEGI

(www.inegi.gob.mx). Los modelos de elevación digital se convertieron en mosaico

(jpg) mediante el programa ERDAS.

3. Extracción de los grids del programa SHFWIN

De este programa se extrajeron las capas de información de edafología, cobertura

vegetal y el modelo de elevación digital.

Los grids del programa SHFWIN se obtuvieron mediante el programa IDRISI. El

grid en formato IDRISI se transformó a grid de ArcGis mediante la extensión

GRID2Idrisi. A este se le asignó la proyección geográfica y datum mediante el

ArcCatalog, ya que estas características se perdieron en el proceso de extracción del

grid del SHFWIN a IDRISI. Finalmente, el corte al área de estudio se realizó

mediante el geoprocessing wizard de ArcView o el ArcToolBox de ArcGis.

4. Extracción de las capas de información de la CONABIO

Se accesó la página de la CONABIO (http://www.conabio.gob.mx/) y se extrajeron

las capas de información de interés: edafología y cobertura vegetal. Los shapefiles

obtenidos del servidor de la CONABIO en coordenadas geográficas, se cortaron en

base al área de estudio mediante el geoprocessing wizard o el ArcToolBox.

Finalmente, este corte se transformó a UTM mediante el projection wizard de

ArcView o mediante el ArcToolBox de ArcGis.

2.1.3.2. Preparación de las capas de información

Todas capas de información se prepararon para que cumplieran con los

requerimientos del modelo. Adicionalmente, se les asignó las siguientes propiedades:

Page 82: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

68

Tabla 9. Propiedades que se les asignará a todas las capas de información

Propiedades de las Capas de

Información

Proyección UTM

Datum NAD27

Unidades metros

Zona 14

1. DEM

La tabla de atributos del DEM estuvo formada por dos campos: value y count.

2. Coverage de cobertura de suelo

Debido a que la clasificación de cobertura de suelo del INEGI no coincide con la

descrita en la tabla nacl_lut.dbf, se realizó un ajuste o reclasificación de la vegetación.

Este ajuste se realizó considerando las características de las vegetaciones de ambas

clasificaciones: INEGI y NALC.

La tabla de atributos del grid de cobertura de suelo seleccionado se formó con dos

campos: value y count. El campo value se llenó de números ordinales que se

asociaron al campo “clase” (class) de la tabla nacl_lut.dbf. En la tabla nacl_lut.dbf,

cada clase se describió por un tipo de cobertura de suelo según la clasificación de la

NACL:

Page 83: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

69

Figura 9. Tabla de vista de vegetación NALC del modelo AGWA

Fuente: (Burns, I.S. et al, n.d.)

• CN=número de curva

• A, B, C, D=grupos de suelos hidrológicos

• COVER=dosel

• INT=profundidades de intercepción

• N = coeficiente de manning

• IMPERV= superficie que el agua no puede penetra

Para ajustar la tabla de atributos del coverage de cobertura y uso de suelo digitalizado

se utilizó la tabla dbf de la NACL incluida en el fólder “datafiles” del programa

AGWA. Se reclasificaron las clases en base a la clasificación de la NACL. Este paso

es necesario debido a que la generación de una nueva tabla de clasificación de

vegetación requiere de la información de parámetros no disponibles para las clases de

vegetación del INEGI (como por ejemplo, números de curvas y porcentaje de

cobertura de dosel).

A continuación se presentan las tablas de clasificación de Vegetación de la NACL y

las tablas de ajuste de la reclasificación de la vegetación INEGI a la de la NACL, así

como las tablas de vegetación características para las cuencas El Chuveje y Arroyo

Real:

Page 84: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

70

Asignación de la vegetación según la clase de la NACL a la vegetación de la cuenca

El Chuveje:

Tabla 10. Clasificación de la vegetación de la cuenca El Chuveje según la NALC

Clase según la NACL Vegetación-INEGI

Vegetación Clase

Agricultura temporal Agricultura 7

Bosque encino Bosque Roble 2

Bosque encino pino Bosque Roble 2

Bosque pino Bosque 1

Bosque pino encino Bosque 1

Pastizal inducido Pastizal 4

Asignación de la vegetación según la clase de la NACL a la vegetación de la cuenca

Arroyo Real:

Tabla 11. Clasificación de la vegetación de la cuenca Arroyo Real según la

NALC

Clase según la NACL Vegetación-INEGI

Vegetación Clase

Agricultura temporal Agricultura 7

Bosque encino Bosque Roble 2

Bosque encino pino Bosque Roble 2

Pastizal inducido Pastizal 4

Selva baja caducifolia Bosque 3

Page 85: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

71

3. Coverage de Edafología

El ajuste de la tabla de atributos del coverage de edafología consistió en asignar a

cada tipo de suelo de la capa de edafología su correspondiente valor de SNUM (soil

mapping unit o número de clasificación de suelo según la FAO). Los datos se

adicionaron manualmente utilizando com guía la tabla FAO_World del fólder

“datafiles” del modelo AGWA. Este proceso fue necesario debido a que el programa

utiliza varias tablas en base a esta clasificación para extraer el valor de variables

(como conductividad hidráulica) que son utilizadas por el modelo.

La tabla de la FAO_World considera en la asignación del SNUM el porcentaje de

contenido y la textura de cada tipo de suelo que forma una combinación. Debido a

que la información de la carta del INEGI no proporciona esta información, se

realizaron algunas adaptaciones..

Como no existían combinaciones que coincidieran con todas las combinaciones de

suelo del coverage digitalizado, algunos de los SNUM que se asignaron a la tabla de

atributos del coverage de edafología fueron creados y adicionados a la tabla dbf

original de la FAO_World. Esto se hizo con el objetivo de considerar las

combinaciones originales de suelos. Sin embargo, como se desconocían los

porcentajes de los suelos de cada combinación, el porcentaje de cada suelo se asignó

en base a una de las combinaciones de la tabla de reglas de composición de la FAO

(2003). Se seleccionaron las combinaciones más sencillas y que no consideraban

inclusiones.

Page 86: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

72

Tabla 12. Reglas de composición para las proporciones de suelos dominantes y

componentes en cada unidad de mapa

Suelo dominante Suelos asociados Inclusiones de suelo

% área No. % área No. % área

100 0 0 0 0

90 0 0 1 10

80 0 0 2 10 + 10

70 0 0 3 10 + 10 + 10

70 1 30 0 0

60 1 30 1 10

60 2 20 + 20 0 0

50 2 20 + 20 1 10

50 1 30 2 10 + 10

50 1 30 4 5 + 5 + 5 + 5

40 2 20 + 20 4 5 + 5 + 5 + 5

40 1 30 1 10

40 2 20 + 20 2 10 + 10

30 3 20 + 20 + 20 1 10

30 2 20 + 20 3 10 + 10 + 10

30 3 20 + 20 + 20 2 5 + 5

25 3 20 + 20 + 20 3 5 + 5 + 5

24 3 20 + 20 + 20 4 4 + 4 + 4 + 4

(FAO, 2003)

• No.: número de suelos asociados o inclusiones

• % área: porcentaje de área

Los SNUM que se adicionaron y sus respectivas combinaciones y porcentajes se

presentan a continuación:

Page 87: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

73

Tabla 13. SNUM adicionados a la tabla de la FAO_World

SNUM

FAOSOIL

Suelos-Textura SUELO 1 % SUELO 2 % SUELO 3 %

3105 I-Rc-E-2 I 2 60 Rc 2 20 E 2 20

3553 Rc-3 Rc 3 100

4304 Bk-Lk-3 Bk 3 70 Lk 3 30

6307 Re-Je-3 Re 3 70 Je 3 30

6495 E-Lo-Bc-2 E 2 60 Lo 2 20 Bc 2 20

6705 Lc-Lo-3 Lc 3 70 Lo 3 30

6706 Lc-Lo-I-3 Lc 3 60 Lo 3 20 I 3 20

6707 Lc-E-I-3 Lc 3 60 E 3 20 I 3 20

6708 Hl-Lc-3 Hl 3 70 Lc 3 30

• SNUM: soil number unit mapping.

• Clases de suelos: Bc=cambisol crómico, Bk= cambisol cálcico, E=rendzina,

Hl=feozem lúvico, I=litosol, Je=fluvisol eútrico, Lc=luvisol crómico,

Lo=luvisol órtico, Rc=regosol calcárico;

• Texturas: 1=gruesa, 2=media, 3= fina

• Suelo 1=suelo dominante,

• Suelo 2 y suelo 3= suelos asociados

4. Shapefile de estaciones de precipitación

El shapefile de las estaciones de precipitación se obtuvo mediante una tabla de

coordenadas geográficas en grados y minutos cuya fuente fue un archivo de texto de

la base de datos ERIC. Estas coodenadas se transformaron a grados decimales. A

partir de esta tabla, creó un shapefile en ArcView o ArcGIS. La proyección se

cambió a UTM mediante el projection wizard de ArcView o por medio de las

herramientas de proyección del arccatalog de ArcGIS.

Se realizó una selección preliminar de las estaciones climatológicas cercanas a la

Reserva (dentro y fuera de la Reserva) de las que se seleccionó la(s) más cercana(s) a

Page 88: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

74

las cuencas El Chuveje y Arroyo Real, respectivamente. A partir de esta selección se

creó el tema de las estaciones de precipitación.

La tabla de atributos de este shapefile se modificó para que contuviera un campo

Station_id para los números identificadores de cada estación. Además, se adicionaron

los campos: nombre de la estación (name) y latitud (latitude), longitud (longitude) y

elevación (elevation). También el año y mes de inicio y fin de registros (startmo,

startyr, endmo, endyr).

2.1.3.3. Preparación de las tablas y archivos de datos

1. Tablas de precipitación

La tabla de precipitación estuvo formada por tres campos: año, día y precipitación. El

campo de año estuvo formado por cuatro dígitos, el de día representó el día juliano (1-

366) de cada año sin que falte ninguno. El campo de precipitación se pobló con el

valor de precipitación en milímetros. Si llegó a faltar algún dato, el modelo realizó

una acomodación mediante un esquema de ponderación como el que aplica para la

precipitación distribuida (ver la sección de generación de archivos de precipitación).

Cualquier valor negativo de precipitación se interpretó por el programa como falta de

datos.

El nombre de los campos que corresponde a las estaciones de precipitacion más

cerncas al área de estudio, estuvo constituido de la letra G y el ID de la estación; ID

que coincidió con el Station_ID de la estación de la tabla de atributos del tema de las

estaciones de precipitación.

Page 89: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

75

Figura 10. Tabla de precipitación

Los datos de precipitación se obtuvieron del CD-rom de Extracción Rápida de

Información Climatológica (ERIC) y se acomadaron según los requerimientos del

modelo mediante macros de visual Basic. Detalles de este procedimiento se describen

en el anexo 4.

El archivo de Excel final se grabó en formato .dbf, formato requerido por el modelo, y

se guardó en la carpeta de precipitación de la carpeta datafiles.

2. Archivo de temperatura

El modelo requirió de un archivo de temperatura que contenga los datos de

temperatura máxima y mínima ordenados por año y días julianos, en orden creciente.

Los primeros cuatro datos correspondieron al año, los tres siguientes al día juliano, los

cinco siguientes a la temperatura máxima y los últimos cinco a la temperatura

mínima.

Los datos de temperatura máxima y mínima que se utilizaron fueron los de la estación

que se utilizó en la modelación hidrológica.

Page 90: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

76

Al igual que los datos de precipitación, los datos de temperatura se extrajeron del CD-

rom de Extracción Rápida de Información Climatológica (ERIC) y se acomadaron

según los requerimientos del modelo mediante macros de visual Basic. Detalles del

procedimiento se describen en el anexo 4.

El archivo de Excel resultante se grabó en formato de texto, donde se terminaron de

arreglar los datos para finalmente transformar el archivo a formato o extensión .tmp

mediante la terminal MSDOS. Este archivo se guardó en la carpeta de precipitación

de la carpeta datafiles.

3. Wgnfiles.dbf

Esta tabla estuvo constituida de los datos de las estaciones generadoras de clima más

cercanas al área de estudio. Los campos o datos que formaron esta tabla son los

siguientes: state, station (nombre), latitude, longitude y datafiles. En el campo

datafiles se colocó el nombre del archivo generador de clima de cada estación.

Figura 11. Imagen de la tabla de estaciones generadoras de clima (wgn.dbf)

La creación de esta tabla se realiza en formato Excel y luego se guarda en formato

DBase IV.

Page 91: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

77

4. Archivos generadores de clima

Los archivos generadores de clima se ubicaron en el subdirectorio de AGWA

“datafiles” y presentaron el siguiente formato:

Figura 12. Imagen de un archivo generador de clima.

Las columnas corresponden a los meses del año y cada fila representa los parámetros

listados a continuación, en el orden presentado:

1. Temperatura máxima

2. Temperatura mínima

3. Desviación estándar de la

Temperatura máxima

4. Desviación estándar de la

Temperatura mínima

5. Precipitación promedio

6. Desviación Estándar de la

precipitación promedio

7. Coeficiente de sesgo de la

precipitación

8. Probabilidad de un día húmedo

después de un día seco

9. Probabilidad de un día húmedo

después de un día húmedo

10. Número de días promedio de

precipitación

11. Máxima precipitación de 30

minutos de precipitación

12. Radiación Solar

13. Temperatura de Rocío

14. Velocidad del Viento

Page 92: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

78

Estos parámetros se calcularon mediante las fórmulas especificadas en el manual de

usuario de SWAT (Neitsch, S.L., 2002), con la ayuda de programas estadísticos como

el SPSS, Excel, y/o por medio programas autoejecutables como el pcpSTAT y el

dew02 (Liersch, S., 2003). La información de cada parámetro se reunió en un archivo

de Excel que se transformó a archivo de texto. Mediante la terminal MSDOS, el

archivo de texto se transformó a archivo con extensión wgn.

En el anexo 5 se describe el tratamiento de los datos para la obtención de los 14

parámetros mensuales que componen los archivos generadores de clima. Los datos se

arreglaron en un archivo de Excel, el que fue transformado a formato de texto y

finalmente, a formato .wgn mediante la terminal MS-DOS.

2.1.4. Modelación hidrológica

SWAT es uno de los modelos hidrológicos determinísticos de AGWA, desarrollado

por el U.S. Agricultural Research Service, para predecir el impacto de prácticas de

manejo en el agua, sedimento y producción de químicos agrícolas en grandes (escala

cuenca) con variados suelos, uso de tierra y condiciones de manejo durantes períodos

de tiempo mayores de un año.

Para la modelación se necesitaron modelos de elevación digital, grids de cobertura de

suelo, capa de suelo, datos de precipitación y temperarura. Los resultados que se

obtuvieron de la modelación con SWAT fueron: cantidad de agua, producción de

sedimentos, escurrimientos, evapotranspiración y percolación. Estos resultados se

presentaron en intervalos en un mapa.

Page 93: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

79

La modelación consitió de los siguientes pasos:

1) Delineación de la cuenca

2) Parametrización con la cobertura y tipo de suelo

3) Generación de los archivos de precipitación

4) Generación de archivo de entrada y correr el programa

5) Resultados

6) Modificación de la cobertura de suelo

2.1.4.1. Delineación de la cuenca

La delineación de la cuenca consistió en establecer los límites del área de estudio y

dividirla en subcuencas o elementos en base al umbral de área de contribución (CSA)

fijado por el usuario.

Para la delineación de la cuenca se utilizó el DEM, a partir del cual se generaron los

grids de dirección de flujo y otro de flujo de acumulación. El DEM se debe

encontrarse en la vista del proyecto. Los espacios o huecos del DEM fueron llenados

por el programa antes de la generación de los grids de dirección de flujo y flujo de

acumulación para evitar errores.

Generados estos archivos de entrada, se procedió a la creación de la cuenca. La

creación de la cuenca se realizó mediante el uso de un raster que señale los límites de

la cuenca o mediante la señalización del punto de salida de la cuenca.

La delineación de la cuenca en base al punto de salida, se realizó haciendo uso del

archivo stream 2,500 grid, generado automáticamente por el modelo después de haber

creado el grid de flujo de acumulación. El archivo stream 2,500 grid, contenía la red

de ríos específica para el DEM y fue creado por el programa seleccionando todas las

celdas del grid de acumulación con valores mayores que 2,500. En otras palabras,

son todas las celdas a las que contribuye el escurrimiento proveniente de las celdas río

arriba mayores de 2,500.

Page 94: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

80

En el caso de la cuenca El Chuveje se utilizó un raster para crear los límites. Pero

para la cuenca Arroyo Real, se utilizó el stream 2,500 grid y se seleccionó

manualmente la salida de la cuenca a partir de la que se estableció el límite.

La división de la cuenca en elementos o subcuencas se puede basar o no en las

estaciones internas o lagos. Debido a que no se contaba con estaciones dentro del

área de estudio, la división de la cuenca en elementos se basó solamente en el umbral

de área de contribución (CSA). El porcentaje de umbral de área de contribución varió

según la cuenca. Para cada cuenca, se utilizó el mínimo valor posible, según lo

permitió el modelo, para tener mayor complejidad geométrica en la discretización.

El umbral de área de contribución se refiere al área mínima que se requiere antes que

se canalice el agua en un canal. Mientras más pequeño sea el valor de CSA, mayor

será el número de elementos o subcuencas en los que será dividido la cuenca y

viceversa. De este modo, el valor de CSA, es una medida de la complejidad

geométrica a la que la cuenca es discretizada. Información acerca del valor de CSA

recomendado aún no se encuentra disponible. Sin embargo, el valor de 2.5% ha

producido los mejores resultados en análisis preliminares (Burns, I.S.et al., n.d.).

Como penúltimo paso se le asignó un nombre a la cuenca y se seleccionó el modelo

hidrológico a utilizar. Finalmente, se seleccionó la relación hidráulica geométrica. El

programa tiene incorporado dos opciones de relaciones hidráulicas. Debido a que no

se cuenta con esta información del área de estudio, se utilizó la relación hidráulica

geométrica de North Carolina´s Coastal Plain; debido a su mayor similitud con el área

de estudio en términos de características ambientales y ecológicas:

• Ancho del canal: 0.0107*(Area)^(0.38)

• Profundidad del canal: 0.0015*(Area)^(0.36)

Page 95: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

81

2.1.4.2. Parametrización con la cobertura y tipo del suelo

El objetivo de esta etapa fue la extracción de parámetros hidrológicos asociados a los

datos de cobertura de suelo y suelo. Por esta razón, fue necesario que los temas de

cobertura de suelo y suelo se encuentraran en la vista.

En la parametrización de la cuenca con el tipo de suelo se utilizó la clasificación de

suelos de la FAO. Para comprender el proceso, fue necesario conocer como estaba

estructurada la clasificación de suelos de la FAO.

El sistema de clasificación de suelo de la FAO, denominado como Soil Map of the

World (SMW), consta de 5,000 unidades de mapas (mapping units) y más de 200

unidades de suelo Este sistema es el resultado de la compilación de datos de suelo de

cada país del mundo y está arreglado en 10 regiones continentales. Una de estas

regiones es América del Norte (Levick et al, n.d).

Los mapas de la FAO están formados unidades de mapa (mapping units) poligonales.

Cada una de estas unidades de mapa está asociada a un número único, nombre

identificador de suelo y número y unidades de suelo (soil-units) contenida en la

unidad de mapa. Cada polígono o unidad de mapa puede estar caracterizado por

varios componentes o unidades de suelo en diferentes porcentajes como se muestra en

la figura 13:

Figura 13. Unidades de mapeo de la FAO y unidades de suelo para la

ponderación de suelo.

Fuente: (Burns, I.S. et al., n.d.)

Page 96: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

82

La parametrización con el tipo de suelo consistió en la extracción de parámetros

hidrológicos de las tablas de vista: FAO_World, FAO_Properties, FAO_Summ y

kin_lut.dbf y adición de esta información a la tabla de atributos de la cuenca

Para obtener el valor promedio de cada parámetro hidrológico, el modelo realizó una

ponderación de área de las propiedades de texturas.

Para obtener un valor promedio, el modelo realizó una ponderación de área de las

propiedades de suelo basada en la textura de los suelos. En primer lugar, el modelo

buscó el SNUM en el coverage de suelo. Mediante el SNUM, se estableció una

relación con la tabla de vista FAO_World, tabla que contenía las unidades de suelo y

los porcentajes cada unidad de mapa. Con las unidades de suelo se relacionó esta

tabla con las otras tres mencionadas (FAO_Properties, FAO_Summ y kin_lut.dbf) que

contienen la textura y otras propiedades de los suelos.

Estas cuatro tablas se complementaron. El modelo buscó la información en la

primera, luego en la segunda, tercera hasta llegar a la cuarta. La primera estuvo

organizada en base a las unidades de mapa. Las dos siguientes estuvieron organizadas

en base a las unidades de suelo. La última asoció la textura a parámetros hidráulicos

como conductividad hidráulica saturada, capilaridad media y porosidad.

Utilizando la información de la capa superficial, el modelo obtuvo los parámetros

hidráulicos asociados a cada unidad de suelo contenida dentro de una unidad de mapa,

los ponderó en porcentaje y obtuvo un promedio del parámetro para cada SNUM los

que fueron escritos en una tabla temporal que fue adicionada al proyecto.

Para terminar con la parametrización de la cuenca con el suelo, el modelo intersectó

los temas: cuenca y suelos, para determinar la composición de cada subcuenca. Si más

de un tipo de SNUM intersectó una misma subcuenca, el modelo utilizó el porcentaje

de presencia de cada SNUM para obtener un valor promedio de los valores promedio

de cada SNUM obtenidos en el paso anterior. Finalmente, estos valores son

adicionados a la tabla de atributos de la cuenca.

Page 97: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

83

Algunas de las propiedades y parámetros hidrológicos que se encuentraban en estas

tablas son: conductividad hidráulica saturada (Ks), profundidad, fragmentos de roca,

capacidad de retención de agua disponible (AWC), carbón orgánico (cbn), grupos de

suelos hidrológicos, número de capas de suelos, profundidad de suelo.

Finalmente, la parametrización con la cobertura de suelo consistió en derivar los

parámetros hidrológicos, número de curva y porcentaje de cobertura, de la tabla

nacl_lut.dbf. Este proceso se dió mediante la intersección del grid de la cuenca (grid

de los subcuencas o elementos) con el de cobertura de suelo creando un archivo

temporal del que se obtuvieron los porcentajes de constitución de cada clase de

cobertura en cada elemento de la cuenca. Este porcentaje lo usó el modelo para

ponderar los valores de los parámetros hidrológicos de la tabla de vista.

2.1.4.3. Generación de archivo de precipitación

La escritura del archivo de precipitación se realizó por medio de la herramienta

“AGWA Tools” y tuvo como objetivo asignar profundidades de precipitación a las

subcuencas. Para esto, el tema de las estaciones de precipitación se creó y agregó a la

vista del proyecto y así como la tabla de precipitación creada.

El archivo de precipitación escrito o generado por el modelo puede ser de dos tipos:

precipitación uniforme o distribuida. El archivo de precipitación es uniforme cuando

se utilicen los datos de no más de dos estaciones. Los datos de precipitación uniforme

son tomados de la estación más cercana al centro de la cuenca. El archivo de

precipitación distribuida se deriva de múltiples estaciones y depende de la técnica de

ponderación de Thiessen para asignar las profundidades de precipitación adecuadas a

todas las subcuencas.

En este caso, se creó un archivo de precipitación uniforme con el fin de poder apreciar

de manera más efectiva los efectos de los cambios de cobertura en la respuesta

hidrológica de las cuencas.

Page 98: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

84

El archivo de precipitación se creó en base a la información de la estación más

cercana al área de estudio.

El modelo SWAT permite la generación del archivo de precipitación considerando la

opción de elevaciones de bandas, es decir, los efectos orográficos. Para utilizar esta

opción se calculó el intervalo de banda y lapsos de temperatura y precipitación.

Para hacer los cálculos de intervalo de banda se utilizó la siguiente fórmula:

Intervalo de Banda = (Elevación máxima –elevación mínima)/ 9

El modelo permite el uso de hasta 10 intervalos de banda. Se utilizaron 9 bandas para

evitar realizar ajustes.

En lo que se refiere a los lapsos de temperatura y precipitación, diferentes estudios

han demostrado que existe una variación lineal entre estas variables y la elevación

(Craig, n.d.). Como no se contaba con la información de la relación de cambio de la

temperatura y precipitación con respecto a la elevación de las áreas de estudios, se

asumió una relación lineal al efectuar los cálculos de los lapsos de temperatura y

precipitación.

Lapsos = (Dato Estac 1- Dato Estac 2) / (Elevación Estac 1- Elevación Estac 2)

• Datos Estac: dato de precipitación o temperatura de la estación 1 o 2

(University of Maryland, 2000)

Una descripción del procedimiento seguido para los cálculos de los lapsos se presenta

en el anexo 7.

El archivo de precipitación generado por el modelo se guardó en la carpeta “rainfall”

del proyecto.

Page 99: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

85

El proceso finalizó con el ajuste de la precipitación y/o temperatura a razón de los

efectos orográficos. Datos de elevación y ubicación del tema de las estaciones fue

escrita en el archivo de precipitación y utilizada en conjunto con la elevación media

de las bandas para el ajuste en cada subcuenca.

2.1.4.4. Generación de archivos de entrada y corrida del programa

Esta etapa consistió en seleccionar los archivos de entrada de las etapas anteriores, el

de la cuenca y el de precipitación; así como establecer ciertas condiciones como fecha

de inicio y años de simulación. También se seleccionó si se utilizaron datos de

temperatura observada o simulada. La primera opción se seleccionó en caso que se

cuente con la información. Se continuó con la asignación de un nombre a la

simulación y la selección de la estación climatológica generadora a partir del archivo

wgn.dbf y finalmente, se procedió a la modelación.

2.1.4.5. Despliegue de resultados

Los parámetros de salida del programa son:

1. Precipitación (mm)

2. Evapotranspiración (mm)

3. Percolación (mm)

4. Escurrimiento superficial (mm)

5. Pérdida de transmisión (mm)

6. Producción de agua (mm)

7. Producción de sedimentos (ton/ha)

8. Descarga de canales (m3/día)

Los resultados se dan en promedios anuales para cada subcuenca. El despliegue de

los mismos se realizó por medio de la herramienta “view swat results” del modelo y

seleccionando los archivos de entrada (cuenca y simulación) y el parámetro de salida.

Page 100: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

86

2.1.4.6. Modificación de la cobertura de suelo

Para la modelación del escenario de cobertura de suelo modificado se utilizó la

herramienta Land Cover Modification Tool. Hay cuatro formas de realizar la

modificación de cobertura de suelo:

1. Cambiar la cobertura de un área por otro en un área definida por el usuario

2. Cambiar un tipo de cobertura (completa) por un nuevo tipo de cobertura.

3. Analizar un área quemada o mapa de polígono.

4. Cambiar un patrón de cobertura aleatorio a un mapa de polígonos.

En este estudio y para ambas cuencas se utilizaron las opciones 1 y 3, listadas.

Para aplicar la opción 1 (cambio de un tipo de vegetación en un área señalada) se usó

la simulación base, realizada con el coverage según la clasificación de la NALC. Para

aplicar la opción 3 (cambio de vegetación a vegetación quemada), se utilizó un

coverage de cobertura y uso de suelo en base a la clasificación de la MRLC. Para

fines comparativos se realizó una segunda simulación base con un coverage de

cobertura y uso de suelo basado en la clasificación de la MRLC. Este paso fue

necesario debido a que se desconocen los valores de números de curva y cobertura

para vegetación quemada de las clases de vegetación de la NALC, no siendo así para

las clases de la MRLC.

La reclasificación de la vegetación del INEGI al sistema de la MRLC, así como los

resultados de esta simulación base, se presentan en el anexo 10.

Para cada cambio de cobertura se repitieron los pasos de modelación a partir de la

parametrización de suelo y cobertura vegetal, exceptuando la generación del archivo

de precipitación, ya que se utilizó el mismo archivo generado en la simulación base.

Page 101: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo II. Metodología _____________________________________________________________________

87

2.1.4.7. Análisis y presentación de los resultados

Para ambas cuencas, los resultados se presentaron y analizaron individualmente para

el escenario de vegetación NALC. La comparación de la simulación base con las

simulaciones de los escenarios de cambios de cobertura vegetal se realizó por medio

de diferencias porcentuales. De igual manera se realizó para los escenarios de áreas

quemadas, pero usando como simulación base la realizada con el coverage de la

MRLC por el mismo método. La presentación de los resultados en diferencia

porcentual permitió comparar los cambios de cobertura y de áreas quemadas.

Page 102: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

88

CAPÍTULO III. RESULTADOS

3.1. Capas de información

Después de haber comparado las capas de información de edafología y cobertura y

uso de suelo de la CONABIO, con las del programa SHFWIN y las digitalizadas

(escala 1:250,000 del INEGI), se seleccionaron para la modelación las capas de

información digitalizadas debido a que estas poseen el mayor detalle. El Modelo de

Elevación Digital seleccionado fue el mosaico elaborado a partir de las imágenes de la

página del INEGI. Estas capas de información fueron utilizadas para la simulación de

ambas cuencas.

Las características originales de todas las capas de información se presentan en el

anexo 6. Las características finales de todas las capas de información utilizadas en las

modelaciones son:

• Proyección: UTM

• Unidades: Metros

• Esferoide: Clarke 1866

• Datum: NAD27

• Zona: 14

La capa de información de límite de la cuenca El Chuveje utilizada, fue la enviada por

el Grupo Ecológico de la Sierra Gorda de Querétaro.

3.2. Estación de precipitación y generadora de clima

Se realizó una selección preliminar de 42 estaciones de precipitación de las que se

seleccionó la estación de Jalpan SMN para ser utilizada en la modelación hidrológica

de ambas cuencas. La estación Jalpan DGE se utilizó, en conjunto con la de Jalpan

SMN para estimar lapsos de temperatura y precipitación (ver anexo 7).

Page 103: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

89

Ambas estaciones (Jalpan DGE y SMN) son las más cercanas al área de estudio (ver

figura 14) con las mismas coordenadas de latitud y longitud, pero difieren en la

elevación de ubicación y en los años de registros. La estación de Jalpan SMN tiene

un período de registro más extenso, otra razón por la que seleccionó (ver tabla 35).

En la figura 14 se puede observar que estas estaciones están ubicadas dentro de la

cuenca Arroyo Real y son las más cercanas a la cuenca El Chuveje.

De igual manera, se realizó una selección preliminar de las estaciones meteorológicas

automáticas más cercanas a ambas cuencas. De las siete estaciones resultantes, se

seleccionó la estación de Huichapan para ser utilizada en la modelación hidrológica

de ambas cuencas. (ver figura 15)

Las características de las estaciones Jalpan SMN y Huichapan se describen en la tabla

14.

Tabla 14. Características de las estaciones usadas en la modelación hidrológica

de las cuencas El Chuveje y Arroyo Real

Clave 22008 HI03

Nombre Jalpan (SMN) Huichapan

Latitud 21.22 20.39

Longitud -99.47 -99.66

Elevación (m) 754 2080

Estado Querétaro Hidalgo

Inicio Jan-42 2004

Final Nov-95 2005

Años Sin Registros 1961-1968 Ninguno

Uso en la modelación precipitación y temperatura generadora de clima

Page 104: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

90

Figura 14. Estaciones climatológicas (ERIC II) y cuencas El Chuveje y Arroyo

Real en la Reserva Sierra Gorda de Querétaro

Page 105: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

91

Figura 15. Estaciones meteorológicas automáticas (EMAS) y cuencas El Chuveje

y Arroy Real en la subcuenca del río Santa María Bajo.

Page 106: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

92

3.3. Características de las modelaciones hidrológicas

Para la modelación hidrológica de ambas cuencas, El Chuveje y Arroyo Real, se

utilizó la herramienta AGWA, específicamente el programa SWAT.

Para ambas cuencas, se utilizaron: las relaciones hidráulicas de North Carolina

Coastal Plains (ver metodología), las elevaciones de bandas para crear el archivo de

precipitación y temperatura observada para la simulación.

Otras caracterísicas de la modelación hidrológica se presentan en la tabla 15:

Tabla 15. Características de las modelaciones hidrológicas de las cuencas El

Chuveje y Arroyo Real

Cuencas

Características de Simulación El Chuveje Arroyo Real

Área de contribución 625 Ha (13.5% de área) 886 Ha (6.2% de área)

Intervalo de banda 176 167

Ajuste de intervalo de banda 1 1

Lapso de precipitación 1.3 mm/km 1.3 mm/km

Lapso de temperatura 0.8 ºC/km 0.8 ºC/km

Fecha inicial de simulación 1/1/1943 1/1/1943

Número de años simulados 52 52

Frecuencia de salida de

resultados anual Anual

3.4. Descripción general de las cuencas El Chuveje y Arroyo Real

La descripción de las áreas de estudios: cuencas El Chuveje y Arroyo Real que se

presenta a continuación esta dada en base a la información geográfica generada a

partir de la cartografía digitalizada (INEGI), capas de información obtenidas del

servidor de la CONABIO e INEGI, información enviada por el Grupo Ecológico de la

Page 107: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

93

Sierra Gorda y Plan de Manejo de la Reserva de La Biosfera Sierra Gorda de

Querétaro (INE, 1997).

Las cuencas El Chuveje y Arroyo Real se encuentran ubicadas en la parte sur de la

Reserva. La superficie total de las cuencas es de 45,17 km2 (45,171,449.95 m2) y

143,41 km2 (143,409,229.52 m2) para El Chuveje y Arroyo Real, respectivamente.

Ninguna de las cuencas está ubicada dentro de alguna de las áreas núcleos de la

Reserva (ver figura 16).

La cuenca El Chuveje se encuentra en su totalidad dentro del municipio de Pinal de

Amoles, mientras que la cuenca Arroyo Real se encuentra principalmente dentro del

municipio de Jalpan de Serra, Pinal Amoles y una pequeña área en Landa de

Matamoros (ver figura 17).

Las cuencas El Chuveje y Arroyo Real se encuentran dentro de la subcuenca del río

Santa María Bajo, que a su vez pertenece a la cuenca del río Tamauín dentro de la

región hidrológica del Panúco RH-26.

Page 108: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

94

Figura 16. Áreas núcleo de la Reserva Sierra Gorda de Querétaro y cuencas El

Chuveje y Arroyo Real

Page 109: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

95

Figura 17. Municipios de la Reserva Sierra Gorda de Querétaro y de las cuencas

El Chuveje y Arroyo Real

Page 110: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

96

3.4.1. Descripción de la cuenca El Chuveje

La cuenca El Chuveje se caracteriza por la dominancia de suelos del tipo luvisol

crómico asociado a luvisol crómico y litosol (suelos secundarios) en un 78.49% de la

superficie total y con menor área, 21.51% de la superficie total de la cuenca, el

regosol eútrico asociado a fluvisol eútrico (suelo secundario). La textura que

caracteriza a toda la cuenca es la fina o arcillosa (ver figura 20).

En lo que a uso y cobertura de suelo se refiere, esta cuenca se caracteriza por la

dominancia de tres tipos de vegetaciones: bosques de encino (28.16%) y de pino

encino (23.61%) y pastizal inducido (21.18%). La vegetación menos predominante es

el bosque de pino (2.12%) (ver tabla 16 y figura 18).

Tabla 16. Porcentaje de cobertura y uso de suelo de la cuenca El Chuveje

Vegetación NALC % Vegetación INEGI %

Agricultura 11.41 Agricultura 11.41

Bosque pino 2.12 Bosque 25.73

Bosque pino encino 23.61

Pastizal 21.28 Pastizal inducido 21.28

Bosque encino 28.16 Bosque de Roble 41.58

Bosque encino pino 13.41

En base al sistema de clasificación de cobertura y uso de suelo de la NALC y la

reclasificación realizada, el tipo de vegetación dominante en esta cuenca son los

bosques de robles (oakwoodland) cubriendo casi la mitad de la superficie total de la

cuenca (41.58%). Los bosques y pastizales cubren un porcentaje similar de superficie

y la agricultura cubre menos área, pero con un porcentaje no despreciable (11.41%)

(ver figura 21).

Page 111: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

97

Figura 18. Vegetación de las cuencas El Chuveje y Arroyo Real según la

clasificación del INEGI

La cuenca El Chuveje se caracteriza por elevaciones de 1,038 a 2,628 metros. Sus

áreas de mayor elevación están en la parte suroeste. Las partes bajas se ven

representadas por una franja delgada que se extiende del norte al sur-este de la cuenca

(ver Figura 19).

3.4.2. Descripción de la cuenca Arroyo Real

La cuenca Arroyo Real presenta una composición de suelos más compleja y variada

que la cuenca El Chuveje. Se caracteriza por la dominancia de la combinación de

suelo regosol eútrico con fluvisol eútrico en un 30.75% de la superficie total. Sin

embargo, el suelo dominante que predomina en la cuenca es el luvisol crómico,

encontrándose en dos combinaciones una de 20.48% y otra de 23.53%. Los únicos

Page 112: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

98

que no se encuentran asociados a suelos secundarios son el cambisol cálcico y el

regosol calcárico. Por otro lado, para la combinación de suelo litosol más rendzina se

encuentran dos tipos de textura (ver figura 31)

Tabla 17. Composición porcentual edafológica de la cuenca Arroyo Real

Porcentaje

(%) Suelo Textura

1.55 Cambisol cálcico 3

0.04 Litosol+rendzina 2

17.56 Litosol+rendzina 3

20.48 Luvisol crómico+luvisol

órtico+litosol 3

23.53 Luvisol

crómico+rendzina+litosol 3

6.09 Regosol calcárico 3

30.75 Regosol eútrico+fluvisol

eútrico 3

En esta cuenca la vegetación dominante es la selva baja caducifolia. Este tipo de

vegetación cubre un poco menos de la mitad de la superficie total de la cuenca

(41.91%). La vegetación menos dominante es el pastizal inducido (3.45%). El

porcentaje de cobertura por cultivos agrícolas tiene un valor muy similar al de la

cuenca El Chuveje (11.49%). De igual manera sucede con la composición de bosques

de encino y encino pino. Sin embargo, en la cuenca Arroyo Real no se presentan

bosques de pino ni de pino encino (ver figura 18).

Page 113: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

99

Tabla 18. Porcentaje de cobertura y uso de suelo de la cuenca Arroyo Real

Vegetación

NALC %

Vegetación

INEGI %

Agriculture 11.49 Agricultura 11.49

Forest 41.91 Selva baja

caducifolia 41.91

Grassland 3.45 Pastizal inducido 3.45

Bosque encino 27.65

Oak woodland 43.15 Bosque encino

pino 15.49

En base a la reclasificación de vegetación realizada (INEGI a la NALC), la mayor

parte de la cuenca Arroyo Real está cubierta por bosque y bosques de robles en

porcentajes muy aproximados (41.91% y 43.15%). El área restante se distribuye en

agricultura (11.49) y pastizales (3.45%), superando notablemente la cobertura por

cultivos agrícolas (ver figura 32).

La cuenca Arroyo Real presenta menores elevaciones que la cuenca El Chuveje y van

de 720 a 2225 m. En la cuenca Arroyo Real predominan áreas de menor elevación,

estás se extienden desde la parte noroeste al Sureste. (ver figura 30).

3.5. Resultados de la cuenca El Chuveje

3.5.1. Descripción de las subcuencas de la cuenca El Chuveje

La delineación y discretización de la cuenca se realizó en base al grid de dirección de

flujo, grid de acumulación de flujo, DEM y shapefile de límite de la cuenca. El

modelo SWAT discretizó la cuenca El Chuveje en 11 subcuencas (ver figura 19) de

área máxima de contribución igual a 625 ha. Cada subcuenca está identificada por un

número único asignado por el modelo SWAT. El número de segmentos de ríos

resultantes es de 7 y cada uno está identificados por un número que coincide con el de

la subcuenca en el que se encuentren.

Page 114: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

100

Los resultados de la cuenca El Chuveje presentados en el anexo 8 muestran que las

subcuencas presentan extensiones superficiales de diferente amplitud. La subcuenca

64 es la más pequeña de todas, con una extensión de 60,953.15 m2. La subcuenca de

mayor tamaño es la 41 y posee una superficie de 8.56 km2.

Los valores medios estimados de pendiente y elevación para cada subcuenca son

realizados por el modelo en base a promedios estadísticos. En cuanto a la pendiente

media, la subcuenca 64 presentó el menor valor y la 74, el mayor valor. Las otras dos

subcuencas con mayores valores de pendiente media son la 54 y 44.

Por otro lado, la mayor elevación promedio la presentan las subcuencas 31 y 41 y la

menor elevación promedio la presentan las subcuencas 64 y 54. Esta última es la

subcuenca de salida. En el mapa de elevación digital (Figura 19) se puede observar

que las partes más bajas de la cuenca El Chuveje se encuentran en las subcuencas 54,

64, 14, 24 y 74.

Page 115: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

101

Figura 19. Modelo de elevación digital y subcuenca de la cuenca El Chuveje

Page 116: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

102

Como se puede observar en el mapa de Edafología de la cuenca El Chuveje (figura

20) y en la tabla 19, todas las subcuencas, excepto la 31, 41 y 64, se caracterizan por

dos combinaciones de suelo.

Tabla 19. Composición de suelo de las subcuencas de la cuenca El Chuveje

% composición

Subcuenca Lc+Lo+I Re+Je

11 95.49 4.51

14 29.26 70.74

21 90.37 9.63

24 17.22 82.78

31 100.00

34 79.56 20.44

41 100.00

44 92.00 8.00

54 29.93 70.07

64 100.00

74 53.50 46.50

En estos casos, el modelo selecciona la combinación de suelo para cada subcuenca

según la dominancia. Esta combinación es la que determinará algunas de las

características hidrológicas de la subcuenca.

Los suelos que caracterizan cada subcuenca según el modelo SWAT se presentan a

continuación:

Page 117: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

103

Tabla 20. Características de suelo asignados por AGWA a las subcuencas de la

cuenca El Chuveje.

#Subc.

Suelo ID

(SNUM) Suelos Textura

64 6307 Regosol eútrico y fluvisol eútrico Fina

54 6307 Regosol eútrico y fluvisol eútrico Fina

24 6307 Regosol eútrico y fluvisol eútrico Fina

14 6307 Regosol eútrico y fluvisol eútrico Fina

21 6706 Luvisol crómico, luvisol órtico y litosol Fina

74 6706 Luvisol crómico, luvisol órtico y litosol Fina

44 6706 Luvisol crómico, luvisol órtico y litosol Fina

34 6706 Luvisol crómico, luvisol órtico y litosol Fina

31 6706 Luvisol crómico, luvisol órtico y litosol Fina

11 6706 Luvisol crómico, luvisol órtico y litosol Fina

41 6706 Luvisol crómico, luvisol órtico y litosol Fina

• # Subc: número de subcuenca

• Suelo ID (SNUM): # identificación de suelo según la FAO; unidad

numérica de mapeo de la FAO (FAO mapping unit number); código

secuencial, único para cada unidad de mapa de suelo

En las subcuencas 64, 24, 54 y 14, el modelo asignó la combinación de regosol

eútrico y fluvisol eútrico indicando que esta es la combinación dominante en estas

subcuencas.

El mapa de vegetación (figura 21) muestra la cobertura vegetal que caracteriza a cada

una de las subcuencas. Para conocer los porcentajes de cobertura vegetal en cada

subcuenca se realizó un cálculo de las áreas dando como resultado los presentados en

la tabla 21:

Page 118: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

104

Tabla 21. Porcentaje de composición de la vegetación según la clasificación

NALC de las subcuencas de la cuenca El Chuveje

% de composición de cobertura vegetal

No.

Subcuenca Agricultura Pastizal Bosque Bosque

roble

11 22.58 30.04 47.38

14 12.25 87.75

21 8.71 48.05 27.10 16.14

24 12.41 87.59

31 21.11 10.07 65.09 3.73

34 0.43 24.24 32.24 43.09

41 8.29 25.40 40.70 25.60

44 6.52 4.37 10.78 78.32

54 15.78 4.72 15.91 63.59

64 100.00

74 4.07 95.93

Las subcuencas 24, 74, 14, 44 y 54 están dominadas por bosque de roble con valores

entre 63 y 95.93 %. La subcuenca 11 y 34 también está dominada por bosques de

robles pero en menores porcentajes, 47.38% y 43.09%. La subcuenca 64 está cubierta

en su totalidad por esta vegetación. La subcuenca 31 y 41 se caracteriza por la

dominancia de bosques en un 65.09% y 40.70%. La subcuenca 21 está dominada de

pastizales en un 48.05 %.

Las subcuencas 14, 74 y 24 están constituidas de bosques de robles y pastizales,

solamente. El resto de las subcuencas se caracterizan por cobertura de bosque,

bosque de roble, pastizales y agricultura temporal; con alguno de estos tipos de

vegetación ocupando más del 40% de área.

Page 119: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

105

Figura 20. Edafología de las subcuencas de la cuenca El Chuveje

Page 120: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

106

Figura 21. Vegetación de las subcuencas de la cuenca El Chuveje adaptada a la

clasificación: North American Land Cover Characterization (NALC)

Page 121: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

107

3.5.2. Resultados de la simulación base

Precipitación

Los mayores valores de precipitación de la cuenca El Chuveje se presentaron en las

subcuencas 31 y 41 con valores de 869.32 y 862.93 mm, respectivamente.

Figura 22. Precipitación de las subcuencas de la cuenca El Chuveje

Page 122: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

108

Muchas variables influyen en la precipitación, principalmente, se puede mencionar la

temperatura y la presión de vapor, esta última a su vez está asociada a la humedad

relativa. La velocidad y dirección del viento y la radiación solar, también son

variables de gran influencia.

En el caso del modelo SWAT, el modelo calcula la precipitación en base a los datos

climatológicos que se le proporcionan. Básicamente, en base a las probabilidades de

un día húmedo después de uno seco y un día húmedo después de uno húmedo.

Sin embargo, un criterio utilizado en este estudio para la generación de la

precipitación en las cuencas es la elevación. En la medida en que la elevación

aumenta, aumenta la cantidad de agua precipitada. Este comportamiento ha sido

comprobado en estudios de otras cuencas y es el resultado de las variaciones

climatológicas consecuencia de las variaciones de elevación. Por ejemplo, la

disminución de la temperatura a medida que aumenta la elevación.

En la figura 22 se puede observar que las cuencas 31 y 41, de mayor precipitación,

(869.32 y 862.93), poseen las mayores elevaciones (2,091.98 y 2,018.96 m); y la

cuenca 64, de menor elevación (1,315.15 m), menor precipitación (805.71 mm).

Page 123: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

109

Elevación y Precipitación De Las Subcuencas Del

Chuveje

0

500

1000

1500

2000

2500

64 24 14 74 54 44 34 11 41 21 31

No. Subcuenca

m

750

775

800

825

850

875

mm

Elevación (m) Pcp (mm)

Gráfica 1. Elevación y precipitación de las subcuenca de la cuenca El Chuveje

Pcp: Precipitación

A pesar de las diferencias, la precipitación entre las subcuencas no presentó mayor

variación (ver gráfica 1). La diferencia relativa entre el valor máximo y mínimo de

precipitación es de tan solo 7.33%. En términos de porcentaje de precipitación media,

la cuenca 31 recibe un aporte de 9.41 % y la cuenca 64 de 8.72%.

Evaporación

La evapotranspiración es el primer proceso por medio del cual el agua deja la

superficie de la tierra. El agua que precipita es interceptada por el dosel de la

vegetación para luego evaporarse. La cantidad de agua interceptada (que se evapora)

y la transpirada dependerá del tipo de vegetación, morfología y edad de la cobertura

vegetal. La cantidad de agua transpirada también depende indirectamente de

variables climatológicas como humedad relativa, presión de vapor y velocidad el

viento. Por último, la cantidad de agua que se evapora del suelo dependerá

principalmente de la biomasa y residuo sobre el suelo.

Page 124: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

110

La subcuenca que mayor evapotranspiración presentó es la 24 con un valor de 481.30

mm. Le siguen en valor de evapotranspiración las subcuencas 14, 54 y 64 (478.15,

477.6 y 474.15 mm).

La subcuenca 64 está totalmente dominada por bosques de robles. De igual manera,

ocurre para las subcuencas 24 y 14 en porcentajes superiores a 87%, con la diferencia

que estas también poseen pequeñas extensiones de pastizales. La subcuenca 54

también está dominada por bosques de robles, pero en menor porcentaje, 63.59%;

además, posee extensiones de bosques, agricultura y pastizales.

Evapotranspiración y Cobertura Vegetal de las

Subcuencas De La Cuenca El Chuveje

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

64 24 14 74 54 44 34 11 41 21 31

No Subcuencas

450

455

460

465

470

475

480

485

mm

Agricultura Pastizal Bosque Bosque roble ET (mm)

Gráfica 2. Evapotranspiración y cobertura vegetal de las subcuencas de la cuenca El Chuveje

ET: Evapotranspiración

Las subcuencas de mayor evapotranspiración (24, 14, 54, y 64) poseen los menores

valores de porcentajes de cobertura (ver figura 23). Estos valores fueron asignados

por el modelo en base a valores de porcentaje de cobertura o área de intercepción de

las clases de vegetación de la NALC (ver figura 9). Según estos datos, el mayor

porcentaje de cobertura o área de intercepción le corresponden a los cultivos

Page 125: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

111

agrícolas, seguido de bosques, pastizales y por último, bosques de roble. Estos

porcentajes de cobertura fueron obtenidos en base a un estudio previo realizado en el

Suroeste de los Estados Unidos (consulta a [email protected], junio 2006).

Figura 23. Evapotranspiración de las subcuencas de la cuenca El Chuveje

Page 126: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

112

Sin embargo, la subcuenca 74, de menor valor de evapotranspiración (460.81 mm),

presentó también bajo porcentaje de cobertura. Esta subcuenca 74 también está

dominada por bosque de roble en un 95.93%, en porcentaje de composición mayor en

comparación a las otras subcuencas, exceptuando la 64. El valor de porcentaje de

cobertura calculado por el modelo es de tan solo 20.18%, superando solamente al de

la subcuenca 64. La subcuenca 74 es la cuarta subcuenca de menor elevación y

precipitación.

La cantidad de agua que resulta de la evapotranspiración es producto de tres procesos,

uno de los cuales depende el porcentaje de cobertura del dosel o cobertura de

intercepción. El hecho que algunas de las subcuencas con mayor evapotranspiración

presentaran de los más bajos porcentajes de cobertura sugiere que en estas subcuencas

se da mayor transpiración por parte de las plantas y/o evaporación de agua del suelo.

En cuanto a la elevación media, las subcuencas 64, 14 y 54 son las de menor

elevación y precipitación. La subcuenca 24 es la quinta de menor valor de

precipitación y elevación. El hecho que las subcuencas de mayor evapotranspiración

presentaran las menores elevaciones, y considerando la diferencia climatológica en

función de la elevación (tal y como se consideró en la generación del archivo de

precipitación) se pude suponer que estas subcuencas tenían mayor temperatura,

variable que favorece la evapotranspiración. Cabe mencionar que estas subcuencas

registraron las menores precipitaciones.

A pesar de las diferencias señaladas, la evapotranspiración presenta menor variación.

Como ya se mencionó, la subcuenca que mayor evapotranspiración presenta es la 24,

con valores de 481.30 mm de agua. La subcuenca con menor evapotranspiración fue

la número 74, con un valor de 460.81 mm. Del porcentaje total evapotranspirado por

la cuenca El Chuveje, a la subcuenca 24 le corresponde un 9.32% y a la cuenca 74 un

8.93%. El cambio porcentual máximo es de 0.39%.

Page 127: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

113

Percolación

La mayor percolación la presentaron las subcuencas 64, 24 y 14 con valores de

277.59, 275.62 y 269.11 mm, respectivamente (ver figura 24).

Figura 24. Percolación de las subcuencas de la cuenca El Chuveje

Page 128: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

114

El modelo AGWA-SWAT utiliza las siguientes fórmulas para calcular la cantidad de

agua que percola:

W perc, ly = SW ly, excess (1- exp ( - ∆t/TT perc))

SW ly, excess = SW ly – FC ly, Si SW ly > FC ly,

SWly, excess = 0, Si SW ly < = FC ly

TT perc = (SAT ly – FC ly) / Ksat

FC ly = WP ly + AWC ly

• W perc, ly - Contenido de agua que se mueve a la siguiente capa

• SW excess, ly - volumen de agua drenable en la capa de suelo determinado día

• SW ly - Contenido de agua de la capa de suelo determinado día.

• ∆t - longitud del paso tiempo (hrs)

• TT perc - tiempo de viaje para la percolación. Es único para cada capa

• SAT ly - cantidad de agua en el suelo cuando está saturada (mm)

• FC ly - capacidad de campo (mm)

• Ksat - conductividad hidráulica saturada (mm/hr)

Como se puede observar, la percolación está basada en las características hidráulicas

de los tipos de suelos y su textura; pero también considera las variables de interacción

suelo-planta como capacidad de campo, cantidad de agua disponible y punto

permanente de marchitación.

Las subcuencas que presentaron los mayores valores de percolación están formadas

principalmente o en su totalidad por regosol eútrico y fluvisol eútrico (62, 24, 14 y

54). El resto de las subcuencas están caracterizadas por luvisol crómico, luvisol

órtico y litosol. La textura de todos los suelos es fina.

Page 129: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

115

Percolación, Conductividad Hidráulica y Edafología

0

50

100

150

200

250

300

64 24 14 74 54 44 34 11 41 21 31

No. Subcuencas

0

20

40

60

80

100

120

%

Lc+Lo+I Re+Je ks x 100 (mm/hr) Perc (mm)

Gráfica 3. Percolación, conductividad hidráulica y edafología de las subcuenca

de la cuenca El Chuveje

• Lc+Lo+I: Luvisol crómico + luvisol órtico + litosol

• Re + Je: Regosol eútrico + fluvisol eútrico

• Perc: Percolación. Eje Y primario

• Ks: Conductividad Hidráulica. Eje Y primario

Como se mencionó anteriormente, en base a la composición de suelo y textura se

derivan los parámetros o características hidráulicas como la conductividad hidráulica.

Las subcuencas 64, 24 y 14 son las que presentan mayores valores de conductividad

hidráulica: 1.79, 1.71 y 1.66 (mm/hr), factor que influye en la velocidad de flujo del

agua a través de la capa de suelo (ver gráfica 3).

La cobertura vegetal de estas subcuencas está dominada por bosque de roble en

porcentajes que van de 63.59% a 100.00 %. De estas subcuencas, la subcuenca 54 es

la que menor porcentaje de composición de bosque de roble posee (63.59%).

Page 130: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

116

Percolación y Cobertura Vegetal De Las Subcuencas De

La Cuenca El Chuveje

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

64 24 14 74 54 44 34 11 41 21 31

No. Subcuencas

0

50

100

150

200

250

300

mm

Agricultura Pastizal Bosque Bosque roble Perc (mm)

Gráfica 4. Percolación y cobertura vegetal de las subcuencas de la cuenca El Chuveje

Perc.: Percolación

Se observa que las subcuencas de mayor percolación tienen mayor proporción de

composición de bosque de roble y baja composición de otros tipos de cobertura. En

cuanto a la cobertura o área de intercepción, las subcuencas de mayor percolación

presentaron menores porcentajes de área de intercepción.

Por otro lado, se puede observar que las subcuencas 74, 24, 54 y 14 (en ese orden)

tienen pendientes entre 54 y 65%, las mayores en comparación a las otras subcuencas.

A pesar de esto son de las subcuencas de mayor percolación. Por el contrario, la

subcuenca 64, presentó el tercer valor más bajo de pendiente. Todas estas subcuencas

presentaron las elevaciones medias más bajas.

Comparando las subcuencas 54 y 74, se puede observar que a pesar que la subcuenca

54 está formada mayormente por regosol eútrico y fluvisol eútrico (al igual que las

subcuenca 64, 24 y 14) y tiene mayor conductividad hidráulica que la subcuenca 74;

la subcuenca 74 presentó mayor percolación (ver gráfica 2). Pero la subcuenca 74

Page 131: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

117

recibe mayor precipitación (828.19 mm) que la subcuenca 54 (819.87 mm) y menor

evapotranspiración (460.81 mm, 74 y 477.66, 54 mm). Adicionalmente, la subcuenca

74 tiene mayor composición de bosque de roble y no tiene cobertura agrícola.

También tiene mayor pendiente y elevación que la 54. Se infiere que la

evapotranspiración, precipitación y composición de cobertura vegetal son las

causantes del comportamiento entre estas dos subcuencas e influyen en los resultados

de percolación obtenidos.

En base al análisis de las diferentes características biofísicas y la base teórica del

modelo se puede inferir, en el caso de esta modelación hidrológica, que la percolación

depende de la textura y tipo de suelo y de la cobertura vegetal. La combinación de

suelos regosol eútrico y fluvisol posee mejores propiedades de retención de agua que

la combinación de luvisol crómico, órtico y litosol. A estas características biofísicas

se debe la mayor percolación de las subcuencas 64, 24 y 14.

Escurrimiento

El mayor escurrimiento se dio en las subcuencas 31, 21 y 41 con valores de 237.18,

221.33 y 119.48 mm de agua. La menor cantidad de agua escurrida, 42.22 mm, la

presentó la subcuenca 64, seguida por la 24 y 14. Estos resultados son contrarios a los

obtenidos para la percolación ya que el agua que percola no escurre.

Page 132: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

118

Figura 25. Escurrimiento de las subcuencas de la cuenca El Chuveje

Page 133: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

119

El escurrimiento depende de variables como la pendiente, elevación, suelo, textura y

cobertura y uso de suelo, además de la intensidad y la duración de un evento de lluvia.

El modelo SWAT utiliza el método del número de curva para calcular el

escurrimiento. El método de número de curva relaciona el tipo y/o textura de suelo,

según sus propiedades hidrológicas, y cobertura vegetal. A mayor número de curva

mayor es el escurrimiento. En el caso del modelo AGWA-SWAT el número de curva

se determina en base a la textura del suelo y a la composición de cobertura de vegetal.

Adicionalmente, para que el escurrimiento tenga lugar, es necesario que precipite una

mínima cantidad de agua. A continuación se presenta la ecuación matemática usada

por el modelo para estimar el escurrimiento:

Q = (R – 0.2 S) ^2 / (R + 0.8 S), donde R > 0.2S,

Q = 0 si R ≤ 0.2 S

S= 254 ((100/CN) – 1)

• R - precipitación

• S - parámetro de retención relacionado con el # curva, potencial de humedad

Las subcuencas de mayor escurrimiento presentaron también mayor precipitación,

variable de la que depende directamente el escurrimiento.

La cobertura vegetal que caracteriza a estas subcuencas es variada, sin embargo, son

las subcuencas que presentan menor composición de bosque de roble, además de

poseer extensiones agrícolas y pastizales. La subcuenca 21 está dominada por

pastizales en un 48.05%. La subcuenca 31 está dominada por bosques en un 65.09%

pero tiene un composición agrícola de 21.11%. La subcuenca 41 está dominada por

bosque en un 40.70% y también posee bosque de roble y cultivos agrícola en un 25.60

y 8.29%.

Page 134: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

120

Escurrimiento, CN y Cobertura Vegetal De Las

Subcuencas De La Cuenca El Chuveje

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

64 24 14 74 54 44 34 11 41 21 31

No. Subcuencas

0

50

100

150

200

250

Agricultura Pastizal Bosque

Bosque roble Esc S. (mm) CN

Porcentaje Cobertura

Gráfica 5. Escurrmiento y cobertura vegetal de la subcuencas de la cuenca El Chuveje

• Esc. S.: Escurrimiento superficial. Eje Y secundario

• CN: Número de curva. Eje Y secundario

La composición de la vegetación y la textura de las combinaciones de los suelos

determinan el número de curva que el modelo asigna a cada subcuenca. A mayor

número de curva, mayor potencial de escurrimiento, criterio que se ve reflejado en los

resultados obtenidos.

Los resultados de la gráfica 5 señalan que los suelos de la cuenca El Chuveje tienen

menor potencial de escurrimiento si están cubiertos por bosques de robles y mayor

potencial de escurrimiento si están cubiertos por cultivos agrícolas.

Page 135: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

121

Escurrimiento, CN y Edafología

0

50

100

150

200

250

64 24 14 74 54 44 34 11 41 21 31

No. Subcuencas

0

20

40

60

80

100

120

%

Lc+Lo+I Re+Je CN Esc S. (mm)

Gráfica 6. Escurrimiento y número de curva de las subcuencas de la cuenca El

Chuveje

• Lc+Lo+I: Luvisol crómico + luvisol órtico + litosol

• Re + Je: Regosol eútrico + fluvisol eútrico

• CN: Número de curva. Eje Y primario

• Esc S.: escurrimiento superficial. Eje Y primario

Las subcuencas de mayor escurrimiento coinciden con las subcuencas de mayor

precipitación. Sin embargo, considerando que la diferencia entre las precipitaciones

máxima y mínima (869.32 mm, subcuenca 31 y 805 mm, subcuenca 64), se infiere

que esta variable no es la determinante en los resultados de escurrimiento.

Por otro lado, no se observa una relación entre las pendientes medias de las subcuenca

y los resultados de escurrimientos, pero si con las elevaciones medias. Las

subcuencas con mayor elevación media son las de mayor escurrimiento.

En la gráfica 6, se puede observar que la subcuenca 74 posee un número de curva

menor que la subcuenca 54, pero su valor de escurrimiento es mayor. La subcuenca

Page 136: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

122

74 se le asigno un número de curva y valor hidráulico menor que el de la subcuenca

54, pero mayormente difieren en la composición de cobertura vegetal. La subcuenca

74 posee mayor composición vegetal de bosques de robles (95.93%), razón a la que se

infiere se debe el menor número de curva. La subcuenca 54, posee 63.59% de

bosques de robles y 15.91% de bosques, pero tiene 15% de cobertura agrícola. Otros

factores que influyen en el mayor escurrimiento de la subcuenca 74 son la mayor

precipitación incidente, pendiente y elevación.

Considerando el método que utiliza el modelo para estimar el escurrimiento, se infiere

que las variables determinantes en los resultados de escurrimiento son la cobertura

vegetal y uso de suelo, textura y tipo de suelo y precipitación.

Desde un contexto general, la elevación y la pendiente también tienen influencia en el

potencial de escurrimiento. En el caso del modelo AGWA-SWAT, estas dos

variables no son consideradas en la ecuación con la que se estiman los escurrimientos.

De la gráfica 4, se puede concluir que las subcuencas 31, 21 y 41 tienen menor

capacidad para retener agua que el resto de las subcuencas. Por el contrario, las

subcuencas que tienen mejores características para retener agua son las 64, 24 y 14.

Estas características son producto de las propiedades de los suelos (como textura) y

cobertura vegetal, principalmente.

Producción de sedimentos

En la gráfica de producción de sedimentos se observan dos grupos de resultados. El

primer grupo (74, 44, 34, 11, 41, 21 y 31) con valores entre 166 y 92 ton/ha y el

segundo grupo (64, 24, 14 y 54) con valores entre 0.02 y 6.3 ton/ha (ver gráfica 7).

Las subcuencas con mayor producción de sedimentos coinciden con las subcuencas

que presentan mayor escurrimiento y menor percolación, pero en diferente orden (31,

41 y 21). De igual manera, las subcuencas con menor producción de sedimentos

coinciden con las subcuencas de menor escurrimiento (64, 14 y 24) y mayor

percolación.

Page 137: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

123

Los valores más altos de producción de sedimentos son: 165.72, 174.04 y 124.15

ton/ha y corresponden a las subcuencas 31, 21 y 41.

Figura 26. Producción de sedimentos de las subcuencas de la cuenca El Chuveje

Page 138: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

124

La producción de sedimentos se da cuando hay escurrimiento. El modelo estima la

producción de sedimentos en base a la ecuación de MUSLE. Esta ecuación usa la

cantidad de escurrimiento superficial para simular erosión y producción de

sedimentos para cada HRU:

Sed = 11.8 (Q suf * q peak * area HRU) ^0.56 * (K usle * C usle * P usle * LS

usle * CFRG)

• K usle - factor de erodabilidad. Fórmula para calcular el factor de

erodabilidad cuando el cieno y arena forman un 70% del tamaño de la

partícula. Usa el contenido de materia orgánica y permeabilidad en su fórmula

• C usle - factor de cobertura y manejo. Disminución de la fuerza erosiva de las

gotas de lluvia debido a la intercepción del dosel y hojarasca

• P usle - factor de prácticas de soporte. Efecto de las actividades como terrazas

o agricultura

• LS usle - factor de topografía. Es el radio de pérdida del suelo

• C FRG - factor de fragmento tosco – granular

El suelo desprendido por el golpe de las gotas de lluvia y fricción del agua por

escorrentía es transportado a los canales de drenaje y sacado de la cuenca o

despositados en el cauce.

El grupo de subcuencas con altos valores de producción de sedimentos ( 31, 41, 21,

11, 34, 44 y 74) están formadas mayormente o totalmente por luvisol crómico, luvisol

órtico y litosol; y las de menor producción de sedimentos, por regosol eútrico y

fluvisol eútrico. Dependiendo del tipo de suelo varía el contenido de arena y limo y

por ende el factor de erodabilidad.

Page 139: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

125

Producción de Sedimentos, Conductividad Hidráulica y

Edafología

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

64 24 14 74 54 44 34 11 41 21 31

No. Subcuencas

ton

/ha

0

20

40

60

80

100

120

%

Lc+Lo+I Re+Je P. Sed (ton/ha)

Gráfica 7. Producción de sedimentos y edafología de las subcuencas de la cuenca

El Chuveje

• Lc+Lo+I: Luvisol crómico + luvisol órtico + litosol

• Re + Je: Regosol eútrico + fluvisol eútrico

• P.Sed.: Producción de sedimentos

Las subcuencas de menor producción de sedimentos están dominadas por bosques de

robles. Sin embargo, las subcuencas 74 y 44, de alta producción de sedimentos,

también están dominadas por bosques de robles, pero están formadas por otro tipo de

suelo (luvisol crómico, órtico y litosol).

Los porcentajes de cobertura o intercepción no presentan un patrón de

comportamiento relacionado con la producción de sedimentos. Sin embargo, las

subcuencas de mayor producción de sedimentos (31, 21, 41, 11, 34 y 44) presentaron

mayores porcentajes de cobertura, excepto en el caso de la subcuenca 74, que

presentó bajo porcentaje de cobertura.

Page 140: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

126

Producción de sedimentos, Porcentaje de Cobertura y

Cobertura Vegetal De Las Subcuencas De La Cuenca El

Chuveje

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

64 24 14 74 54 44 34 11 41 21 31

No. Subcuencas

0

50

100

150

200

ton

/ha

Agricultura Pastizal Bosque

Bosque roble P. Sed (ton/ha) Porcentaje Cobertura

Gráfica 8. Producción de sedimentos y cobertura vegetal de las subcuencas de la cuenca El Chuveje.

P. Sed: Producción de sedimentos

A pesar que la subcuenca 74 tiene mayor porcentaje de composición de bosque de

roble (95.93%) que la subcuenca 44 (78.32%), la primera presentó mayor producción

de sedimentos. Se infiere que la razón de este resultado puede ser por la mayor

pendiente de la subcuenca 74.

De igual manera, las subcuencas 74 y 44 presentaron mayores valores de producción

de sedimentos que las subcuencas 34 y 11, aunque en las primeras dominaban los

bosques de robles. Nuevamente, las pendientes de las primeras son mayores.

Las subcuencas con menor producción de sedimentos y escurrimientos son las que

presentaron mayor percolación, ubicadas en la parte baja de la cuenca El Chuveje y

con menores elevaciones.

Page 141: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

127

Pérdidas por transmisión

Las subcuencas que presentaron mayores pérdidas por transmisión son las 31, 34 y 21

con valores de: 85.63, 74.86 y 72.86 mm de agua. Las que presentaron menores

pérdidas por transmisión son las 24, 54 y 14 con valores de 25.65, 26.81 y 27.92 mm

de agua.

Las pérdidas por transmisión se dan en arroyos efímeros o intermitentes donde la

contribución de agua subterránea ocurre sólo en ciertos períodos del año o nunca. La

clasificación de un arroyo como efímero o intermitente depende la contribución de

agua subterránea que recibe el arroyo. Durante períodos en los que los arroyos no

reciben contribución de agua subterránea, se dan las pérdidas del canal vía

transmisión a través de los lados y fondo del canal.

SWAT usa el método de Lane para estimar las pérdidas por transmisión. En este

método, las pérdidas por transmisión son función de la anchura y longitud del canal y

de la duración de flujo. Las abstracciones o pérdidas por transmisión reducen el

escurrimiento a medida que el flujo viaja arroyo abajo. El pico de escurrimiento y el

escurrimiento son ajustados después de haber calculados las pérdidas por transmisión.

La fórmula utilizada es la siguiente:

Tloss = Kch * TT * Pch* Lch

• T loss – pérdidas por transmisión del canal (m3)

• Kch – conductividad hidráulica efectiva del canal alluvium

• TT – velocidad de flujo (mm/hr)

• Pch – perímetro mojado (m)

• Lch- longitud del canal (km)

Se asume que las pérdidas por transmisión del escurrimiento percolan en los acuíferos

someros.

Page 142: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

128

Figura 27. Pérdidas por transmisión de las subcuencas de la cuenca El Chuveje

Las subcuencas de mayores pérdidas por transmisión coinciden con las subcuencas de

mayor escurrimiento, mayor elevación media y precipitación. Estas subcuencas se

caracterizan por la combinación de suelo luvisol crómico, luvisol órtico y litosol y por

Page 143: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

129

cobertura vegetal variada: bosques de robles, pastizales y cultivos agrícolas. Lo que

menos predominan son los bosques de roble. En lo que respecta a la pendiente, estas

subcuencas tienen de las pendientes más bajas.

Producción de agua

Las subcuencas de mayor producción de agua son las que contribuyen con mayor

flujo de agua al canal principal durante el paso del tiempo, producto de los

escurrimientos, flujo lateral y aporte de agua subterránea.

El modelo estima la producción de agua mediante la siguiente fórmula:

P. Agua = Esc + Fl. Lateral + Ap. Sub - P. Trans – Abst. Lagos

• P. agua - total de agua que deja la HRU y entra al canal principal durante el

paso del tiempo (1 día)

• Esc.: escurrimiento

• Fl. Lateral: flujo lateral

• Ap. Sub. - umbral del nivel de agua en un acuífero somero para el flujo base

• P. Trans. - pérdidas por transmisión

• Abst. Lagos - abstracciones de lagos

Como se puede observar en la fórmula, la producción de agua depende de la cantidad

de agua que escurre, fluye lateralmente, aporte de agua subterráneo, pérdidas por

transmisión y abstracciones de arroyos.

Las subcuencas con mayor producción de agua son: 31, 21 y 41. Estas subcuencas

coinciden con las de mayor escurrimiento, pérdidas por transmisión, precipitación

promedio y menor percolación (ver figura 28).

La producción de agua es mayor que los escurrimientos para todas las subcuencas

excepto para las subcuencas 34, 21 y 31. En las subcuencas en las que producción de

Page 144: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

130

agua es mayor que el escurrimiento, hay también aporte de flujo lateral y agua

subterránea.

Figura 28. Producción de agua de las subcuencas de la cuenca El Chuveje

Page 145: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

131

Descarga del canal de salida

El canal de salida de la cuenca El Chuveje se encuentra en la subcuenca 54, canal 54.

La descarga a la salida de la cuenca El Chuveje es de 1572.96 m3/día.

Figura 29. Descarga de los ríos de la cuenca El Chuveje

Page 146: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

132

Los segmentos de ríos de las subcuencas de la parte baja de la cuenca El Chuveje, son

los que mayor volumen de agua descargan como resultado de los aportes de los

segmentos de ríos cuenca arriba.

El segmento 64 es el de menor longitud y se encuentra en la subcuenca más pequeña;

sin embargo, aporta la mayor cantidad de agua, 11249.28 m3/día, al canal 54 producto

de los aportes de los afluentes 14 y 74.

3.5.3. Efectos de los cambios de cobertura vegetal y uso de suelo en la respuesta

hidrológica de las subcuenca de la cuenca El Chuveje

Se realizaron cambios de cobertura vegetal en base a la tendencias de cambios de

cobertura y uso de suelo (SEMARNAT, 2002 e INE, 2002) y consideraciones como

las pendientes. En otros casos, se hicieron cambios hipotéticos y poco probables con

el fin de comparar el impacto.

Los cambios se realizaron para las subcuencas seleccionadas como prioritarias

preliminarmente según la simulación base (coverage NALC), procurando afectar una

subcuenca a la vez, para así poder comparar el impacto en la respuesta hidrológica de

cada subcuenca. Finalmente, se calculó el cambio porcentual entre la simulación base

y las simulaciones resultantes de los cambios de cobertura.

Para calcular el cambio porcentual de las simulaciones de área quemada se usó como

simulación base la del coverage de cobertura y uso de suelo según la clasificación

MRLC tal y como se describió en la metodología. Un breve análisis de las diferencia

entre ambas simulaciones se presenta en el anexo 10.

Los cambios de cobertura realizados en ambas cuencas (El Chuveje y Arroyo Real) se

listan en la tabla 22:

Page 147: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

133

Tabla 22. Listado y abreviaciones de los cambios de cobertura y uso de suelo

realizados a las cuencas El Chuveje y Arroyo Real

Cambios en la cobertura y uso de suelo

Vegetación

Inicial Final Abreviación

Bosque Agricultura B->Ag

Bosque Pastizal B->Pa

Bosque Urbana B->Ur

Bosque Quemada B->Q

Bosque de roble Agricultura Br->Ag

Bosque de roble Pastizal Br->Pa

Bosque de roble Urbana Br->Ur

Bosque de roble Quemada Br->Q

Pastizal Bosque Pa->B

Pastizal Bosque de roble Pa->Br

Pastizal Agricultura Pa->Ag

Agricultura Bosque Ag->B

Agricultura Bosque de roble Ag->Br

Los resultados de los cambios de cobertura realizados a las subcuencas seleccionadas,

preliminarte, como prioritarias (14, 24, 64, 21, 31 y 41), en base a los resultados de la

simulación con el coverage NALC, se presentan en formato de gráficas. La tabla de

resultados se encuentra en el anexo 8 para la cuenca El Chuveje y en el anexo 9 para

la cuenca Arroyo Real.

Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la subucenca

14 – El Chuveje

En esta subcuenca, la evapotranspiración y descarga del canal de salida se mantienen

más o menos constantes con los cambios de cobertura.

Page 148: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

134

Los cambios porcentuales de producción de sedimentos son mayores que los de

escurrimientos y pérdidas por transmisión. A la vez, los cambios porcentuales de

estas tres variables (escurrimientos, producción de sedimentos y pérdidas por

transmisión) son mayores que los de percolación y producción de agua. Esta

diferencia es más notoria para los cambios de bosques de robles a agricultura, pastizal

y urbana (ver gráfica 9).

Br->Ag

Br->Pa

Br->Ur

Pa->BPa->Br

Br->QBr2->Q

Ks (m

m/hr)CN

Cober (%

)

Perc. (%)

Esc. (%)

ET (%)

P.Transm. (%)

P. A

gua (%

)

P. S

ed (%

)

Desc. Canal Sal. (%

)

área aprox cambiada

(%)

-200

-150

-100

-50

0

50

100

C.C

ob

Respuesta hidrológica ante los cambios de cobertura de la

subcuenca 14 - El Chuveje

Gráfica 9. Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la

subcuenca 14. El Chuveje.

La clave de las abreviaciones de las gráficas que se presentan en esta sección se

presenta a continuación:

• Área aprox. Cambiada: área aproximada de cambio de cobertura

• Desc. Canal sal.: descarga del canal de salida

• P. Sed: producción de sedimentos

• P. Agua: producción de agua

• P. Transm: pérdidas por transmisión

Page 149: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

135

• ET: evapotranspiración

• Esc: escurrimiento superficial

• Perc: percolación

• Cober: porcentaje de cobertura o área de intercepción

• CN: número de curva

• Ks: conductividad hidráulica

La subcuenca 14 presentó uno de los más altos cambios porcentuales de percolación,

17.47%, para el cambio de bosque de roble a urbana, agricultura y pastizal, en un

porcentaje de área cambiado entre el 32 y 35 %.

El segundo y tercer cambio porcentual más alto de producción de agua se registró en

esta misma subcuenca (14) con valores de -14.17% y -11.19%, en un porcentaje de

área cambiada de 34.78% y 32.97%, con el cambio de bosque de roble a agricultura y

urbana, respectivamente.

En comparación con las otras subcuencas, esta subcuenca (14) presentó los mayores

cambios porcentuales de escurrimiento, pérdidas por transmisión y producción de

sedimentos con los cambios de cobertura de bosques de robles a urbana, agricultura y

pastizal.

El impacto del cambio de bosque de roble a pastizal es mayor que el inverso, pero el

porcentaje de área del primer cambio de cobertura (32.51%) también fue mayor que el

segundo (12.75%)

De los cambios realizados en esta subcuenca, el que mayor impacto registró fue el de

bosque de roble a urbana, seguido del de bosque de roble a agricultura y pastizal.

El impacto de pastizales a bosques de robles es ligeramente mayor que a bosques.

La respuesta hidrológica del cambio a área quemada, con respecto a los demás

cambios de cobertura realizados, varió según la variable de respuesta hidrológica.

Page 150: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

136

Para la percolación, el cambio a urbana tuvo mayor impacto, seguido del cambio a

área quemada. Para la evapotranspiración el cambio a quemada fue mayor. Para el

escurrimiento, producción de sedimentos, pérdidas por transmisión y producción de

agua, el cambio a quemada fue el de menor impacto.

Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la subucenca

64 – El Chuveje

Por su pequeña extensión superficial, en esta subcuenca todos los cambios realizados

fueron mayores del 76% del área total de la subcuenca dominada por bosques de

robles. Estos cambios tuvieron gran impacto en la percolación, escurrimiento,

pérdidas por transmisión y producción de sedimentos. No así, en la producción de

agua, evapotranspiración y descarga del canal de salida, que se mantienen más o

menos constantes con los cambios (ver gráfica 10).

Br->Ag

Br->Pa

Br->Ur

Br->Q

Ks (m

m/hr)CN

Cober (%)

Perc. (%)

Esc. (%

)

ET (%)

P.Transm

. (%)

P. Agua (%

)

P. Sed (%)

Desc. Cana

l Sal. (%)

área aprox cambiada

(%)

-400-350-300-250-200-150-100-50

0

50

100

C. C

ob.

Respuesta hidrológica ante los cambios de cobertura

de la subcuenca 64 - El Chuveje

Gráfica 10. Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la

subcuenca 64. El Chuveje

Page 151: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

137

Los cambios porcentuales de escurrimientos, pérdidas por transmisión y producción

de sedimentos superan por mucho los de percolación. Esta diferencia indica una

mayor sensibilidad de las primeras variables ante los cambios de cobertura en esta

subcuenca.

El cambio de mayor impacto fue el de bosques de roble a urbana. Le siguen el

cambio a agricultura y pastizal

La respuesta hidrológica del cambio a área quemada, en comparación a los otros

cambios de cobertura realizados, varió según la variable de respuesta hidrológica.

Para la percolación, el cambio a área quemada superó al de pastizales. Para el

escurrimiento, fue el cambio de menor impacto. Para la evapotranspiración, superó el

impacto del cambio a agricultura y pastizales.

Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la subcuenca

24 – El Chuveje

En esta subcuenca, la evapotranspiración y descarga del canal de salida se mantienen

más o menos constantes con los cambios de cobertura.

Los cambios porcentuales de producción de sedimentos superan a los de

escurrimientos y pérdidas por transmisión, siendo más notable la diferencia para los

cambios de bosques de robles a urbana y pastizal. A la vez, los resultados de

escurrimientos y pérdidas por transmisión son 5 veces mayores (valor absoluto) que

los de producción de agua y percolación; indicando mayor sensibilidad de estas

variables ante los cambios de cobertura.

Page 152: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

138

Br->Pa

Br->Ur

Pa->B

Pa->Br

Br->Q

Ks (m

m/hr)CN

Cober (%

)

Perc. (%)

Esc. (%

)

ET (%)

P.Transm

. (%

)

P. A

gua (%)

P. S

ed (%

)

Desc. Canal Sal. (%

)

área aprox cambiada

(%)

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

C.C

ob

Respuesta hidrológica ante los cambios de cobertura de la

subcuenca 24 - El Chuveje

Gráfica 11. Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la

subcuenca 24. El Chuveje.

Se observa mayor impacto de bosques de robles a urbana, agricultura y pastizales, en

orden descendente. Se observa menor impacto al cambiar de pastizal a bosques o

bosques de robles; aunque con un 12.21% y 12.66% de área reforestada en

comparación con un 445.77% de áreas talada.

El cambio de pastizal a bosque de roble es ligeramente mayor que el cambio de

pastizal a bosque.

La respuesta hidrológica de los cambios de cobertura a áreas quemadas, en

comparación con los otros cambios de cobertura realizados, varió según la respuesta

de variable hidrológica. Para la percolación y evapotranspiración, el cambio a área

quemada fue el de menor impacto. Para el escurrimiento, producción de sedimentos,

pédidas por transmisión y producción de agua el cambio a área quemada tuvo mayor

impacto.

Page 153: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

139

Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la subucenca

21 – El Chuveje

Ante los cambios de cobertura, la evapotranspiración presentó ligera variación. De

igual manera sucedió para la descarga del canal de salida. El mayor cambio

porcentual para esta última variable fue de 2.43%, para el cambio de pastizal a bosque

de roble en un área de 24.88%. Este cambio de cobertura también registró el mayor

cambio porcentual de percolación con un valor de -23.35%.

La percolación presentó cambios porcentuales ligeramente superiores, en magnitud, a

los de escurrimientos, pérdidas por transmisión y producción de sedimentos y

producción de agua.

B->AgB->PaPa->AgBr->AgBr->PaAg->BAg->BrPa->BPa->BrB->QBr->Q

Ks (mm/hr)CN

Cober (%

)

Perc. (%

)

Esc. (%)

ET (%)

P.Transm. (%

)

P. Agua (%)

P. Sed (%)

Desc. Canal Sal. (%)

área aprox cambiada (%)

-40

-20

0

20

40

60

80

100

C. C

ob

Respuesta hidrológica ante los cambios de cobertura de la

subcuenca 21 - El Chuveje

Gráfica 12. Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la

subcuenca 21. El Chuveje.

Page 154: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

140

Los cambios de bosques de robles presentaron mayor impacto que los de bosques, aún

cuando los porcentajes de áreas cambiados de bosques de robles fueron menores que

los de bosques.

Los bosques de robles presentan mayor impacto al cambio a agricultura, pastizales y

quemadas.

En el caso de los bosques, la respuesta hidrológica ante los cambios de cobertura,

varió según la cobertura cambiada y la variable hidrológica de respuesta. Para

percolación y evapotranspiración, el cambio de cobertura de mayor impacto fue a área

quemada. Le sigue el cambio a agricultura y por último a pastizales. Para el

escurrimiento, producción de sedimentos, pérdidas por transmisión y producción de

agua, el cambio de cobertura de mayor impacto fue a agricultura, seguido de área

quemada y finalmente a pastizales.

A diferencia de lo observado en las otras subcuencas, la reforestación de pastizal a

bosque (24.30% área) tiene mayor impacto que la conversión de bosque a pastizal

(24.33%), aún considerando que el porcentaje de área de cambio a bosque es

ligeramente menor.

En el caso de la reforestación de terrenos agrícolas, el impacto fue menor, pero el área

de reforestación fue aproximadamente del 4.00% y la conversión de bosque a terreno

agrícola fue de 24.21%.

La reforestación de pastizales a bosque de roble, tuvo mayor impacto que el cambio

de cobertura inverso, pero el porcentaje de área cambiado también fue mayor (24.08%

contra 9.83%). En el caso de la reforestación de terrenos agrícolas a bosques de

robles, el impacto fue menor, pero también el porcentaje de área cambiado.

Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la subcuenca

31. El Chuveje

En la subcuenca 31, se realizaron cambios en dos áreas de bosques y en dos áreas

agrícolas.

Page 155: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

141

La evapotranspiración presentó una ligera variabilidad. El cambio porcentual mayor

fue de -0.89% para el cambio de agricultura a bosque de roble.

Aunque la variabilidad de los resultados de la descarga del canal es ligera, esta

subcuenca presentó entre los más altos cambios porcentuales de esta variable en

comparación con las otras subcuencas. El más alto cambio porcentual de descarga del

canal registrado para esta subcuenca fue de 1.54%, con el cambio de agricultura a

bosque de roble.

B->Ag

B2->Ag

B2->Pa

Ag->B

Ag->Br

B2->Q

Ks (mm/hr)CN

Cober (%

)

Perc. (%

)

Esc. (%)

ET (%)

P.Transm. (%

)

P. Agua (%)

P. Sed (%)

Desc. Canal Sal. (%)

área aprox cambiada (%)

-20

0

20

40

60

80

100

C.C

ob.

Respuesta hidrológia ante los cambios de cobertura de la

subcuenca 31 - El Chuveje

Gráfica 13. Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la

subcuenca 31. El Chuveje

Esta subcuenca presentó uno de los cambios porcentuales de percolación más altos, -

15.92% en un 13.60% de área cambiado de agricultura a bosque roble. Este fue el

cambio de cobertura que mayor impacto presentó. Además, fue mayor que el cambio

a bosque.

Page 156: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

142

Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la subcuenca

41. El Chuveje

En esta subcuenca se dieron cambios porcentuales de -2.26%,-1.87% y -1.60% en la

descarga del canal salida. Resultados que se perfilan entre los más altos obtenidos.

La evapotranspiración presentó ligera variabilidad al igual que en las subcuencas 31,

21 y 64. Pero en esta subcuenca se registró el mayor cambio porcentual de

evapotranspiración, que fue de tan sólo 1.21%, para el cambio de bosque a área

quemada.

B->Ag

B->Pa

Pa->Ag

Br->Ag

Br->Pa

Ag->B

Ag->BrPa->BPa->BrB->QB->Q

Ks (m

m/hr)CN

Cober (%

)

Perc. (%

)

Esc. (%)

ET (%)

P.Transm. (%)

P. Agua (%

)

P. Sed (%

)

Desc. Canal Sal. (%)

área aprox cambiada (%)

-20

0

20

40

60

80

100C

. C

ob

Respuesta hidrológica ante los cambios de cobertura

vegetal de la subcuenca 41 - El Chuveje

Gráfica 14. Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la

subcuenca 41. El Chuveje

Otros cambios realizados que tuvieron gran impacto fueron el de bosque de roble a

agricultura, a pastizales y bosque a agricultura.

Page 157: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

143

El impacto de los cambios realizados a la cobertura de bosques de robles fue mayor

en comparación a los de bosques, excepto para el cambio a áreas quemadas. Pero

cabe mencionar que la superficie de bosque quemada fue mayor (19.63%) que la de

bosque de roble (9.79%).

Las reforestaciones tuvieron menos impacto que los procesos de conversión de áreas a

agricultura o pastizales, pero las áreas reforestadas fueron considerablemente

menores.

La respuesta de los cambios de cobertura a áreas quemadas, en comparación con los

otros cambios de cobertura realizados, varió según la variable de respuesta

hidrológica y según si la cobertura era bosque o bosque de roble.

Con los bosques de robles y para las variables todas las variables (percolación,

escurrimientos, producción de sedimentos, pérdidas por transmisión y producción de

agua) el cambio de cobetura de mayor impacto fue a agricultura, seguido de a

quemadas y por último a pastizales. Para la evapotranspiración el cambio de mayor

impacto fue a área quemada.

Para los bosques, el cambio de cobertura a área quemada tuvo mayor impacto que los

otros cambios realizados, en todas las variables de respuesta hidrológica.

3.6. Resultados modelación hidrológica de la cuenca Arroyo Real

3.6.1. Simulación base

El modelo SWAT dividió la cuenca Arroyo Real en 17 subcuencas, a las que le asignó

un número único de identificación y para las que realizó el cálculo de las variables de

respuesta hidrológicas: precipitación, percolación, escurrimiento, pérdidas por

transmisión, producción de agua, producción de sedimentos y descarga del canal de

salida.

Page 158: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

144

La delineación y discretización de la cuenca Arroyo Real se realizó en base al grid de

dirección de flujo, grid de acumulación de flujo, DEM y señalando la salida de la

cuenca. El modelo SWAT discretizó la cuenca Arroyo Real en 17 subcuencas de un

área mínima de contribución asignada a 886 ha (6.2% de la cuenca). Cada subcuenca

está identificada por un número único asignado por el modelo SWAT. El número de

segmentos de ríos resultantes es de 10 y cada uno está identificado por un número que

coincide con el de la subcuenca en el que se encuentren (ver figura 30)

Figura 30. Modelo de elevación digital y subcuencas de la cuenca Arroyo Real

Page 159: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

145

Características como pendiente media, extensión superficial y elevación media de

cada subcuenca se resumen en el anexo 9.

La subcuenca 64, es la subcuenca de mayor extensión superficial con 40.75 km2,

mayor pendiente media y mayor elevación media. Esta subcuenca también coincide,

por su extensión, en poseer el río de máxima longitud.

Las subcuenca con mayor valor de elevación media es la 61 con 1,661.82 m. Le

siguen en valor las subcuencas 64 y 21. El valor mínimo de elevación media lo posee

la subcuenca 14 con un valor de 827.50 m.

Por otro parte, las subcuencas de mayor pendiente media son las 64, 61 y 51 con

valores de 43.70%, 40.35% y 40.05%. Los menores valores de pendientes medias les

corresponden a las subcuencas 94 y 14 (12.89% y 13.89%).

La cuenca Arroyo Real se caracteriza por 7 combinaciones de suelos diferentes.

Todas las subcuencas están conformadas por 2 y hasta 5 combinaciones, excepto la

subcuenca 11 que está formada en su totalidad por regosol eútrico y fluvisol eútrico.

Las subcuencas 54, 84 y 14 están dominadas por esta combinación de suelo. Las

otras subcuencas están dominadas por otras combinaciones: 114 y 104, por litosol y

rendzina; 94, por regosol calcárico y las subcuencas 41, 51, 44 y 21, por luvisol

crómico, rendzina y litosol (ver figura 31). La composición edafológica de las

subcuencas se resume en la tabla 23.

Las combinaciones de suelos asignados por el modelo SWAT a cada subcuenca se

listan en la tabla 24.

La cobertura vegetal de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real varía en su

composición como se muestra en la tabla 25.

Page 160: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

146

Tabla 23. Porcentaje de composición de combinaciones de suelos de las

subcuencas de la cuenca Arroyo Real

% de composición

Subcuenca Bk I+E2 I+E3 Lc+Lo+I Lc+E+I Rc Re+Je

11 100.00

14 17.92 82.08

21 0.44 61.83 0.03 37.70

24 42.37 57.63

31 54.52 45.48

34 50.37 49.37 0.26

41 0.06 5.95 82.51 9.61 1.87

44 61.61 0.38 38.01

51 63.05 36.95

54 0.04 99.96

61 100.00

64 50.30 17.37 32.33

74 46.26 0.64 30.42 22.69

84 3.31 4.44 92.26

94 72.62 27.38

104 16.36 72.69 10.95

114 99.95 0.05

• Bk: cambisol cálcico

• I+E2: litosol y rendzina de textura media limosa

• I+E3: litosol y rendzina de textura fina o arcillosa

• Lc+Lo+I: luvisol crómico, luvisol órtico y litosol

• Lc+E+I: luvisol crómico, rendzina y listosol

• Rc: regosol cálcarico

• Re+Je: regosol eútrico y fluvisol eútrico

Page 161: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

147

Figura 31. Edafología de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real

Page 162: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

148

Tabla 24. Características de suelo asignados por AGWA a las subcuencas de la

cuenca Arroyo Real.

#Subc. Suelo ID

(SNUM) Suelos Textura

14 6307 Regosol eútrico y fluvisol eútrico Fina

104 4509 Litosol y rendzina Fina

31 4509 Litosol y rendzina Fina

34 4509 Litosol y rendzina Fina

74 4509 Litosol y rendzina Fina

11 6307 Regosol eútrico y fluvisol eútrico Fina

24 6307 Regosol eútrico y fluvisol eútrico Fina

41 6707 Luvisol crómico, rendzina y litosol Fina

54 6307 Regosol eútrico y fluvisol eútrico Fina

21 6707 Luvisol crómico, rendzina y litosol Fina

51 6707 Luvisol crómico, rendzina y litosol Fina

61 6706 Luvisol crómico, luvisol órtico y litosol Fina

64 6706 Luvisol crómico, luvisol órtico y litosol Fina

114 4509 Litosol y rendzina Fina

84 6307 Regosol eútrico y fluvisol eútrico Fina

44 6707 Luvisol crómico, rendzina y litosol Fina

94 3553 Regosol calcárico Fina

• # Subc: número de subcuenca

• Suelo ID (SNUM): # identificación de suelo según la FAO; unidad

numérica de mapeo de la FAO (FAO mapping unit number); código

secuencial, único para cada unidad de mapa de suelo

Page 163: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

149

Tabla 25. Porcentaje de composición de vegetación las subcuencas de la cuenca

Arroyo Real

No. % de composición

Subcuenca Agricultura Pastizal Bosque

Bosque

roble

11 16.82 83.18

14 89.81 10.19

21 17.55 47.21 35.24

24 81.84 18.16

31 3.00 0.93 30.99 65.64

34 4.24 68.89 26.87

41 8.95 67.88 23.17

44 18.56 51.95 29.49

51 0.39 29.94 74.67

54 60.60 39.40

61 7.98 92.02

64 4.96 10.11 12.31 72.61

74 21.12 68.25 10.63

84 41.24 58.76

94 51.71 48.29

104 16.04 81.58 2.37

114 0.54 84.85 14.61

Varias subcuencas se encuentran dominadas por bosques de robles (61, 64, 51 y 31).

Otras están dominadas por agricultura (14 y 24) o bosques (11, 41, 74, 104 y 114).

Los pastizales ocupan pequeñas áreas en todas las subcuencas, máximo un 10% de

área.

Page 164: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

150

Figura 32. Vegetación de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real adaptada a la

clasificación North American Land Cover Characterization (NALC)

3.6.2. Resultados de la simulación base de la cuenca Arroyo Real

Precipitación

El valor máximo de precipitación lo registró la subcuenca 61 con 833.57 mm de agua.

Las subcuencas con los valores de precipitación más altos fueron la 64 y 21, con

valores de 810.72 y 800.03 mm. El valor mínimo es de 762.52 mm de agua en la

subcuenca 14.

Page 165: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

151

Figura 33. Precipitación de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real

Las subcuencas que presentaron mayor precipitación también presentaron mayor

elevación media. Esta diferencia se debe a la diferencia de elevación, parámetro que

se utilizó en la generación de la precipitación en la cuenca.

Page 166: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

152

Precipitación y Elevación De Las Subcuencas De La

Cuenca Arroyo Real

760

780

800

820

840

860

880

64 24 14 74 54 44 34 11 41 21 31

No. Subcuenca

mm

0

500

1000

1500

2000

2500

m

Elevación (m) (m) Pcp (mm)

Gráfica 15. Precipitación y elevación de las subcuenca de la cuenca Arroyo Real

Pcp: Precipitación

Es importante mencionar que no hay mayor variabilidad entre los volúmenes de

precipitación de cada subcuenca. El cambio porcentual entre el valor máximo y

mínimo de precipitación fue de 8.5%.

Evapotranspiración

Los resultados de evapotranspiración dividen las subcuencas en dos grupos. Las

subcuencas 114, 104, 74, 34 y 31, con los menores valores de evapotranspiración

entre 300 y 312 mm. El resto de las subcuencas (61, 54, 64, 51, 11, 21, 44, 84, 94, 41,

14, 24) presentaron los mayores valores de evapotranspiración entre 415 y 466 mm de

agua.

Las subcuenca con mayor evapotranspiración es la 54 con 465.46 mm. Le siguen en

valor, las subcuencas 61 y 11 con 462.89 y 462.63 mm de agua, respectivamente. Las

Page 167: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

153

subcuencas con menor evapotranspiración fueron: 34 (306.94 mm), 31 (311.10%), 74

(304.86 mm), 104 (303.57 mm) y 114 (302.97 mm).

En cuanto a la composición de cobertura vegetal de las subcuencas de mayor

evapotranspiración, la subcuenca 54 está dominada bosques (60.60%) y tiene un

composición considerable de bosques de robles (39.40 %). Las subcuencas 61, está

dominada por bosques de robles (92.02%) y tiene un baja composición de pastizales

(7.98%). La subcuenca 11 está dominada por bosques (83.18%) de bosques, pero

también tiene cobertura agrícola (16.82%). Como se pude observar, estas tres

subcuencas están dominadas por vegetación de bosques, sin embargo presentan

ciertas variaciones en su cobertura vegetal y uso de suelo.

Evapotranspiración, Porcentaje de Cobertura y

Cobertura Vegetal De Las Subcuencas De La Cuenca

Arroyo Real

0

100

200

300

400

500

31 114 34 104 74 61 54 64 51 11 21 44 84 94 41 14 24

No. Subcuencas

mm

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Agricultura Pastizal Bosque

Bosque roble ET (mm) Porcentaje Cobertura

Gráfica 16. Evapotranspiración y cobertrura vegetal de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real

E.T.: evapotranspiración

En lo que se refiere a la composición de cobertura vegetal de las subcuenca de menor

evapotranspiración, la subcuenca 34 está dominada por bosques (68.89%) y también

Page 168: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

154

tiene en su composición bosques de robles (26.87%). La subcuenca 31 está dominada

por bosque de robles (65.64%), pero también está compuesta de bosques (30.99%).

La subcuenca 74 está dominada por bosques (68.25%), a la vez que se caracteriza por

bosques de robles (10.63%), y agricultura (21.12%). La subcuenca 104 está

dominada por bosques (81.58%) al igual que la subcuenca 114, (84.85%). Todas

estas subcuencas presentaron porcentajes bajos (< 5%) de composición de pastizales y

agricultura, excepto la subcuenca 74 y 114 que presentaron 21.12 % y 16.04 % de

cobertura agrícola.

Existen similitudes y diferencias en la cobertura y uso de suelo de las subcuencas con

mayor evapotranspiración. De igual manera, existen similitudes en la cobertura y uso

de suelo entre las subcuencas de mayor y menor elevación. Como se puede observar,

las subcuencas de menor evapotranspiración también están dominadas por bosques o

bosques de robles.

La gráfica de composición de cobertura vegetal y evapotranspiración (gráfica 16)

muestra que no existe una tendencia definitiva entre la cobertura vegetal y uso de

suelo y los resultados de evapotranspiración de las subcuencas. Las subcuencas de

mayor evapotranspiración presentan una cobertura vegetal variada. En algunas

predominan los bosques de robles y en otras los bosques. En otras predominan los

terrenos agrícolas. Sin embargo, se puede señalar que en la mayoría de las

subcuencas con menores valores de evapotranspiración predominan los bosques y casi

no hay cultivos agrícolas ni pastizales. En algunas con mayor evapotranspiración

predominan los cultivos agrícolas.

No existe una tendencia de comportamiento entre los resultados de evapotranspiración

y el porcentaje de cobertura de intercepción. Las subcuencas de mayor

evapotranspiración presentaron valores bajos, medios y altos de cobertura o área de

intercepción. Por ejemplo, las subcuencas 54 y 61 presentaron valores medio y bajo;

la 14, 84 y 24, altos; y la 11 medio alto.

Page 169: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

155

Figura 34. Evapotranspiración de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real

Algunas de las de las subcuencas de mayor evapotranspiración presentaron valores

bajos y medios de elevación y precipitación, exceptuando el caso de la subcuenca 61,

que presentó la mayor precipitación y elevación, y el segundo valor más alto de

evapotranspiración.

Como se mencionó anteriormente, la precipitación no presentó mayor variación, de

manera que no existe suficiente evidencia para inferir que las diferencias en la

evapotranspiración se deben principalmente a esta variable.

Page 170: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

156

Sin embargo se sugiere la influencia climatológica de la elevación, específicamente en

la temperatura, como una variable de influencia en los resultados de

evapotranspiración. Por supuesto, no se puede dejar de mencionar la influencia de la

cobertura vegetal que aunque muy variada, algunas de las subcuencas con mayor

evapotranspiración presentaron gran composición de cobertura vegetal agrícola.

Adicionalmente, se observa que los volúmenes de agua evapotranspirada superan los

escurrimientos en todas las subcuencas, comportamiento observado en la mayoría de

las cuencas (Neitsch, S.L. et al., 2002).

Percolación

La tendencia de comportamiento de la percolación es inversa a la de

evapotranspiración, es decir, las subcuencas de mayor percolación fueron las de

menor evapotranspiración. Este comportamiento se debe a que la evapotranspiración

es el mecanismo primario por medio del cual el modelo SWAT remueve agua. La

diferencia entre la precipitación y evapotranspiración da como el resultado el agua

para manejo y consumo humano (percolación, escurrimiento, riego, doméstico, etc.).

Por lo tanto, mientras más agua se evapora, menos agua está disponible para los otros

procesos, como el de percolación.

Las subcuencas con mayor volumen de percolación son: 31, 114 y 34, con valores de

427.78, 413.54 y 404.54 mm de agua, respectivamente. Le siguen en valor las

subcuencas 104 (389.75 mm) y 74 (376.49 mm). Por otro lado, las subcuencas 24,

14 y 41 presentaron los menores volúmenes de agua percolada (134.58, 135.40 y

171.71 mm de agua) (Ver figura 35).

Para comprender los resultados obtenidos es importante recordar que de la clase o tipo

de suelo, el modelo extrae parámetros como contenido de materia orgánica, contenido

de arcilla, limo y porosidad. Estos parámetros son utilizados directa o indirectamente

en los cálculos de la percolación. Adicionalmente, de la textura de las combinaciones

de suelos, el modelo AGWA-SWAT obtiene el parámetro de conductividad hidráulica

utilizado directamente en los cálculos de percolación.

Page 171: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

157

Figura 35. Percolación de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real

Analizando la composición edafológica de las subcuencas se puede observar que las

subcuencas con mayor percolación están formadas mayormente de la combinación de

suelo litosol más rendzina de textura fina (arcilla) y presentaron los más altos valores

de conductividad hidráulica, que es la velocidad con la que el agua percola. (ver

gráfica 17)

Page 172: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

158

Percolación, Conductividad Hidráulica y Edafología De Las

Subcuencas De La Cuenca Arroyo Real

0.00

100.00

200.00

300.00

400.00

500.00

600.00

700.00

800.00

31 114 34 104 74 61 54 64 51 11 21 44 84 94 41 14 24

No. Subcuencas

0%

20%

40%

60%

80%

100%

BK I+E2 I+E3

Lc+Lo+I Lc+E+I Rc

Re+Je Perc (mm) Ks x 100 (mm/hr)

Gráfica 17. Percolación, conductividad hidráulica y edafología de las

subcuencas de la cuenca Arroyo Real

Bk: cambisol cálcico

Lc+Lo+I: Luvisol crómico + luvisol órtico + litosol

Lc+E+I: luvisol crómico+rendzina+litosol

Re + Je: Regosol eútrico + fluvisol eútrico

I+ E2: litosol+rendzina, textura media

I+E3: litosol+rendzina, textura fina

Rc: regosol calcárico

Perc: Percolación

Ks: Conductividad Hidráulica

De este conjunto de subcuencas, la subcuenca 114 y 104 son las que mayor valor de

conductividad hidráulica y mayor composición porcentual de litosol y rendzina de

textura fina (72.69 y 99.95%).de presentaron. La relación entre la conductividad

hiráulica y la percolación también queda demostrada en el punto de decaimiento de

ambas gráficas (ver gráfica 17).

Page 173: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

159

Ni la composición vegetal, pendiente, precipitación y elevación presentaron una

tendencia determinante en relación a los resultados de percolación de las subcuencas,

de cualquier modo, es interesante analizar estas características en términos de los

resultados obtenidos, considerando la influencia que normalmente pueden tener en la

percolación.

Las subcuencas de mayor percolación presentaron valores medios y bajos de

pendiente en relación al resto de las subcuencas. Estos valores van de 29.28% a

21.86%. La elevación de estas subcuencas fue de alta a baja, con valores entre

1,283.58 m y 919.97 m. El mismo comportamiento se presentó con la precipitación.

En los tres casos, el mayor valor para la subcuenca 31 y el menor para la 114, siendo

estas dos subucuencas las de mayor percolación.

En lo que a cobertura vegetal se refiere, las subcuencas de mayor percolación

presentaron altos porcentajes de composición de bosques (> 68%), excepto la

subcuenca 31, que presentó mayor porcentaje de composición de bosques de robles

(65.64%) y menor de bosques (30.99%). Estas subcuencas presentaron de los más

bajos porcentajes de composición agrícola en comparación con otras subcuencas,

excepto las subcuencas 74 y 104 (con porcentajes >15%).

Cabe mencionar que las dos subcuencas con menor percolación (14 y 24) están

dominadas por terrenos agrícolas (> 80%), sin embargo, la tercera subcuenca de

menor valor de percolación (41) está dominada por bosques en un 67.88%.

Estos resultados señalan un ligero patrón de la composición de cobertura vegetal, en

el que las subcuencas de mayor percolación, se caracterizan por mayor composición

de bosque; sin embargo, no se cumple en todos los casos.

Page 174: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

160

Percolación, Porcentaje de Cobertura y Cobertura Vegetal De

Las Subcuencas De La Cuenca Arroyo Real

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

31 114 34 104 74 61 54 64 51 11 21 44 84 94 41 14 24

No. Subcuencas

mm

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Agricultura Pastizal Bosque

Bosque roble Perc (mm) Porcentaje Cobertura

Gráfica 18. Percolación, porcentaje de cobertura y cobertura vegetal de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real

Perc: percolación

La combinación entre la velocidad de flujo, las características de retención de agua,

capacidad de agua disponible, capacidad de campo de los suelos y punto permanente

en que la planta se marchita son otras variables que hacen posible una mayor

percolación. Las caracterísitcas de capacidad de campo de suelos, capacidad de agua

disponible y punto permanente de marchitación dependen de la interacción planta

suelo. De manera que la vegetación, tiene influencia en la cantidad de agua que

percola. Sin embargo, el modelo AGWA-SWAT extrae la capacidad de agua

disponible del tipo, textura y porcentaje de composición de suelo.

En base a este análisis y para la modelación hidrológica de este estudio, realizada con

el programa AGWA-SWAT, se puede inferir que las características de mayor

influencia en la percolación son el tipo de suelo y la textura de suelo; más no se puede

descartar la influencia de la cobertura vegetal en los resultados obtenidos.

Page 175: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

161

Escurrimiento

Las subcuencas 94, 24 y 41 registraron los mayores valores de escurrimiento: 180.74,

176.33 y 170.20 mm de agua, respectivamente. Le siguen en valor las subcuencas 14

y 44. Cabe mencionar que estas subcuencas son las mismas que presentaron menor

percolación.

Figura 36. Escurrimiento de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real

Page 176: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

162

De las cinco subcuencas con mayor escurrimiento las subcuencas 14 y 94 presentaron

valores de pendientes y elevación de los más bajos. La subcuenca 24 presentó valores

medios, tanto para la pendiente como para la elevación. La subcuenca 41 presentó el

6to valor más alto de elevación (1,209.08 m) y la 44, el 7mo (mm). Además, la

subcuenca 44, presentó el 5to valor más alto de pendiente (32.84%).

Al igual que sucede con la elevación, no existe una tendencia definitiva de

comportamiento que relacione la precipitación de las subcuencas con los resultados de

escorrentía. Se puede observar que las subcuencas 41 y 44 presentaron valores

medios altos de precipitación; mientras la 24, 94 y 14, bajos.

Las subcuencas de mayor escurrimiento se caracterizan por una mayor composición

de suelo de regosol calcárico, regosol eútrico-fluvisol eútrico y luvisol crómico-

rendzina-litosol. Todos los suelos dominantes presentaron textura fina.

Escurrimiento, Número de Curva y Edafología De Las

Subcuencas De La Cuenca Arroyo Real

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

31 114 34 104 74 61 54 64 51 11 21 44 84 94 41 14 24

No. Subcuencas

0%

20%

40%

60%

80%

100%

BK I+E2 I+E3 Lc+Lo+I Lc+E+I

Rc Re+Je Esc S. (mm) CN

Gráfica 19. Escurrimiento, número de curva y edafología de las subcuencas de

la cuenca El Chuveje

Page 177: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

163

• Esc. S: escurrimiento superficial

• CN: Número de cura

• Bk: cambisol cálcico

• Lc+Lo+I: Luvisol crómico + luvisol órtico + litosol

• Lc+E+I: luvisol crómico+rendzina+litosol

• Re + Je: Regosol eútrico + fluvisol eútrico

• I+ E2: litosol+rendzina, textura media

• I+E3: litosol+rendzina, textura fina

• Rc: regosol calcárico

En base a los números de curva asignados a cada subcuenca, se puede inferir que la

combinación de suelo litosol-rendzina se caracteriza por un menor potencial de

escurrimiento que las otras combinaciones de suelos (regosol calcárico, regosol

eútrico-fluvisol eútrico y luvisol crómico-luvisol órtico- litosol) que componen la

cuenca Arroyo Real.

En cuanto a la vegetación de las subcuencas de mayor escurrimiento, las subcuenca

94 está formada por agricultura (51.71%) y bosques (48.29%); la 24, por agricultura

(81.84%), y bosque (18.16%) y la 41, por bosque (67.88%), bosques de roble

(23.17%) y agricultura (8.95%). Como se puede observar, las subcuencas 14, 24 y 94

presentaron altos porcentajes de compisicón agrícola; sin embargo, la subcuenca 41,

presentó bajo de porcentaje de composición agrícola (Ver gráfica 20).

El gráfico de área de intercepción o cobertura vegetal muestra un comportamiento

similar al del escurrimiento aunque con cierta variabilidad. Se observa que las

subcuencas con mayor escurrimiento, tienen mayor porcentaje de cobertura vegetal,

con algunas excepciones como es el caso de la subcuenca 41. Sin embargo, el modelo

AGWA-SWAT considera los efectos de la cobertura vegetal en el escurrimiento por

medio del número de curva.

Page 178: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

164

Escurrimiento, Porcentaje de Cobertura y Cobertura Vegetal De

Las Subcuencas De La Cuenca Arroyo Real

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

31 114 34 104 74 61 54 64 51 11 21 44 84 94 41 14 24

No. Subcuencas

mm

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Agricultura Pastizal Bosque

Bosque roble Esc S. (mm) Porcentaje Cobertura

Gráfica 20. Escurrimiento, porcentaje de cobertura y cobertura vegetal de las

subcuencas de la cuenca Arroyo Real

Esc. S.: escurrimiento

En base a lo expuesto y en base a los resultados y características de las subuencas, se

puedo inferir que el escurrimiento depende principalmente del tipo de suelo, su

textura y la cobertura vegetal.

Producción de Sedimentos

Los mayores valores de producción de sedimentos se registraron en las subcuencas

64, 51 y 61 con 111.71, 102.83 y 94.21 ton/ha. Los menores valores de producción de

sedimentos son 0.77, 1.57 y 1.78 ton/ha de agua para las subcuencas 14, 84, 24, 94 y

114 (ver figura 37).

Page 179: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

165

Figura 37. Producción de sedimentos de las subcuencas de la cuenca Arroyo

Real

En el caso de la cuenca Arroyo Real, las subcuencas de mayor producción de

sedimentos no son las mismas de mayor escurrimiento A pesar de esto, se puede

decir que ambas gráficas tienen una tendencia similar, con algunas excepciones como

para las subcuencas 94, 14 y 24. Estas tres subcuencas presentan los valores más

bajos de producción de sedimentos y de los más altos en escurrimiento.

Page 180: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

166

Escurrimiento y Producción de Sedimentos de Las Subcuencas de Arroyo

Real

0

50

100

150

200

31 114 34 104 74 61 54 64 51 11 21 44 84 94 41 14 24

No. Subcuenca

mm

0

20

40

60

80

100

120

ton

/ha

Esc S. (mm) P. Sed (ton/ha)

Gráfica 21. Escurrimiento y producción de sedimentos de las subcuencas de la

cuenca Arroyo Real

• Esc. S.: escurrimiento

• P. Sed: producción de sedimentos

Se puede inferir que estas diferencias se deben a que la producción de sedimentos

depende de varios factores considerados en la ecuación de MUSLE, ecuación que

utiliza el modelo AGWA-SWAT para estimar la producción de sedimentos. Algunos

de estos factores pueden ser: la topografía, contenido de arcilla, arena y limo, gránulos

de arena y cantidad de materia orgánica y cobertura, entre otros.

Analizando las diferentes variables que influyen en la producción de sedimentos, las

subcuencas 64, 51 y 61 poseen las mayores pendientes medias. La subcuenca 44

posee el quinto valor más alto de pendiente media y la 41 posee un valor de pendiente

intermedio.

Por otro lado, la subcuenca 61 y 64 presentaron los mayores valores de elevación. La

subcuenca 51 presentó el quinto valor más alto de elevación. Este comportamiento se

repite para la precipitación.

La subcuencas 61, 64, 21 y 51 poseen valores de escurrimientos medios, la subcuenca

41, el tercer valor más alto de escurrimiento; y la 44, el cuarto.

Page 181: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

167

No se observa un tendencia clara entre los porcentajes de cobertura (área de

intercepción) y escurrimiento con la producción de sedimentos, sin embargo, si con la

elevación y pendiente. No obstante, es importante tener presente que todas estas

variables tienen influencia en la producción de sedimentos y son consideradas por el

modelo para su estimación.

En cuanto al porcentaje de cobertura, las subcuencas 64, 61 y 51 presentaron bajos

porcentajes de cobertura. La subcuenca 41 presentó el 5to valor más alto de

porcentaje de cobertura. Las subcuencas 44 y 21 presentaron valores medios de

cobertura.

Producción de Sedimentos, Porcentaje de Cobertura y Cobertura

Vegetal De Las Subcuencas De La Cuenca Arroyo Real

0

20

40

60

80

100

120

31 114 34 104 74 61 54 64 51 11 21 44 84 94 41 14 24

No. Subcuencas

mm

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Agricultura Pastizal Bosque

Bosque roble P. Sed (ton/ha) Porcentaje Cobertura

Gráfica 22. Producción de sedimentos, porcentaje de cobertura y cobertura vegetal de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real

P.Sed: producción de sedimentos

Como se puede observar, hay mucha variablidad en la composición de cobertura

vegetal de las subcuencas y aunque no se observa una tendencia definitiva, las

subcuencas de mayor producción de sedimentos una composición de cobertura

vegetal parecida. Estas subcuencas, 64, 51 y 6,1 se encuentran dominadas por bosque

de roble en porcentajes arriba del 70%.

Page 182: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

168

Las otras subcuencas de alta producción de sedimentos, 21, 44 y 41 tienen una

composición de cobertura vegetal más variada, formada mayormente por bosque

(>45%) pero también por bosques de robles y agricultura.

De las subcuencas de más bajos valores de producción de sedimentos un grupo está

formado mayormente por bosque, pero otro por agricultura y un tercer grupo, por

ambas vegetaciones (dominando los bosques en este último grupo)

En la gráfica 23, se puede observar que las subcuencas de mayor producción de

sedimentos están formadas por las siguientes 2 combinaciones de suelos,

mayormente: luvisol crómico + luvisol órtico + litosol y luvisol crómico + rendzina y

litosol.

Producción de Sedimentos y Edafología De Las Subcuencas

De La Cuenca Arroyo Real

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

31 114 34 104 74 61 54 64 51 11 21 44 84 94 41 14 24

No. Subcuencas

0%

20%

40%

60%

80%

100%

BK I+E2 I+E3 Lc+Lo+I Lc+E+I Rc Re+Je P. Sed (ton/ha)

Gráfica 23. Producción de sedimentos y edafología de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real

• Bk: cambisol cálcico

• Lc+Lo+I: Luvisol crómico + luvisol órtico + litosol

• Lc+E+I: luvisol crómico+rendzina+litosol

• Re + Je: Regosol eútrico + fluvisol eútrico

• I+ E2: litosol+rendzina, textura media

Page 183: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

169

• I+E3: litosol+rendzina, textura fina

• Rc: regosol calcárico

• P.Sed: producción de sedimentos

Se infiere que las variables que influyen en la producción de sedimentos son el tipo y

textura de suelo, cobertura vegetal, pendiente, elevación y escurrimientos.

Pérdidas por transmisión

Las subcuencas con valores más altos de pérdidas por transmisión son 24, 94 y 14 con

valores de 117.65, 90.40 y 90.11 mm, respectivamente. Estas subcuencas coinciden

en ser las de mayores volúmenes de escurrimiento.

Las pérdidas por transmisión se dan solamente cuando hay escurrimiento. Las

pérdidas por transmisión es el agua que escurre por arroyos efímeros e intermitentes

(tributarios) de alta conductividad hidráulica efectiva. Las pérdidas por transmisión

de escurrimiento superficial se asumen percolan a acuíferos someros, de manera que

disminuyen el escurrimiento en la medida en que el flujo viaja río abajo.

La formación de estos arroyos efímeros e intermitentes dependerá del aporte de agua

subterránea que estos reciban en períodos de no lluvia. Otras variables que influyen

en la formación de cualquier río son la topografía y los escurrimientos, así como las

propiedades de los suelo. La cantidad de agua que una subcuenca pierde por

transmisión dependerá del escurrimiento y de las características de los canales como

longitud, pendiente, ancho y conductividad hidráulica.

Las subcuencas de mayores pérdidas por transmisión coinciden con las de mayor

escurrimiento y están formadas por las siguientes combinaciones de suelo: regosol

calcárico, regosol eútrico-fluvisol eútrico y luvisol crómico-rendzina-litosol. Todos

de textura fina.

Page 184: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

170

Figura 38. Pérdidas por transmisión de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real

Algunas subcuencas presentaron pendientes altas, 44 y 24, y otras bajas, 84, 14 y 94.

En cuanto a la elevación, algunas subcuencas presentaron bajos valores de elevación

(84, 94 y 14) y otras valores medios (44, 24 y 41). Ninguna de estas dos variables

muestra una tendencia que las relaciona con los resultados de pérdidas por

transmisión.

En base a los resultados obtenidos, no es posible inferir si alguna variable está

determinando los resultados de pérdidas por transmisión.

Page 185: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

171

Producción de Agua

Las subcuencas con mayor producción de agua, subcuencas que mayor cantidad de

agua aportan al flujo de los arroyos con el paso del tiempo, coinciden con las

subcuencas que presentan mayores volúmenes de percolación: 31,74, 34, 104 y 114.

Los valores van de 151.25 a 132.39 mm de agua (ver figura 39).

La producción de agua es resultado de la diferencia entre el escurrimiento superficial

más flujo lateral más el nivel de agua subterráneo menos las pérdidas por transmisión

y las abstracciones de los lagos (Producción agua = escurrimiento superficial + flujo

lateral + flujo agua subterránea – Pérdidas transmisión – abstracciones de lagos)

Podría esperarse que las subcuencas de mayor producción de agua coincidieran con

las de mayor escurrimiento, sin embargo sucede lo contrario (ver gráfica 24).

Page 186: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

172

Figura 39. Producción de agua de las subcuencas de la cuenca Arroyo Real.

Page 187: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

173

Escurrimiento, Pérdidas por Transmisión y Producción de Agua

de las Subcuencas de Arroyo Real

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

180.00

200.00

31 114 34 104 74 61 54 64 51 11 21 44 84 94 41 14 24

No. Subcuencas

mm

de A

gu

a

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

ton

/ha

Esc S. (mm) P.Transm. (mm) P. Agua (mm)

Gráfica 24. Escurrimiento, pérdidas por transmisión y producción de agua de

las subcuencas de la cuenca Arroyo Real

En la gráfica 24, se confirma que estas subcuencas coinciden con las de menores de

pérdidas por transmisión. Se infiere que en estas subcuencas se da mayor flujo lateral,

aporte de agua subterránea y/o pocas pérdidas por transmisión y abstracciones por

lagos.

Descarga del canal de salida La cantidad de agua que sale de la cuenca Arroyo Real es de 45,100.80 m3/día.

El segmento que más agua aporta al canal de salida (104) es el 114 (37514.88 m3/día).

Este segmento recibe aportaciones de los segmentos de ríos cuenca arriba (todos

menos el 14 y 104). El segmento de la subcuenca 61 contribuye con un aporte de

14368.32 m3/día de agua, el mayor de todos.

Page 188: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

174

Figura 40. Descarga de los ríos de la cuenca Arroyo Real

3.6.3. Resultados de los efectos de los cambios de cobertura en la respuesta

hidrológica de la cuenca Arroyo Real

De los resultados de la simulación base (coverage de clasificación de la vegetación

según la NALC) se determinaron seis subcuencas prioritarias (64, 61, 24, 31, 34 y

94) a las que se realizaron diversos cambios de cobertura vegetal según las tendencias,

pendientes o necesidad de comparación.

Page 189: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

175

Los cambios realizados se encuentran descritos en la tabla 22 (sección de la cuenca El

Chuveje). El procedimiento seguido fue exactamente el mismo que para la cuenca El

Chuveje.

Los resultados de los efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica

de cada una de las subcuencas se presentan en formato de gráficas para cada

subcuenca. El significado de las abreviaturas de los ejes de las gráficas se detalló en

la sección de la cuenca El Chuveje (página 135). La tabla de resultados se encuentra

en el anexo 9.

Efectos de los cambios de cobertura vegetal en la respuesta hidrológica de la

subcuenca 64 – Arroyo Real

La subcuenca 64 se caracteriza por cobertura agrícola, bosque de roble, bosques y

pastizales. En los bosques de robles se realizaron cambios en dos áreas diferentes: Br

y Br2. Los cambios de bosques de robles registraron los mayores cambios

porcentuales, en especial el cambio a urbana.

Se puede observar que los cambios de bosques de robles tienen mayor impacto que

los de bosques. Cabe mencionar los porcentajes de áreas cambiados son similares.

También se observa que los cambios de bosques de robles o bosques a agricultura y

pastizales tienen mayor impacto que los cambios inversos. En algunos casos la

superficie cambiada es mayor, mientras que en otros no, como es el caso del cambio

de pastizal a bosque.

Además, en la gráfica 25 se observa variabilidad en la descarga del canal de salida

entre los cambios de cobertura realizados. En esta subcuenca, se registraron los

mayores cambios porcentuales de descarga del canal de salida (104). El valor de

mayor magnitud es de -0.86 para el cambio de bosque de roble a urbana. Es

importante resaltar que el porcentaje de área aproximado de cambio fue de tan sólo

5.23%, el menor en comparación con cambios homólogos realizados en otras

subcuencas.

Page 190: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

176

Ag->BAg->BrB->AgB->PaB->UrPa->UrPa->BPa->BrBr->AgBr->PaBr->UrB->QBr->QBr->Q

Ks (mm/hr)

CN

Cober (%

)

Perc. (%

)

Esc. (%)

ET (%)

P.Transm. (%

)

P. Agua (%)

P. Sed. (%

)

Desc. Canal Sal. (%)

área aprox cambiada (%)

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

C. C

ob

Respuesta hidrológica ante los cambios de cobertura de la

subcuenca 64 - Arroyo Real

Gráfica 25. Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la

subcuenca 64. Arroyo Real

La respuesta hidrológica de los cambios de cobertura varió según la variable de

respuesta hidrológica y el tipo de cobertura que se estaba cambiando (bosque o

bosque de roble.

La respuesta de la quema de bosques fue la siguiente: para la percolación y

evapotranspiración, el mayor impacto lo presentó el cambio a área quemada, luego

agricultura, urbana y finalmente pastizales. Para el escurrimiento, pérdidas por

transmisión, producción de sedimentos y producción de agua el impacto en orden

decreciente fue: agricultura, urbana, quemada y pastizales.

El porcentaje de área que se cambio de agricultura fue ligeramente mayor que para

urbana, razón por la que su impacto fue mayor.

Page 191: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

177

Efectos de los cambios de cobertura vegetal en la respuesta hidrológica de la

subcuenca 61 – Arroyo Real

La subcuenca 61 cuenta con cobertura de pastizales y bosques de robles. Se puede

observar que la evapotranspiración es casi constante entre los cambios y que la

descarga del canal de salida muestra una muy ligera variación en los cambios de

bosques de robles.

El cambio de pastizales a bosque de roble tiene mayor impacto que a bosque. La

reforestación a bosques de robles tiene menor impacto que la conversión de bosques

de robles a pastizales, siendo menor el porcentaje de área reforestado.

Pa->Ag

Pa->B

Pa->Br

Br->Ag

Br->PaBr->Q

Ks (m

m/hr)CN

Cober (%

)

Perc. (%)

Esc. (%

)

ET (%)

P.Transm

. (%)

P. Agua (%)

P. S

ed. (%

)

Desc. Cana

l Sal. (%

)

área aprox cam

biada

(%)

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

C. C

ob.

Respuesta hidrológica ante los cambios de cobertura de la

subcuenca 61 - Arroyo Real

Gráfica 26. Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la

subcuenca 61. Arroyo Real

Page 192: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

178

La respuesta hidrológica ante los cambios de cobertura vegetal de los bosques de

roble varió según la variable de respuesta hidrológica. Para la percolación, el impacto

de la agricultura fue mayor que para áreas quemadas y pastizales. Para le evaporación

el impacto del cambio a áreas quemadas fue mayor. Para el escurrimiento,

producción de sedimentos, pérdidas por transmisión y producción de agua, el orden de

impacto de los cambios de cobertura fue: agrícola mayor que pastizales mayor que

áreas quemadas.

Efectos de los cambios de cobertura vegetal en la respuesta hidrológica de la

subcuenca 24 – Arroyo Real

La subcuenca 24, está dominada por cobertura agrícola. En esta subcuenca se

realizaron dos cambios de reforestación a un 395.53% y 36.67% del área total de la

cuenca.

Ag->B

Ag->Br

Ks (mm/hr)CN

Cober (%

)

Perc. (%

)

Esc. (%)

ET (%)

P.Transm. (%

)

P. Agua (%)

P. Sed. (%

)

Desc. Canal Sal. (%)

área aprox cambiada (%)

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

Respuesta hidrológica ante los cambios de cobertura de

la subcuenca 24 - Arroyo Real

Gráfica 27. Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la

subcuenca 24. Arroyo Real

Page 193: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

179

El cambio de reforestación a bosque de roble tuvo mayor impacto que a bosque.

Ninguno de los dos cambios tuvo gran impacto en la evapotranspiración ni en la

descarga del canal de salida 104.

Esta subcuenca presentó el mayor cambio porcentual de percolación (-54.98%) con el

cambio de agricultura a bosque de roble, pero también fue la subcuenca en la que se

cambio mayor porcentaje de área.

La subcuenca 24 también presentó un alto valor de cambio porcentual de

escurrimiento con un valor de 44.72% y un porcentaje de área de cambio de 36.67%.

Los cambios porcentuales de percolación son ligeramente superiores a los de las otras

variables de respuesta hidrológica. A la vez, los cambios porcentuales de la

producción de sedimentos resultaron ligeramente superiores a los de escurrimiento y

pérdidas por transmisión.

Efectos de los cambios de cobertura vegetal en la respuesta hidrológica de la

subcuenca 31 – Arroyo Real

En esta subcuenca, la producción de agua no presenta variabilidad entre los diferentes

cambios de cobertura realizados, así como tampoco la evapotranspiración ni descarga

del canal de salida, 104.

Adicionalmente, se puede observar que los cambios porcentuales de escurrimiento,

pérdidas por transmisión y producción de sedimentos cuatriplican el valor absoluto de

los cambios porcentuales de percolación, indicando que estas variables son más

susceptibles a cambios de cobertura en esta subcuenca.

Page 194: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

180

Ag->BAg->BrB->AgB->PaB->UrBr->AgBr->PaBr->UrB->QBr->Q

Ks (mm/hr)

CN

Cober (%

)

Perc. (%

)

Esc. (%)

ET (%)

P.Transm. (%

)

P. Agua (%)

P. Sed. (%

)

Desc. Canal Sal. (%

)

área aprox cambiada (%)

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

C. C

ob.

Respuesta hidrológica ante los cambios de cobertura de la

subcuenca 31 - Arroyo Real

Gráfica 28. Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la

subcuenca 31. Arroyo Real

El impacto de los cambios de cobertura varía en dependiendo del tipo de cobertura

que se cambió y de la variable de respuesta hidrológica. La respuesta de los bosques

de roble ante los cambios de cobertura para la percolación, escurrimiento, producción

de sedimentos, pérdidas por transmisión y producción de agua, el impacto en orden

descente ante los diferentes cambios de cobertura fue urban, agricultura, áreas

quemadas y pastizales. Para la evapotranspiración, el impacto en orden descendente

fue urbano igual a área quemada, ambos mayores que agricultura y pastizal.

El impacto de los cambios de cobertura de bosques fue: para la percolación, quemada

mayor que urbana, agricultura y pastizales. Para la evapotranspiración, en orden

descendente, el impacto de los cambios de cobertura fue: urbano, agricultura, pastizal

y área quemada. Para las variables de escurrimiento, producción de sedimentos,

Page 195: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

181

pérdidas por transmisión y producción de agua, el impacto en orden descendente fue:

urbano, agricultura, quemada y pastizal.

Aunque se cambio mayor porcentaje de área de bosques de robles que de bosques, la

diferencia entre los cambios porcentuales correspondientes es mucho mayor, por lo

que se infiere un mayor impacto en el cambio de los bosques de roble que de bosques.

Esta subcuenca presentó entre los más altos valores de cambios porcentuales de

escurrimiento (y de pérdidas por transmisión y producción de sedimentos). Los

resultados homólogos de la subcuenca 34, superan por poco o mucho estos valores,

pero los porcentajes de áreas cambiados de la subcuena 34 fueron muchos mayores.

Efectos de los cambios de cobertura vegetal en la respuesta hidrológica de la

subcuenca 34 – Arroyo Real

Esta subcuenca presentó el mayor cambio porcentual de escurrimiento. Este cambio

fue de mayor magnitud (61.24%) que el de la subcuenca 24 (44.72%), a pesar que el

área cambiada fue menor. El signo negativo indica que hubo un aumento en la

cantidad de agua escurrida debido al cambio de bosque de roble a urbana.

Al igual que la subcuenca 31, la producción de agua no presentó variación notable

entre los cambios, así como tampoco la descarga del canal de salida (104) ni la

evapotranspiración.

Se repite el comportamiento de las subcuencas 31 y 64. Los cambios en bosques de

robles tienen mayor impacto que los cambios de bosques.

El impacto de los cambios de cobertura depende del tipo de vegetación que se cambia

y de la variable de respuesta hidrológica. La respuesta de los bosques de roble ante

los cambios de cobertura para la evapotranspiración, es mayor para el cambio a

urbano, le sigue el agrícola, y finalmente el cambio a pastizal y área quemada tienen

el mismo impacto. Para el resto de las variables de respuesta hidrológica

(escurrimiento, producción de sedimentos, pérdidas por transmisión y producción de

Page 196: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

182

agua) el impacto fue mayor para área urbana, le siguen el cambio a agricultura,

pastizal y área quemada.

Para los bosques, para todas las variables de respuesta hidrológica, el mayor impacto

lo presentó el cambio a área urbana, le siguen el agrícola, áreas quemadas y por

último pastizal.

B->Ag

B->Pa

B->UrB->AgB->PaB->UrB->QBr->Q

Ks (m

m/hr)

CN

Cober (%

)

Perc. (%

)

Esc. (%)

ET (%)

P.Transm. (%)

P. A

gua (%

)

P. S

ed. (%)

Desc. Cana

l Sal. (%

)

área aprox cambiada (%)

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

C. C

ob

Respuesta hidrológica ante los cambios de cobertura de la

subcuenca 34 - Arroyo Real

Gráfica 29. Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la

subcuenca 34. Arroyo Real

Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la subcuenca

94. Arroyo Real

En la subcuenca 94, la evapotranspiración y descarga del canal de salida no presentan

mayor variación, de manera que no se ven significadamente afectados por los cambios

de cobertura. Sin embargo, esta subcuenca presentó el mayor cambio porcentual de

evapotranspiración, 0.72%, con el cambio de bosque a área urbana.

Page 197: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

183

Ag->B

Ag->Br

B->Ag

B->Pa

B->Ur

B->Q

Ks (m

m/hr)CN

Cober (%)

Perc. (%)

Esc. (%)

ET (%)

P.Transm. (%)

P. A

gua (%)

P. S

ed. (%)

Desc. Canal Sal. (%

)

área aprox cam

biada (%

)

-20

0

20

40

60

80

100

C. C

ob

Respuesta hidrológica ante los cambios de cobertura de la

subcuenca 94 - Arroyo Real

Gráfica 30. Efectos de los cambios de cobertura en la respuesta hidrológica de la

subcuenca 94. Arroyo Real

A diferencia de las subcuencas 61, 64 y 31, los cambios porcentuales de percolación

guardan una relación uno a uno con los de escurrimientos, producción de sedimentos

y pérdidas por transmisión, por lo que se supone que todas estas variables tienen la

misma susceptibilidad a los cambios de cobertura.

Los cambios de mayor magnitud en esta subcuenca son los de bosque a urbana y a

agricultura a bosque de roble, con 13.21% y 19.37% de porcentajes de áreas

cambiados, respectivamente. Los cambios porcentuales de percolación y

escurrimiento de estos cambios de cobertura se encuentran entre los tres más altos de

todas las subcuencas.

El escurrimiento de esta subcuenca registró un cambio 15.74% para un área de

cambio de 12.63%, de agricultura a bosque de roble. Para la percolación, el cambio

Page 198: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo III. Resultados _____________________________________________________________________

184

fue de 16.01% para un cambio (poco probable) de bosque a urbana con un área de

17.96%.

La gráfica 30 muestra que es mayor el impacto de cambiar el bosque a terreno

agrícola que el de reforestación; pero en el primer caso se cambio 16.40% de área y

en el segundo 12.13%.

Los resultados muestran que reforestar con bosque de roble da mejores resultados que

hacerlo con bosque.

El cambio porcentual de percolación fue mayor que el de la subcuenca 34 para el

cambio de bosque a agricultura, aún cuando el porcentaje de área cambiado de la

subcuenca 34 fue menor.

Page 199: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo IV. Discusión _____________________________________________________________________

185

CAPÍTULO IV. DISCUSIÓN

4.1. Cuenca El Chuveje

Los resultados de la simulación base o inicial muestran el comportamiento de las

subcuencas en función de algunos parámetros de calidad y cantidad de agua.

Dependiendo del manejo y uso que se desea para el agua que capta la cuenca, variarán

las subcuencas prioritarias o de interés.

Las subcuencas 64, 24, 14 se consideran prioritarias por las cantidades de agua que

percolan en las mismas y que alimentan los acuíferos someros o más profundos.

Estas subcuencas aportan agua en cantidad y calidad, ya que sus escurrimientos y

producción de sedimentos son los más bajos en comparación con las otras

subcuencas.

Por otro lado, las subcuencas 31, 41 y 21 se consideran prioritarias por el gran aporte

de agua al canal principal, que finalmente va a la salida de la cuenca o podría ser

utilizado antes que llegue a la salida de la cuenca. Sin embargo, a pesar de su gran

producción de agua, la calidad de la misma no es de las mejores debido a su alta

producción de sedimentos, por lo que se sugiere estas sean objeto de estudios con el

objetivo de minimizar los escurrimientos y mejorar la calidad de agua que aportan.

En el caso de la cuenca El Chuveje, los cambios de cobertura señalan varias cuencas

susceptibles, dependiendo de la variable de respuesta hidrológica de interés. A

continuación se resumen lo encontrado.

Los mayores resultados de cambios porcentuales, para casi todas las variables, se

obtuvieron para los subcuencas 64 y 24. Pero en estas subcuencas se aplicaron

cambios de cobertura en porcentajes de áreas muy superiores a los aplicados en las

otras subcuencas. Esto se debe a que al aumentar el porcentaje de área de cobertura

que se cambia, aumenta el impacto en la respuesta hidrológica debido a que el cambio

en los parámetros hidráulicos también aumenta.

Page 200: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo IV. Discusión _____________________________________________________________________

186

Tomando en cuenta la influencia que el porcentaje de área cambiado puede tener en el

impacto de la respuesta hidrológica, estas subcuencas no se considerarán en la

discusión a continuación, excepto para fines comparativos.

Las subcuencas 21 y 41 registraron los mayores cambios porcentuales de descarga del

canal de salida (54). El máximo cambio porcentual fue de -2.43% para la subcuenca

21.

Las subcuenca con mayor cambio porcentual de producción de agua también es la 21,

con un valor de 14.37%, para el cambio de pastizal a bosque de roble. El segundo y

tercer cambio porcentual más alto de producción de agua le corresponde a la

subcuenca 14.

La evapotranspiración presentó ligera variación ante los cambios de cobertura en las

subcuencas 41, 21 y 31. El mayor cambio porcentual fue de 1.21% para la subcuenca

41. Los cambios de cobertura que mayor cambio porcentual de evapotranspiración

presentaron involucran bosques de robles.

El mayor cambio porcentual de percolación se registró para la subcuenca 21, con un

valor de -23.35%, para el cambio de pastizal a bosque de roble. La subcuenca 14

presentó un cambio porcentual de percolación de 17.47% para el cambio de bosque de

roble a urbana y la subcuenca 31, un valor de -15.92 para el cambio de agricultura a

bosque roble.

El escurrimiento y las pérdidas por transmisión presentan valores de cambios

porcentuales aproximadamente iguales entre si. Este comportamiento se observa en

todas las subcuencas. En las cuencas 14, 64 y 24, las variables escurrimiento y las

pérdidas por transmisión y producción de sedimentos presentaron mayor sensibilidad

ante los cambios de cobertura.

Los tres mayores cambios porcentuales de escurrimiento, pérdidas por tansmisión y

producción de sedimentos se registraron en la subcuenca 14, con los cambios de

bosque de roble a urbana, agricultura y pastizal, en ese orden.

Page 201: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo IV. Discusión _____________________________________________________________________

187

En base a los resultados se sugiere que las subcuencas 14 y 21 son las más

susceptibles a los cambios de cobertura vegetal, ya que se ven afectadas en mayor

magnitud casi todas sus variables de respuesta hidrológica.

Los resultados también señalan que el impacto o susceptibilidad a los cambios de

cobertura dependen en gran medida al área total impactada, cambio que se realiza,

vegetación dominante y composición edafológica. Dependiendo de estos factores, las

características de hidráulicas relacionadas con la cobertura vegetal variarán en mayor

o menor grado.

En lo que respecta a los tipos de cambios de cobertura de la cuenca El Chuveje se

obtuvieron los siguientes resultados:

El impacto de los cambios de bosques de robles a urbana es mayor que de bosques de

roble a agricultura y pastizal para todas las subcuencas (14, 24, 64, 21 y 41):

Br-Ur > Br-Ag > Br-Pa

Como se mencionó, los resultados mencionados son el producto de los cambios de

características hidráulicas numéricas, como consecuencia de los cambios de

cobertura, que permiten relacionar variables biofísicas como la cobertura vegetal y el

suelo a una respuesta hidrológica ante determinadas condiciones climatológicas y

topográficas.

Algunos ejemplos de las características que varían con los cambios de cobertura son

el porcentaje de cobertura y número de curva. Los cambios en estas dos variables

afectan directamente los escurrimientos e indirectamente la producción de

sedimentos, pérdidas por transmisión y producción de agua. Por otro lado, se puede

inferir que los cambios en los porcentajes de cobertura afectan los resultados de

evapotranspiración, de los que finalmente depende la percolación y el escurrimiento.

La diferencia en las magnitudes de variación de los números de curva con respecto a

los cambios de cobertura vegetal es uno de los factores a los que se deben las

diferencias en la respuesta hidrológica ante los cambios de cobertura. Para los

Page 202: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo IV. Discusión _____________________________________________________________________

188

grupos de suelos hidrológicos B, C y D (ver figura 9), la magnitud del cambio en el

número de curva que resulta al cambiar un bosque de roble a otro tipo de vegetación

guradará el siguiente orden decreciente: urbana > agricultura > pastizal > bosque.

Como se puede observar, el comportamiento expuesto coincide con los resultados

obtenidos en ambas modelaciones.

En un contexto real, el convertir un área boscosa en un área urbana tiene mayor

impacto que el convertir un área a agricultura o pastizal, ya que en el primer caso se

coloca una superficie impermeable que impide la percolación y favorece totalmente el

escurrimiento. Mientras que en el cambio de un área boscosa a agricultura o pastizal,

aún queda suelo permeable que permitirá la percolación y minimizará en cierto grado

los escurrimientos.

El efecto de los cambios de cobertura en los bosques de robles es mayor que para los

bosques.

Bosques Robles > Bosques

Esto se debe a que la magnitud de variación en el número de curva de bosques de

robles a agricultura y pastizales es mayor que la magnitud de variación en el número

de curva de boques a agricultura y pastizal. Esto indica que los bosques de robles

tienen un menor potencial de escurrimiento. Este comportamiento se cumple para los

grupos de suelos B, C y D, indicando que los suelos que caracterizan a la cuenca El

Chuveje pertenecen a uno de estos grupos hidrológicos de suelos.

Cabe mencionar que el grupo hidrológico ponderado de suelo para cada subcuenca, lo

calcula el modelo en base a la composición edafológica. Este valor de grupo

hidrológico ponderado es el que utiliza el modelo para obtener los números curva,

pero la magnitud de variación de los números de curva es diferente dependiendo del

grupo de suelo hidrológico (ver tabla 41). De manera que dependiendo de este valor

de grupo hidrológico ponderado variará la magnitud de variación del número de

curva.

Por otro lado, para todas las subcuencas, con excepción de la subcuenca 31, los

cambios porcentuales de los cambios de cobertura de bosques y bosques de robles a

Page 203: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo IV. Discusión _____________________________________________________________________

189

pastizales o agricultura fueron menores que los cambios de reforestación (de

agricultura o pastizal a bosques o bosques de robles):

B o Br a Ag > Ag a Br o B

B-Pa > Pa-B

Pero en todos los casos, los porcentajes de áreas transformadas a agricultura o

pastizales fueron mayores que las áreas reforestadas. De manera, que se infiera que el

mayor impacto se puede deber al mayor porcentaje de cobertura vegetal alterada.

En la subcuenca 31, el impacto del cambio de bosque a agricultura fue mayor que el

del cambio de agricultura a bosque (B-Ag>Ag-B). Es importante considerar que los

porcentajes de áreas cambiados son aproximados, pero el de bosque a agricultura fue

ligeramente menor que el de agricultura a bosque. Este resultado señala que el

impacto de la reforestación en la respuesta hidrológica de esta subcuenca es menor

que la conversión, tala o deforestación. Se infiera que este comportamiento se puede

deber a que la subcuenca 31 está constituida en un 65.09% de bosque y 21.11% de

agricultura; de manera que cambiar la vegetación dominante a otra vegetación,

representa un mayor cambio en las características hidráulicas.

En la subcuenca 21, el cambio de pastizal a bosque de roble tuvo mayor cambio

porcentual que el cambio contrario, pero el área cambiada también fue mayor.

Pa-Br > Br-Pa

Para esta subcuenca este cambio tuvo mayor impacto que todos los demás realizados,

incluyendo el cambio de bosque a agricultura, aún cuando los porcentajes de áreas

cambiados no fueron muy diferentes.

El mismo resultado se obtuvo con el cambio de bosque a pastizal, pero en este caso

los porcentajes de áreas cambiados fueron muy parecidos, pero ligeramente menor

para la reforestación:

Pa-B > B-Pa

Page 204: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo IV. Discusión _____________________________________________________________________

190

Se infiere por ende, que la reforestación de pastizales tiene efectos positivos en la

respuesta hidrológica de esta subcuenca. A diferencia de las otras subcuencas, esta

subcuenca está dominada por pastizales (48.05% del área total de la subcuenca). Se

infiere que a este hecho se puede deber el mayor impacto en la reforestación, ya que

el cambio de pastizales a bosque representa un mayor cambio en las características

hidráulicas que el cambio inverso.

Como se puede observar en las gráficas de cambios de cobertura, la conductividad

hidráulica no varía con los cambios de cobertura. Esto se debe a que la conductividad

hidráulica es un parámetro que se deriva del tipo y textura de suelo.

En la sección de resultados se señalaba la evidente relación entre la edafología y la

percolación. Con los resultados de cambios de cobertura vegetal, se confirma la

influencia de la cobertura vegetal en la percolación (en el modelo AGWA-SWAT), ya

sea directa o indirectamente.

Respuesta ante los cambios a áreas quemadas en relación a los otros cambios de

cobertura realizados

La respuesta hidrológica ante los diferentes cambios de cobertura a áreas quemada

varía según la variable de respuesta hidrológica, área boscosa quemada (bosque o

bosque de roble) y característica de cada subcuenca.

Para todas las variables de respuesta hidrológica, en las subcuencas 31 y 41, el cambio

de bosque a áreas quemadas fue superior que el cambio a agricultura y pastizal, pero

el porcentaje de área quemada fue superior.

Page 205: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo IV. Discusión _____________________________________________________________________

191

Tabla 26. Comparación de los resultados de los cambios de cobertura a áreas quemadas con los otros cambios de cobertura realizados

Vegetación quemada

Subcuencas Magnitud Impacto

Variables % área

cambiado

Q>Ag>Pa, Perc, Esc, P. sed., P. trans.,

P. agua Bosque 31 y 41

Q>Ag>Pa ET

Q>Ag>Pa

Ur>Pa>Q Perc, Esc, P. sed., P. trans.,

P. agua Bosque roble 24

Q>Ur>Pa ET

Ur>Pa>Q

Ag>Pa>Q Perc, Esc, P. sed., P. trans.,

P. agua Bosque roble 21

Ag>Pa>Q ET

Q>Ag>Pa

Q>Ag>Pa Perc

Ag>Pa>Q Esc, P. sed., P. trans., P. agua

Bosque roble 64 y 41

Q>Ag>Pa ET

Q>Ag>Pa

Ur>Q>Ag>Pa Perc

Ur>Ag>Pa>Q, Esc, P. sed., P. trans., P. agua

Bosque roble 14

Q>Ag>Pa ET

Q>Ag>Pa

Q>Ag>Pa Perc

Ag>Q>Pa Esc, P. sed., P. trans., P. agua

Bosque 21

Q>Ag>Pa ET

Q>Ag>Pa

El significado de las abreviaciones se describe en el anexo 8 y 9 y en la tabla 22.

Para todas las variables, excepto para la evapotranspiración, en las subcuenca 24 y 21,

el cambio de bosque de roble a área quemada fue menor que el cambio a urbana (sólo

para la subcuenca 24), agricultura y pastizal. En la subcuenca 24, el porcentaje de

área quemada fue el menor de todos. En el caso de la subcuenca 21, el porcentaje de

área quemada fue mayor que el cambio a agricultura y pastizal.

Page 206: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo IV. Discusión _____________________________________________________________________

192

Por otro lado, las subcuencas 64, 14, 21(bosque de roble) y 41 (para bosque de roble)

se presentaron mayores variaciones en la respuesta ante los cambios a áreas

quemadas. La posición del impacto de cambiar a áreas quemadas es el mayor, menor

o intermedio en relación a los otros cambios de cobertura según la variable de

respuesta hidrológica, la subcuenca y vegetación alterada. El orden de impacto de la

variable percolación es diferente al de la evapotranspiración y al de los

escurrimientos. Los resultados de pérdidas por transmisión, producción de agua y

producción de sedimentos guardan el mismo comportamiento que los de

escurrimiento (ver tabla 26).

Para la evapotranspiración, el impacto de áreas quemadas fue superior para todas las

subcuencas mencionadas, excepto para la subcuenca 21.

La razón de la variabilidad en el orden de magnitud de los cambios porcentuales de

las áreas quemadas con respecto a los otros cambios de cobertura, se infiere se debe a

haber utilizado una clasificación de vegetación diferente para los cambios de áreas

quemadas. Para la clasificación de la MRLC, los porcentajes de cobertura de los

bosques pino, encino, pino-encino, encino-pino y selva baja caducifolia son iguales.

Esto significa que en los casos de quema de cualquier de estas áreas boscosas, las

porcentajes de cobertura utilizados serán los mismos. Los números de curva

presentan otro comportamiento. Los bosques de encino, encino-pino, pino-encino y

selva baja caducifolia presentan el mismo valor de número de curva. Los bosques de

pino presentan un número de curva diferente.

Para los otros cambios de cobertura (Ur, Ag, Pa), con la clasificación de la NALC, los

bosques de pino y pino-encino, encino y encino-pino, y selva baja caducifolia tienen

números de curva y porcentajes de cobertura diferentes (ver anexo 10).

En conclusión, la variabilidad (entre subcuencas, variable de respuesta hidrológica y

cobertura quemada) en la respuesta hidrológica ante los cambios de áreas quemadas

se atribuye a: las diferencias en las reclasificaciones de las clases de vegetaciones

originales (INEGI) a las clases de la NALC y MRLC y la existencia o no de variación

en el porcentaje de cobertura y número de curva entre estas clasificaciones (NALC y

MRLC).

Page 207: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo IV. Discusión _____________________________________________________________________

193

4.2. Cuenca Arroyo Real

Los resultados de la simulación base señalan a las subcuencas 31 y 34 como

prioritarias por ser de las que más agua aportan a la recarga de acuíferos someros y al

canal principal. A la vez, son las subcuencas que poseen los más bajos valores de

escurrimientos y pérdidas por transmisión. Aunque no se destacan entre las

subcuencas con más baja producción de sedimentos, los valores medios de producción

de sedimentos están entre 8.06 y 6.44 ton/ha.

En lo que respecta a los cambios de cobertura vegetal, se pudo observar la diferencia

en el impacto de los mismos en función de los tipos de cambio, porcentaje de área

cambiada y características de las subcuencas.

La magnitud de los cambios porcentuales de evapotranspiración no varió mucho entre

los cambios de cobertura vegetal de cada una de las subcuencas. Para la mayor parte

de los casos, los valores absolutos están entre 0.01 a 0.12%. Tampoco hubo mucha

variación en los cambios porcentuales de la descarga del canal de salida de las

subcuencas 24, 31, 34 y 94. Sus valores absolutos van de 0.01 a 0.17%.

Esto indica que los cambios de vegetación realizados no tienen impacto significativo

en la evapotranspiración ni en la descarga de las subcuencas. Sin embargo, es

importante mencionar que la subcuenca que mayor impacto tuvo en la descarga del

canal de salida es la 64 (-0.86%) con el cambio de cobertura de bosque de roble a

urbana.

La variable producción de agua presentó variabilidad para todas las subcuencas,

excepto para la 31 y 34.

Para las subcuencas 64, 61, 31 y 34 la magnitud de los cambios porcentuales es mayor

para las variables de respuesta hidrológica como escurrimiento, pérdidas por

transmisión y producción de sedimentos que para la percolación. Los resultados de

percolación llegan a ser 2, 4 o 5 veces menores indicando mayor susceptibilidad de

las variables antes mencionadas, ante los cambios de cobertura. Se infiere este

Page 208: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo IV. Discusión _____________________________________________________________________

194

comportamiento se debe a lo expuesto en la discusión de las subcuencas de la cuenca

El Chuveje.

Los mayores valores de cambio porcentual de percolación y escurrimiento se

registraron para las subcuencas 24, 34, 31 y 94. Comportamiento y resultados muy

similares a los de escurrimiento que se obtuvieron en las pérdidas por transmisión y

producción de sedimentos en todas las subcuencas.

Considerando que la magnitud de los cambios porcentuales guarda relación directa

con el porcentaje de área cambiada y los cambios de vegetaciones realizados, se

concluye que las subcuencas más susceptibles a los cambios de cobertura son las 94 y

31. Estas tienen alto impacto en la cantidad de agua que alimenta los acuíferos, así

como en la calidad de agua disponible para su uso y manejo.

Los resultados muestran que la magnitud del cambio porcentual (o impacto) está

relacionada directamente con el porcentaje de área cambiada, así como también con el

cambio que se realiza (cobertura original y final). Otro factor que influye en los

resultados obtenidos es la composición edafológica.

Todos estos factores son de importante consideración al momento de comparar los

resultados entre las subcuencas. La influencia de estos en la respuesta hidrológica se

expuso detalladamente en la discusión de la cuenca El Chuveje, por lo que sólo se

mencionarán de manera resumida en la discusión de esta cuenca.

En todas las subcuencas, se vio mayor impacto en el cambio de cobertura de bosques

de robles en comparación con el de bosques.

Bosques Robles > Bosques

Tiene mayor impacto de cambio porcentual el cambio de bosques y bosques de robles

a áreas urbanas que a agricultura. De igual manera, el impacto del cambio de estos

tipos de vegetación a agricultura es mayor que para pastizales.

Ur > Ag > Pa

Page 209: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo IV. Discusión _____________________________________________________________________

195

Los resultados de la cuenca Arroyo Real también señalan que los bosques de robles

tienen menor potencial de escurrimiento y que el cambio a un área urbana favorece el

escurrimiento en mayor grado que el cambio cultivo agrícola y pastizal. Las

explicaciones para estos dos resultados, son las mismas expuestas a detalle en la

discusión de la cuenca El Chuveje. En resumen, los diferentes impactos con los

cambios de cobertura se deben a las diferentes características hidráulicas (como

potencial de escurrimiento, porcentaje de cobertura) de los diferentes tipos de

vegetación, y la influencia de los factores como superfície cambiada, vegetación

original y final y composición edafológica.

Adicionalmente, los resultados indican que es mayor el impacto generado al cambiar

bosques o bosques de robles a agricultura o pastizales, que los cambios de agricultura

o pastizales a bosques o bosques de robles:

Br-Ag (Pa) > Ag (Pa)-Br

B-Ag (Pa) > Ag (Pa)-B

Pero, los porcentajes de áreas convertidos a agricultura o pastizales fueron mayores,

excepto en la subcuenca 64. En esta subcuenca se cambio 4.39% de área de bosque a

pastizal y 5.17% de área de pastizal a bosque. A pesar de la menor superfície

alterada, el primer cambio tuvo mayor impacto que el segundo. Se puede inferir que

el mayor impacto del cambio de bosque a agricultura depende en cierta medida de la

vegetación dominante de la subcuenca. Como la subcuenca está dominada por

bosque de roble, el cambio a pastizal genera una mayor variación en las características

hidráulicas que el cambio a una vegetación con características hidráulicas más

parecidas, como el bosque.

En ambas cuencas, El Chuveje y Arroyo Real, y para todos los casos en los que hubo

variabilidad en las respuestas; todos los variables (escurrimiento, producción de

sedimentos, producción de agua, pérdidas por transmisión, descarga del canal de

salida y hasta la evapotranspiración) presentaron un comportamiento inverso a la

percolación. Es decir, que cuando la percolación aumentaba como consecuencia del

cambio de cobertura, las otras variables presentaban una disminución (en igual o

mayor magnitud).

Page 210: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo IV. Discusión _____________________________________________________________________

196

Respuesta ante los cambios a áreas quemadas en relación a los otros cambios de

cobertura realizados

La respuesta hidrológica ante los cambios de cobertura a áreas quemadas para la

cuenca Arroyo Real, también varió según la variable de respuesta hidrológica, área

boscosa quemada y características de la subcuenca.

Para la subcuencas 34 y 94 (bosque roble) y 61 y 31 (bosque), el impacto de quemar

las áreas boscosas señaladas en paréntesis fue menor que el impacto de cambiar a

urbana y agricultura. Cabe mencionar que esto se cumple para todas las variables de

respuesta hidrológica, exceptuando la evapotranspiración, y que en todos los casos, el

porcentaje de área quemada fue el mayor de todos. En el caso de los resultados de

evapotranspiración, el impacto varía; siendo el mayor, menor o intermedio.

En las subcuencas 34 y 64 (bosque de roble) y 64 y 31 (bosques y bosque de robles),

el orden de impacto de la respuesta hidrológica ante el cambio a área quemada en

comparación con los otros cambios de cobertura, fue diferente entre la percolación,

evapotranspiración y escurrimiento. Las pérdidas por transmisión, producción de

agua y producción de sedimentos presentaron el mismo orden de magnitud que los

escurrimientos, en la mayoría de los casos.

Para casi todas las subcuencas, el impacto de los resultados de evapotranspiración de

la quema de áreas boscosas superó el impacto de los resultados de evapotranspiración

de los otros cambios de cobertura. En el caso de la subcuenca 31, los cambios

porcentuales de evapotranspiración de los cambios a área quemada y urbana fueron

iguales. En el caso de la subcuenca 34, el cambio porcentual de la evapotranspiración

del área quemada fue igual que la de pastizal.

Page 211: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo IV. Discusión _____________________________________________________________________

197

Tabla 27. Comparación de los resultados de los cambios de cobertura a áreas quemadas con los otros cambios de cobertura realizados

Vegetación quemada

Subcuencas Magnitud Impacto Variables % área

cambiado

Ur>Ag>Q>Pa Perc, Esc, P. sed., P. trans.,

P. agua Bosque 34 y 94

Ur>Ag>Q>Pa (34) Ur>Q>Ag>Pa (94)

ET

Q>Ag>Pa

Ur>Ag>Q>Pa Perc

Ur>Ag>Pa>Q Esc, P. sed., P. trans., P. agua Bosque de roble 34 y 64

Q>Ur>Ag>Pa (64) Ur>Ag>Q=Pa (34)

ET

Q>Pa>Ag>Ur (34)

Pa>Q=Ur>Ag (64)

Ur (31) >Ag>Q>Pa Perc, Esc, P. sed., P. trans.,

P. agua Bosque roble 61 y 31

Ur (31)=Q>Ag>Pa ET

Q>Pa>Ag (61)

Q>Ur>Ag>Pa (31)

Q>Ag>Ur>Pa Perc

Ag>Ur>Q>Pa Esc, P. sed., P. trans., P. agua Bosque 64

Q>Ag>Ur>Pa ET

Pa>Ag>Q>Ur

Q>Ur>Ag>Pa Perc

Ur>Ag>Q>Pa Esc, P. sed., P. trans., P. agua

Bosque 31

Q=Ur>Ag>Pa ET

Q>Ag>Pa

(#). Sólo aplica para la subcuenca señala dentro del paréntesis

*El significado de las abreviaciones se describe en el anexo 8 y 9 y en la tabla 22.

Nuevamente, se infiere que la variación en el orden de magnitud de los impactos de la

respuesta hidrológica de las áreas quemadas, con respecto a los otros cambios de

cobertura realizados, es consecuencia de las diferencias en las reclasificaciones de la

vegetaciones originales (INEGI) a las clases NALC y MRLC y a la existencia o no de

variación en el porcentaje de cobertura y número de curva entre estas clasificaciones

(NALC y MRLC).

Page 212: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo IV. Discusión _____________________________________________________________________

198

4.3. Resultados de las modelaciones hidrológicas como herramienta de

información para los estudios de pagos por servicios ambientales

El pago por servicios ambientales es una herramienta mediante la que se busca la

conservación de los recursos naturales en base a los beneficios o servicios que de

estos se reciben. De este modo, se remunera económicamente por la conservación de

un recurso natural garantizando que se continúe recibiendo el mismo beneficio o

servicio que el recurso ofrece.

Debido a que los recursos naturales ofrecen infinitos beneficios y servicios, los

mismos son invaluables y es imposible asignar un valor monetario real. Sin embargo,

lo que si es posible, es estimar el valor de al menos uno de los beneficios o servicios.

Aunque que este valor monetario no represente el valor real del recurso, al menos

permite el establecimiento de un sistema económico ajustado a las necesidades y

realidades del medio.

El beneficio de la aplicación de estos sistemas, cuando se aplican en base a

información científica y no arbitrariamente, es doble ya que a la vez que se conserva

un recurso, se otorga un sustento económico a las sociedades que de estos dependen.

La implementación de los sistemas de pagos por servicios ambientales debe

considerar varios entornos. Para garantizar que el éxito de estas herramientas se

deben establecer políticas basadas en información científica (ambiental, por ejemplo),

económica y social.

El estudio realizado, provee parte de la información que debe ser considerada en la

implementación de un sistema de pagos por servicios hidrológicos. Esta información

está basada en el comportamiento hidrológico de las cuencas que a su vez es

consecuencia de características de vegetación, edafología, topografía y clima.

La información generada mediante las modelaciones hidrológicas permite identificar

cuales son las áreas que más agua captan y las que más agua aportan al canal

principal. También, permite conocer cuanta agua se puede ser utilizada por el hombre

Page 213: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo IV. Discusión _____________________________________________________________________

199

directamente del canal principal y cuanta agua sale de la cuenca. Adicionalmente, los

resultados proveen de información que indica cómo se verá afectada la cantidad y

calidad de agua de las cuencas en caso de cambios de cobertura vegetal.

Toda esta información, se puede utilizar para identificar las áreas que, por su

respuesta hidrológica o susceptibilidad necesitan ser conservadas y por ende deben o

no ser consideradas para la implementación de un sistema de pagos por servicios

hidrológicos o conservarse por medio de mecanismos alternos.

Page 214: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo V. Conclusiones y Recomendaciones _____________________________________________________________________

200

CAPÍTULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1 Conclusiones

De la cuenca El Chuveje las subcuencas que se consideran prioritarias según los

resultados obtenidos son la 64, 24 y 14. En estas percolan las mayores cantidades de

agua, además de tener los menores escurrimientos y producción de sedimentos.

Adicionalmente, el escurrimiento y producción de sedimentos son muy susceptibles a

los cambios de cobertura en la primera y la segunda.

Por otro lado, por su susceptibilidad ante los cambios de cobertura, la subcuenca 14 y

21 deben considerarse también como prioritarias. Esta mayor sensibilidad ante los

cambios se observó para las variables de percolación, escurrimiento, producción de

sedimentos y pérdidas por transmisión.

En lo que respecta a la cuenca Arroyo Real, las subcuencas que más agua aportan a la

recarga de acuíferos y al canal principal son la 31 y 34. Adicionalmente, estas

subcuencas coinciden también con ser de gran susceptibilidad a los cambios de

cobertura, sobre todo en la respuesta de percolación, escurrimiento y producción de

sedimentos.

Considerando que en varias subcuencas los escurrimientos y producción de sedimentos

duplicaron, triplicaron y hasta quintuplicaron la magnitud del cambio porcentual del

resto de las variables, podría inferirse que los cambios de vegetación tienden a

ocasionar mayor impacto en la calidad del agua y degradación del suelo que en la

cantidad de agua que recargan los acuíferos. En los casos en los que se cambió áreas

boscosas a urbana, agricultura y pastizales los escurrimientos, producción de

sedimentos y pérdidas por transmisión aumentaron, y la percolación disminuyó. En los

casos, en los que se cambiaron las áreas agrícolas y pastizales a áreas boscosas los

escurrimientos, producción de sedimentos y pérdidas por transmisión disminuyeron y la

percolación aumento.

Sin embargo, es muy importante tener siempre en cuenta que los resultados demuestran

que la respuesta hidrológica a los cambios de cobertura dependerá de la composición

Page 215: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo V. Conclusiones y Recomendaciones _____________________________________________________________________

201

edafológica, cobertura vegetal, superficie o área alterada y cambio de cobertura vegetal

que se realice.

En ambas cuencas, se observó que los cambios en bosques de robles (bosques de encino

o de encino pino) a urbanas, agricultura y pastizales tienen mayor efecto en la respuesta

hidrológica que los mismos cambios en bosques (bosques de pino o pino encino). Estos

resultados indican que el potencial de escurrimiento es menor para los bosques de

robles, así como son mejores las propiedades de retención de agua.

En ambas cuencas el impacto de cambiar a áreas urbanas fue mayor que cambiar a

agricultura y pastizal.

El cambiar de bosques o bosques de robles a urbana, agricultura, pastizal o áreas

quemadas representa un aumento en los escurrimientos, pérdidas por transmisión,

producción de agua y producción de sedimentos; y una disminución en la percolación.

No se encontró un patrón de comportamiento en la respuesta hidrológica ante la quema

de áreas boscosa con respecto a los otros cambios de cobertura realizados. En algunos

casos, el impacto ante la quema fue superior al impacto de cambiar a área urbana,

agricultura y pastizal. En otros, solo superó el impacto del cambio a pastizal; y en

menos casos, tuvo el menor impacto. El orden de magnitud de impacto varió según la

variable de respuesta hidrológica, cobertura boscosa quemada y subcuenca; de manera

que no se puedo establecer un comportamiento específico o predominante.

Page 216: MODELACION HIDROLOGICA

Capítulo V. Conclusiones y Recomendaciones _____________________________________________________________________

202

5.2. Recomendaciones

• Se recomienda la realización de un estudio mediante el que se determinen las

relaciones hidráulicas geométricas (ancho y longitud de canal) de los canales del

área de estudio para utilizarlas en la modelación.

• Se recomienda la realización de un estudio que determine los valores de

números de curva y cobertura (dosel) para la clasificación de vegetación del

INEGI, tanto natural como después de sufrir un incendio.

• Se recomienda la realización de un estudio que determine la relación entre la

variación de temperatura y precipitación para el área de estudio.

• Se recomienda utilizar un solo de tipo de clasificación de vegetación para todas

las simulaciones. Si se desea aplicar la herramienta de severidad de áreas

quemadas y no se cuenten con los valores de números de curva ni cobertura para

la clasificación de vegetación, se recomienda utilizar la clasificación de la

MRLC, ya que para esta clasificación existe la información relacionada.

• Se recomienda que todos los rasters que se utilizarán en la modelación, tengan el

mismo tamaño de celda.

• Se recomienda el uso de capas de información con mayor detalle o mayor escala

a la utilizada.

• Se recomienda seleccionar las estaciones de precipitación, temperatura y

generadoras de clima que sigan con los siguientes criterios: que cumplan con los

parámetros climatológicos que requiere el modelo, cantidad de años de registros

continuos (a mayor número de años, mejores resultados estadísticos se

obtendrán). Facilidad y rapidez de adquisición de la información.

• Se recomienda trabajar específicamente con las estaciones que se utilizarán en la

modelación para evitar pérdida de tiempo innecesaria.

• Se recomienda trabajar los datos climatológicos con programas estadísticos y en

última instancia con el programa Excel.

• Si se cuenta con la información de número de curva y cobertura, se recomienda

la creación de una tabla de vista que contenga la información para la vegetación

propia del sitio.

Page 217: MODELACION HIDROLOGICA

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Page 222: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos

Page 223: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

209

Anexo 1. Diagrama de metodología de trabajo

Figura 41. Diagrama de metodología de trabajo

Matriz comparativa de los criterios

de selección del modelo

Capas de información

*DEM

*Shapefile de las estaciones

*Grid cobertura vegetal

*Shapefile de tipo de suelo

Requerimientos y

características de la data

necesaria

Selección M

odelo

Tablas

*final_swat_soil_lut.dbf

* swatpptfiles.dbf

*FAO_W

orld.dbf

* nacl_lut.dbf

*soil_lut.dbf

*t. d

e pr

ecipitac

ión

*FAO_Properties.dbf

* t. atributos

*hgr.dbf

*weights.dbf

*FAO_Sum

m.dbf

* t. tem

pera

tura

* wgn

files.db

f

*tablas de salida

*kin_lut.dbf

Obtención y Preparación

de la data y capas de IG

Modelación Hidrológica

Análisis de Resultados

Capas de Inform

ación

*Digitalización

*Extracción de la Inf. G

eorref.: Program

a SHFWIN o la red

*Transform

ación de la Inf. G

eorref. a grids ArcGis para SHFWIN

*Com

paración

*Definición de la Proyección y Corte al área de estudio

*Modificaciones a tablas de atributos: cobertura de suelo, suelo, estaciones climatológicas

C:\agwa\gisdata

Investigación: características de los

diferentes modelos

Tablas

*Generar las tablas o archivos de: precipitación, tem

peratura, estación generadora de clima y

archivo generador de clima. Información de Bases de datos Eric II e información de EMA`s

*Guardar las tablas en el subdirectorio “datafiles”

C:\agwa\

datafiles

Delineación

Param

etrización

Generación archivo

de precipitación

Archivo de salida

y modelación

Resultados

Escenario base

Escenarios de M

odificados

Diferencia entre escenarios

Modificación: cobertura

vegetal

Cam

bios de cobertura

Áreas quemadas

Page 224: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

210

Anexo 2. Selección del modelo hidrológico

En base al problema y los objetivos, se seleccionó el modelo hidrológico a utilizar. A

la vez, se consideraron otros criterios como disponibilidad, facilidad de uso, costo y

otros que se detallarán posteriormente.

Primera Etapa

Se realizó una búsqueda de los programas de modelación hidrológica existentes y de

su descripción general resultando los listados a continuación:

1. SWAT

2. BASIN

3. HMS

4. Heart

5. HSPF

6. HEC-PREPO

7. SWRRB

8. WMS

9. AGWA

10. MIKE BASIN

11. SMS

12. SHERTRAN

13. KINEROS

14. HYDRA

15. ANNIE

16. AQUATOX

17. CORMIX

18. PLOAD-REHIE

Page 225: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

211

Bajo los criterios que se ennumeran a continuación y la descripción general de

cada modelo listado se fue acotando la lista de programas:

1. Manejo de datos GIS

2. Interfase con Arc Gis/Arc Info

3. Que use intervalos de tiempo

4. Tamaño de cuenca grande

5. Facilidad de uso

6. Modelación: entrada y salida de agua y calidad y cantidad de agua (balance

hídrico, infiltración, evapotranspiración, escorrentía, sedimentación,

percolación, caudales pico)

7. Modelación a largos períodos de tiempo

8. Costo

Los primeros modelos descartados fueron el AQUATOX, CORMIX, HYDRA y

PLOAD-REHIE, debido a que la aplicación y descripción de estos cuatro modelos no

cumplían con los objetivos de este estudio. El modelo ANNIE fue descartado ya que

en caso que se necesite una herramienta para el manejo de datos hidrológico se usará

el modelo Arc Hydro. El modelo KINEROS por si sólo fue descartado debido a que

sólo es aplicable a cuencas de poco tamaño y a eventos singulares

Segunda Etapa

Partiendo de la descripción de los modelos restantes se continúo con una

investigación más detallada que permitiera obtener información relacionada con los

criterios mencionados, en los que se basaría la selección. El resultado de las

características, aplicaciones, requerimientos y costos de los diferentes programas. se

presenta a continuación:

Page 226: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

212

SWAT 2000: Soil and Water Assessment Tool

Descripción y aplicación

Herramienta del gravamen del suelo y del agua, una cuenca de un río, o la línea

divisoria de las aguas. SWAT fue desarrollado para predecir el impacto de las prácticas

de gerencia de la tierra en el agua, sedimento y las producciones químicas agrícolas en

líneas divisorias de las aguas complejas y grandes con los tipos de suelos muy variables

y con grandes cambios en los usos del suelo.

Se puede modelar el impacto alternativo de los datos de entrada (ej. Cambios en

prácticas de manejo, clima y vegetación, etc.) de calidad de agua y otras variables

cuantificables de interés. De cuencas sin datos de monitoreo (ej. Datos de arroyo),

permite estudios de impactos a largo plazo, clasifica los tributarios o subcuencas y la

corriente principal, permite llevar a cabo comparaciones y análisis variados, es una

cualidad que le da versatilidad al trabajo con este código.

Resultado

Calcula balance hídrico, escorrentía superficial, infiltración, sedimentación,

percolación, flujo subsuperficial variables climáticas, evapotranspiración y flujo de

retorno.

Requerimientos de software

ArcView Spatial Analyst Software

Costo

Ninguno

Datos requeridos

SWAT requiere la información específica sobre el tiempo, las características del suelo,

topografía, vegetación, uso de suelo, DEM, red de drenaje, registros meteorológicos,

Page 227: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

213

climáticos y de caudales, diarios.

BASIN 3.1 : Better Assessment Science Integrating Point and Nonpoint Sources

Descripción y aplicación

Software permite la identificación de gran cantidad de fuentes puntuales y no puntuales

a lo largo de una corriente de agua en un formato fácil de utilizar y de entender.

BASINS logra determinar la calidad del agua en un punto determinado de una corriente

o de toda una cuenca hidrográfica. Es una herramienta que integra datos ambientales,

herramientas analíticas, y programas de modelación que apoyan el desarrollo de

acercamientos rentables para la protección del medio ambiente.

Algunas aplicaciones incluidas con el BASIN 3.1 son: AGWA, KINEROS, SWAT,

AQUATOX, PLOAD-REHI, HSPF

Resultados

Datos de cartográfica básica, datos de apoyo ambiental, datos ambientales de

monitoreo, datos de descarga de fuentes puntuales.

A través del GIS, BASINS puede desplegar e integrar amplia variedad de información:

uso de la tierra, fuentes puntuales de descarga, suministros de agua a la escala elegida

por el usuario.

Requerimientos de software

ArcView Spatial Analyst Software.

Modelos integrados a GIS y ArcView, por si solos corren en Windows o DOS.

Costo

Ninguno

Page 228: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

214

HEC-HMS (incluido en HEC-PACK): Hydrologic Modelling System

Descripción y aplicación

El HMS comprende procesos de precipitaciones y escurrimientos. Se pueden realizar

modelaciones de precipitaciones o de cuencas. El modelo de cuencas modela los

escurrimientos de subcuencas de manera distribuida lineal o en conjunto.

Este sistema de modelación hidrológica (HEC-HMS) está diseñado para simular los

procesos de precipitación y escurrimiento de sistemas dendríticos de cuencas. Está

diseñado para ser aplicado en un amplio rango de áreas geográficas. Esto incluye

hidrología de inundación y suministro de agua de una cuenca y de cuencas pequeñas

urbanas o naturales de escurrimiento.

Es un programa muy flexible que permite al usuario la selección de diferentes métodos

para el cálculo de pérdidas, cálculo de hidrogramas, flujo base y propagación en cauces.

Permite realizar simulaciones de los procesos hidrológicos a nivel de eventos o en

forma continua. Los primeros simulan el comportamiento de un sistema hídrico durante

un evento de precipitación. La simulación continua puede comprender un período de

tiempo con varios eventos de precipitación (Hammerly, n.d.)

Los resultados son usados para estudios de la disponibilidad de agua, drenaje urbano,

pronosticador de flujo, impacto de futura urbanización, diseño de derrames en

reservorios, reducción de daños de inundación, regulación de corriente de inundación y

operación de sistemas.

Resultados

Determina las Pérdidas, transforma precipitaciones a escurrimientos, encamina o manda

la hidrografía, desvía el flujo perdiendo la hidrografía desviada o adicionándola en su

curso río abajo.

Requerimientos de software, manejo de datos de SIG e interfase Arc GIS

Procesamiento de datos basado en una estructura de trabajo GIS. El programa presenta

una ambiente de trabajo completamente integrado incluyendo base de datos, servicio de

Page 229: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

215

entrada de datos, máquina o motor de computación y herramientas de reportes de

resultados. Una interfase de usuario gráfica permite al usuario unir el movimiento entre

las diferentes partes del programa.

Los requerimientos de hardware y software son: Pentium III a 750 MHz, 64 MB,

Windows 2000 & Windows XP, 250 MB de espacio libre, con un espacio adicional

para archivos de datos, 800 x 600 de resolución, 256 colores, Soporte de redes de

trabajo de Windows y Novell.

Costo

El HEC-PACK: incluye varias aplicaciones como HEC RAS, GIS, GRAPHIC-1 Y

HMS. El HEC GIS es el que permite de la comunicación del HMS con el Arc GIS y

otros módulos. Su costo es de 995 dólares.

Datos requeridos

Cálculos de hidrología de inundación de precipitaciones a escurrimientos a la salida.

Heart: Hydrological and Environmental Reporting Tool

Descripción y aplicación

Aplicación para el análisis hidrológico y la creación automatizada de documentos de

caracterización hidrológico-ambiental. Su objetivo es permitir a sus usuarios la

creación de documentación hidrológica completa y precisa sin necesidad de emplear

complejas pero siempre limitadas extensiones sobre plataformas SIG, centrándose

únicamente en la realidad hidrológica de la zonas estudiadas de tal modo que resulte

sencillo y accesible a cualquiera su empleo para todo tipo de estudios o proyectos que

requieran de una adecuada documentación de las condiciones hidrológicas existentes.

Asimismo, el programa se puede relacionar con otros programas, convirtiéndose en una

posible extensión para muchas otras aplicaciones de interés. Combinan modelos

hidráulicos e hidrológicos, con la potencia del análisis geomorfológico basada en las

representaciones digitales de la información espacial (en particular, Modelos Digitales

Page 230: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

216

de Elevaciones). Permiten la estimación fiable de datos con los que alimentar los

antedichos modelos hidrológicos, el cálculo de variados parámetros de caracterización

climática relacionados o no con el aspecto hidrológico.

Resultados

Análisis DEM y cálculo de parámetros geomorfológicos, extracción de redes de

drenaje principales, extracción de cuencas vertientes, subdivisión de cuencas, análisis

de unidades hidrológicas, cálculo automático de números de Curva y otros parámetros

en función de las coberturas de suelo y usos de suelo, estimación de caudales punta y

valores de cálculo para distintas situaciones y valores de frecuencia, hidrograma

unitario, formula racional, tiempos de salida con aproximación por onda cinemática,

Cálculo de degradaciones y riesgos de erosión, análisis de variabilidad de precipitación,

análisis climatológico, generación de resultados numéricos y gráficos en forma de

curvas, diagramas de barras, etc., creación de documentación, cartografía, parámetros

geomorfológicos e hidrológicos

Requerimientos de software, manejo de datos SIG e interfase arc GIS

Windows 95 o Linux y ArcGis.

Herramienta independiente que no requiere de ninguna otra aplicación complementaria

para su ejecución, desligándose directamente de aplicaciones como Sistemas de

Información Geográfica y permitiendo un uso sencillo que limita la posibilidad de

errores y automatiza el análisis global de las unidades hidrológicas. Pero también es

una herramienta complementaria de aplicaciones como SIG.

No dispone de una interfaz de tipo SIG sino tan solo una sencilla interfaz de usuario a

través de la cual se pueden construir proyectos de documentación de gran complejidad.

ArcHIS es una extensión para ArcGIS de ESRI escrita en lenguaje VBA, que permite la

interrelación entre ArcGIS y Heart, aprovechando la información generada en el

primero como datos de partida para el análisis del último.

Page 231: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

217

Costo

Ninguno (Licencia GPL)

Datos requeridos

Heart trabaja con los formatos más habituales de datos espaciales y no espaciales,

efectuando cálculos intensivos sobre los mismos. El DEM y datos climatológicos ES

NECESARIO.

La información cartográfica debe encontrarse en formato de malla raster, en particular

en el formato ASCII Grid de ArcView. Todas las mallas raster empleadas deben

compartir los mismos atributos de tamaño de celda y coordenadas, representando

exactamente la misma porción del terreno y diferenciándose únicamente por los valores

de las celdas y el tipo de parámetro que contienen éstas

.

HSPF: Hydrological Simulation Program – FORTRAN

Descripción y aplicación

Modelo de cuencas que cuantifica los escurrimientos y modela la calidad del agua

asociada a fuentes puntuales y no puntuales. Simula la hidrología de las líneas

divisorias y la asocia con la calidad el agua, procesos previos y posteriores en

superficies de tierra y en corrientes de agua bien mezcladas. Esto lo logra integrando la

simulación de contaminantes de la tierra (p. ej. contaminantes tóxicos orgánicos) y del

suelo en el proceso de interacciones hidráulicas y química del sedimento de la corriente.

Este programa realiza una simulación del proceso hidrológico y de calidad de agua en

sistemas naturales y hechos por el hombre. Es una herramienta analítica que tiene

aplicación en la planeación, diseño y operación de los sistemas de aguas. El modelo

permite el uso de análisis probabilístico en los campos de la hidrología y el manejo de

la calidad del agua.

Page 232: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

218

Resultados

Historia temporal de la cantidad y calidad de escurrimiento de una cuenca urbana o

agrícola. Velocidad flujo, sedimentación, nutrientes y concentración de pesticidas son

predecidas.

Requerimientos de software, manejo de datos SIG e interfase Arc GIS

Archivos compatibles con FORTRAN 77

Costo

Ninguno

Datos requeridos

Para simular los procesos de la cuenca, el programa usa información meteorológica e

hidrológica como la de suelos y topografías, historia de tiempo de lluvias, temperatura,

radiación solar, uso de suelo y prácticas de manejo.

HEC-PREPO

Descripción y aplicación

Permite analizar las características físicas de una cuenca en forma rápida

Es un conjunto de rutinas de programación que se aplican sobre datos espaciales de una

cuenca con el fin de generar los parámetros hidrológicos necesarios para la simulación

hidrológica del escurrimiento.

Permite analizar las características físicas de una cuenca en forma rápida. Trabaja a

partir de un modelo numérico de elevación de la cuenca, generando a partir del mismo

los parámetros hidrológicos, esto lo hace aplicable a cuencas donde el terreno gobierna

el escurrimiento.

Page 233: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

219

Resultados

Permite Crear la topología de la red escurrimiento para el posterior modelado

hidrológico.

Al estar incluido dentro un SIG permite combinar la información generada con otros

datos (uso del suelo, precipitación, ocurrencia de heladas, tipos de suelos, etc) y generar

resultados cartográficos con rapidez.

Requerimientos de software, manejo de datos SIG e interfase Arc GIS

Está incluido dentro un SIG

SWRRB: (Simulator for Water Resources in Rural Basins) WQ (windows

interface)

Descripción y aplicación

Este modelo fue desarrollado modificando CREAMS (química, escurrimiento y

erosión de sistemas de manejo agrícola) modelo hidrológico de precipitaciones

diarias para aplicación en cuencas rurales.

Los tres mayores componentes de este modelo son el clima, la hidrología y

sedimentación. Los procesos considerados son escurrimiento superficial, flujo de

retorno, percolación, evapo-transpiración, pérdida por transmisión, reservorios y lagos

de almacenamiento, sedimentación y crecimiento de cultivos.

Resultados

Los resultados simulan la producción de agua y sedimentos en una amplia variedad

de sucesos, climas, uso de la tierra, topografía y condiciones de manejo. Modelo útil

para la planeación y diseño de proyectos de agua.

Page 234: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

220

Requerimientos de software, manejo de datos SIG e interfase Arc GIS

• Microsoft Windows

• Usa una interfase de Windows.

• Window s Version 3.0

• 80 386 Procesador

• 4 Megabytes de memoria RAM

• 10 Megabytes de espacio en el disco duro

NOTE: Un procesador matemático es recomendado pero no requerido.

Costo

Ninguno

Datos requeridos

Datos de clima, pesticida, cuencas y subcuencas.

WMS: Watershed Modeling System

Descripción y aplicación

Este es un modelo ambiental gráfico para todas las fases de la hidrología e hidráulica de

cuencas. Con este modelo se puede delinear la cuenca, calcular parámetros geométricos,

superposiciones computaciones en GIS (profundidad de lluvias), datos de extracción

transversal del terreno. El modelo es un apoyo para HEC-1 (HEC-HMS), HEC-RAS,

CE QUAL W2, TR-20, TR-55, Rational Method, NFF, MODRAT, y HSPF.

Resultados

Con este modelo se puede delinear la cuenca, calcular parámetros geométricos,

superposiciones computaciones en GIS (profundidad de lluvias), datos de extracción

transversal del terreno.

Page 235: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

221

Requerimientos de software, manejo de datos SIG e interfase Arc GIS

Los modelos conceptuales y atributos pueden ser compartidos sin dificultad entre las

tres aplicaciones y ARC/INFO o ARCVIEW.

Costo

4600.00. VERSIÓN QUE NO MANEJO MODELOS DE TERRENO, MAPEO, NI

MÓDULOS DE DELINEACIÓN AUTOMATIZADA

AGWA: Automated Geospatial Watershed Assessment Tool

Descripción y aplicación

Sistema de análisis hidrológico para manejo de cuencas, recursos hídricos, uso de tierra,

y recursos biológicos y para el desarrollo de proyectos de cuencas. Es una extensión

de ArcView que utiliza dos modelos hidrológicos: KINEROS y SWAT (modelos de

USDA-ARS).

Esta extensión permite la parametrización de los modelos KINEROS y SWAT de

escurrimientos y erosión de dos cuencas.

Los modelos Kinematic Runoff y Erosion (KINEROS) están orientados a modelos

físicos que se pueden usar para determinar efectos de características varias como

desarrollo urbano, pequeños reservorios de detención o canales alineados en producción

de sedimentos e hidrografía de inundación. El modelo describe los procesos de

intercepción, infiltración, escurrimiento superficial y erosión de cuencas agrícolas y

urbanas.

Resultados

Infiltración, escurrimientos, producción de sedimentos, flujos picos, descargas de

sedimentos, descarga de canales, ET, percolación, escurrimiento superficial, pérdida por

transmisión, producción de agua y sedimentos, precipitación.

Page 236: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

222

Requerimientos de software, manejo de datos SIG e interfase Arc GIS

Esta herramienta está diseñada para usar información georreferenciada (datos SIG).

Requiere de ArcView, Spatial Analyst. Comparte el mismo sistema de ArcView que

ATILA y BASIN.

Usa la versión 3.1 o anterior de Arc View, versión 1.1 de Spatial Analyst y los sistemas

operativos Windows 95, 98, 2000, NT 4.0 , ME y XP .

Se sugiere las siguientes características de hardware Pentium III, 866 MHz with 256

Mb RAM.

Costo

Ninguno

Datos requeridos

Grid de cobertura de suelo, DEM, data de precipitación de KINEROS y SWAT.

MIKE BASIN

Descripción y aplicación

Modelo de balance de masas en estado estable que permite el recorrido del flujo de

ríos. La solución a la calidad del agua se da por medio de transporte advectivo, el

decaimiento durante el transporte puede ser modelado. La descripción de las aguas

subterráneas usa la ecuación lineal de reservorio.

Crea una modelo en el que las ramas representan las secciones individuales del arroyo y

los nodos representan las confluencias, diversiones, reservorios o usuarios de agua.

La filosofía de este modelo es “mantenerlo simple”. Por esta razón los requerimientos

de entrada son mínimos para permitir la modelación significativamente. Con esto se

quiere decir que los datos de flujo o escurrimiento natural son siempre esenciales. Los

Page 237: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

223

datos de calidad del agua pueden ser medidos directamente (concentraciones) o

derivados del uso de información del uso de la tierra como población, número de

cabezas de ganado, uso de fertilizantes y tipo de cultivo agrícola (MIKE BASIN tiene

una herramienta para usar ArcView para este procesamiento). La resolución temporal

deseada depende de las escalas de tiempo del proceso relevante. En lo que a cantidad

del agua se refiere, las inundaciones o los cambios en extracciones deben ser

distinguibles. En cuanto a la calidad del agua, la degradación sólo puede ser vista en

los resultados del modelo si ocurre por períodos de tiempo mayores que el tiempo de

residencia en el área del modelo. Cualquier reservorio debe ser caracterizado por

curvas de nivel-área-volumen, reglas de curvas y especificaciones para cualquier

asociación de estaciones de hidroenergía.

Resultados

El modelo genera todos los aspectos de la simulación como el desempeño de cada

reservorio, concentraciones de nitrato en los ríos, déficits de demanda, etc. Estos

resultados se pueden presentar en diferentes formatos como mapas, tablas, gráficos.

Requerimientos de software, manejo de datos SIG e interfase Arc GIS

Requiere de Arc View ArcView 3.2 or 3.2a. Otros requerimientos son:

• Windows 98, NT, 2000, o XP. (MIKE BASIN también corre con Windows 95

y ME, pero estos sistemas operativos no están oficialmente apoyados por DHI);

• Mínimo de 64 Mbytes RAM (recomendado);

• Monitor de alta resolución, mínimo de 800x600 pixeles;

• Mínimo de 200 Mbytes de espacio de disco libre.

Interface ArcView GIS

MIKE BASIN y MILW usan una interfase gráfica de usuario (GUI), la que vincula a la

máquina computacional MIKE BASIN con ArcView GIS. La interface es desarrollada

en un ambiente ArcViewTM y trabaja usando la funcionalidad de ArcViewTM. La

aplicación de MIKE BASIN usa una personalizada interfase gráfica de usuario (GUI)

ArcViewTM. La integración con el ambiente de ArcView asegura que la completa

Page 238: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

224

funcionalidad de ArcView sea mantenida. Debido a que algunas de las funciones de

las interfases de MIKE BASIN y MILW usan las facilidades del ArcView estándar, el

usuario debe estar familiarizado con ArcView.

Costo

Hay una versión gratuita pero no incluye la aplicación que simula precipitación-

escurrimiento.

Datos requeridos

A modo general los datos que se pueden requerir según son: ubicación de reservorios,

red de drenaje, parámetros de calidad del agua, series de tiempo de precipitaciones,

niveles de agua, etc.

SMS: Surface Water Modeling System

Descripción y aplicación

Es un modelo ambiental para hidrodinámica, contaminante y transporte de sedimentos y

modelo de ondulación. Incluye elementos finitos 2D, diferenciales finitas 2D,

elementos finitos 3D y herramientas de modelación de aguas atrás 1D.

Modelos de apoyo incluyen TABS-MD (GFGEN, RMA2, RMA4, SED2D-WES),

ADCIRC, CGWAVE, STWAVE, M2D, HIVEL2D y HEC-RAS de USACE-ERDC.

También se han desarrollado interfaces para facilitar el uso de los paquetes de análisis

FHWA, FESWMS y Bri-Stars. SMS también incluye una interfase que puede ser usada

como apoyo de modelos que no han sido incorporados oficialmente dentro del sistema.

Los modelos numéricos apoyados por SMS generan una variedad de información

aplicable al modelación de aguas superficiales.

Resultados

Las aplicaciones son: cálculo de elevaciones de aguas superficiales y problemas con las

velocidades de flujo para cuerpos de aguas poco profundos, para estado estable o

Page 239: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

225

condiciones dinámicas. Aplicaciones adicionales incluyen los modelos de migración de

contaminantes, intrusión salina, transporte de sedimentos (recorrido y deposición),

energía de ondulación de dispersión, propiedades de ondulación (dirección, magnitud y

amplitud) y otras.

Requerimientos de software, manejo de datos SIG e interfase Arc GIS

Conceptual models and attributes can be shared freely between the three applications

and ARC/INFO or ARCVIEW.

SHETRAN: Distributed modeling of water flow and sediment and contaminant

transport.

Descripción y aplicación

Está basado en SHE (Systeme Hydrologique Europeen). Es un modelo 3D, de

superficie y subsuperficie, físico, distribuido espacialmente, de diferencias finitas para

el flujo de agua, transporte de sedimento y de soluto reactivo en cuencas. Da detalles

descriptivos del tiempo y espacio de flujo y transporte en la cuenca, lo que se puede

visualizar en computación animada. Permite el estudio del impacto de la erosión de la

tierra, contaminación, cambios de uso de la tierra y clima; así como en estudios y

manejo de aguas superficiales y subterráneas.

Es un sistema de modelos de cuencas de ríos. Es una herramienta poderosa para

estudios de impacto ambiental de la erosión del suelo, contaminación y los efectos de

cambios en el uso de la tierra y clima, y en el estudio de aguas superficiales y

subterráneas y manejo.

Puede ser usado para cuencas menos de 1km2 a 2500 km2 en un área. Usualmente usa

una malla con 20,000 celdas de diferencia finita, amontonadas a 50 de profundidad,

para modelar el flujo por hora y el transporte por períodos de hasta algunas décadas.

Resultados

Da una descripción detallada en tiempo y espacio del flujo y transporte de la cuenca

Page 240: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

226

el que puede se visualizado usando proyectores computacionales gráficos.

Requerimientos de software, manejo de datos SIG e interfase Arc GIS

Los resultados de las simulaciones de SHETRAN pueden ser visualizados y analizados

usando el SHEGRAPH paquete dedicado a los gráficos.

Tercera Etapa

Considerando los criterios de decisión listados anteriormente y la información

recopilada de cada uno de los programas y aplicaciones hidrológicas, se fueron

descartando algunos modelos.

Las aplicaciones HEC-PREPO y Heart se descartaron debido a que son herramientas

para el manejo y generación de información hidrológica. Además, Heart no dispone

de una interface de tipo SIG, sino que por medio de la extensión ArcHIS (extensión

para ArcGIS de ESRI escrita en lenguaje VBA) se pueden interrelacionara ArcGIS y

Heart, aprovechando la información generada en el primero como datos de partida

para el análisis del último.

SHERTRAN se descartó principalmente debido a que su aplicación es para cuencas

entre 1 y 2500 km2. Además, no se encontró información que sustentará la existencia

de una interfase que relacionara este programa con ArcGIS. Sin embargo, los

resultados en forma gráfica se presentan en el SHERGRAPH.

A pesar que su aplicación se adecua a las necesidades del proyecto en términos de los

resultados que se esperan obtener, el modelo SWRRB también se descartó debido a

que no se encontró información bibliográfica que apoyará la existencia de una

interfase con ArcGIS, ya que este posee su propia interfase en Windows.

El modelo HSPF permite la obtención de la historia temporal de la cantidad y calidad

de escurrimiento de una cuenca urbana o agrícola. Velocidad flujo, sedimentación,

nutrientes y concentración de pesticidas son predecidas usando información

Page 241: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

227

meteorológica e hidrológica como la de suelos y topografías, historia de tiempo de

lluvias, temperatura, radiación solar, uso de suelo y prácticas de manejo. Este modelo

se descartó debido a que no se encontró una referencia que sustentara la existencia de

una interfase que interrelacionara este modelo con Arc GIS o ArcInfo, más tan sólo se

confirma su compatibilidad con archivos FORTRAN. Además, se considera que no

se ajusta completamente a los criterios relacionados con los resultados que se desean

obtener.

El modelo SMS fue descartado debido a que sólo considera aguas superficiales y los

procesos hidrológicos relacionados con estas, de manera que su aplicación no

cumpliría con los resultados requeridos para el proyecto.

El WMS fue descartado debido a la complejidad de su uso y costo. Al estar

compuesto por varios programas (HSPF, HECRAS, GGSHA, NFF, Racional Method,

TR20, HMS) permite la modelación de una amplia variedad de situaciones, sin

embargo obliga al usuario a aprender a manejar cada uno de estos módulos haciendo

difícil su uso e incrementando su costo según la cantidad de módulos que se requieran

para el estudio. Cabe mencionar que un módulo es necesario para el la comunicación

entre WMS y ArcGIS.

Basins utiliza varios programas como el AGWA, SWAT, KINEROS, HSPF,

AQUATOX y otros. De todas estas, de acuerdo a los objetivos del estudio es de

nuestro interés AGWA, SWAT y KINEROS. Debido a que estas herramientas se

pueden manejar independientemente de BASINS y son las únicas de nuestro interés,

se descarta el uso de este programa para el desarrollo del proyecto.

De este modo, de los programas presentados al inicio de este documento, se realizará

la selección en base a los siguientes: MIKE BASINS, HMS y AGWA (SWAT y

KINEROS). Cabe mencionar que por el momento se tratará con AGWA, SWAT y

KINEROS como uno sólo.

El HMS puede ser aplicado a un amplio rango de áreas geográficas y determina las

pérdidas, transforma precipitaciones a escurrimientos, encamina o manda la

hidrografía, desvía el flujo perdiendo la hidrografía desviada o adicionándola en su

Page 242: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

228

curso río abajo. Como se puede observar, el modelo cumple con varios de los

resultados esperados de la modelación. La desventaja de este modelo es que tiene un

costo, además que utiliza una interfase aparte para comunicarse con ArcGIS, llamada

HEC-GIS, que también tiene un costo adicional.

MIKE BASINS tiene una amplia variedad de módulos incluidos que comprenden

aspectos de análisis, calidad y administración del agua. El módulo de interés para este

estudio es el de precipitación-escurrimiento y de áreas de recarga, el cual no está

incluido en la versión básica. Entre los módulos incluidos están el de reservorios,

acuíferos, usuarios del agua, calidad del agua (química) y ríos. Cabe mencionar que

el módulo básico no tiene costo.

El AGWA es una herramienta que integra el uso de SWAT y de KINEROS. El

primero permite la simulación por largos períodos de tiempo de grandes extensiones,

mientras que el segundo simula la erosión y escurrimientos de pequeñas áreas y de un

evento aislado. La base de SWAT es el balance hídrico y permite evaluar el impacto

del uso de la tierra sobre el comportamiento hidrológico de un área.

Los resultados que se obtienen de cada programa son:

SWAT KINEROS

Evapotranspiración Infiltración

Percolación Producción de Sedimentos

Escurrimiento, producción de agua Escurrimiento

Pérdidas por transmisión Velocidad Pico de escurrimiento

Producción de sedimentos Pico de descarga de sedimento

Considerando que el desarrollo del proyecto se realizará sobre la plataforma de

ArcGIS, ArcInfo y ArcView se considera que el programa más adecuado es el

AGWA (SWAT y KINEROS.

A continuación se presenta una matriz cualitativa que se utilizó como apoyo en la

última etapa de selección del modelo.

Page 243: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

229

Tabla 28. Matriz cualitativa comparativa de modelos hidrológicos

Programas AGWA BASIN

3.1

SWAT MIKE

BASIN

ATTILA HMS

Interfase con Arc Gis,

Arc Info, Arc View

Hec-Gis

Datos GIS

Aplica a cuenca de

384,000 Ha

SWAT+

KINEROS

AGWA cuenca

grande

cuenca

grande

Series e intervalos de

tiempo

Balance hídrico

Producción de agua

Infiltración *

Escurrimientos y

Producción de

Sedimentos

*

Caudales

Evapotranspiración *

Modelo del impacto a

largo término

Costo nota

Cumple

Cumple

parcialmente

No Cumple

*considera estas variables en el modelo de lluvia-escurrimiento

Nota: versión gratituita no incluye el modelo lluvia escurrimiento

Page 244: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

230

Anexo 3. Descripción de tablas de datos.

Tabla 29. Descripción de las tablas primarias de datos

Primarias Tipo de Tabla Descripción

Hgr.dbf Geometría hidráulica para la discretización de la cuenca, utilizada para definir la geometría de los canales basados en las áreas de contribución.

final_swat_soil_lut.dbf Tabla de vista para SWAT usada para derivar los parámetros hidrológicos de los códigos de cobertura de suelo

soil_lut.dbf Tabla de vista secundaria para SWAT Wgnfiles.dbf Debe contener información de las estaciones climatológicas, así

como señaladores a los archivos climatológicos, descritos en los archivos de entrada y salida

FAO_World.dbf Presenta información organizada en base a las unidades mapa suelo (soil mapping units). Incluye las unidades de suelo (soil units) y porcentajes asociados con cada unidad mapa suelo (soil mapping unit) (Levick et al, s.f).

FAO_Properties.dbf Lista las unidades de suelo (soil units) y sus propiedades (%arena, %cieno, %arcilla, densidad de tamaño, volumen o grueso y otras) para los suelos superficiales y subterráneos. Tiene un campo de textura que es usado para obtener los parámetros hidráulicos como conductividad hidráulica (Ks), de la tabla FAO_Summ.dbf (Levick et al, s.f).

FAO_Summ. Dbf Está organizada por unidades de suelo y contiene unidades de suelo y propiedades de suelo adicionales como capacidad de agua disponible (AWC) y fragmentos de roca. Tiene un campo de textura (Levick et al, s.f).

Kin_lut.dbf Contiene información de textura de suelos asociadas a parámetros hidrológicos como conductividad hidráulica saturada (Ks), media de manejo capilar (G) y porosidad (por). Es usada por el modelo en el proceso de parametrización para obtener propiedades del suelo. Esta basada en la clasificación de suelo de la STATSGO, pero fue modificada para incluir algunas unidades mapa suelo de la FAO (Levick et al, s.f).

Nacl_lut.dbf Contiene información de parámetros hidrológicos (número de curva (CN) según el grupo hidrológico de suelo y porcentaje de cobertura) para cada tipo de cobertura de suelo según la clasificación de vegetación de la NACL.

Pcp.dbf Contiene la información de precipitación ordenada por fecha en días julianos para todas las estaciones que se utilizarán en la modelación

Temp.tmp Contiene información de temperatura máxima y mínima de las estaciones que se utilizarán en la modelación, ordenadas en días julianos.

xx.wgn Archivos generadores de clima por estación generadora de clima que se utilizará(n) en la modelación. Contiene información estadística: precipitación, temperatura máxima y mínima promedio, sus desviaciones, probabilidad de un día seco o húmedo después de uno húmedo, coeficiente de sesgo, radiación solar, temperatura de rocío y velocidad del viento entre algunos parámetros. El nombre del archivo (xx) dependerá de la estación generadora de clima.

Page 245: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

231

Tabla 30. Descripción de las tablas secundarias de datos

Secundarias

Tipo de Tabla Descripción

Tablas de precipitación Deben ser generadas por el usuario y guardadas en el

directorio “rainfall” del proyecto.

Weights.dbf Son creadas como parte de la ponderación de Thiessen durante

la generación de los archivos de precipitación de entrada. Son

guardados en el directorio de proyecto “av_cwd” y son

adicionados al proyecto para consulta. Son sobrescritos cada

vez que se genere un nuevo archivo de precipitación

distribuida.

Swatpptfiles.dbf Archivos que mantienen un record de todas las combinaciones

de las configuraciones de la cuenca, archivos de precipitación,

ubicación de los archivos de precipitación, e inicio y final de

las fechas de los archivos de precipitación. Estos archivos son

escritos en el sudirectorio del proyecto “rainfall” y adicionados

al proyecto como tablas. Estos son cruciales y no deben ser

borrados.

Tablas de salida Resultados de la simulación que son escritos en los archivos de

base de datos de canales y altiplanicie. Son adicionados al

proyecto como tablas. Los nombres de estos archivos de

salida son modificaciones del nombre de simulación. Las

tablas de canales tendrán una c y la de altiplanicie una p

anterior al nombre de simulación. Estas tablas terminan en

.res para SWAT.

Page 246: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

232

Anexo 4. Tratamiento de los datos de las estaciones de precipitación del ERIC

Se extrajó la información climatológica (precipitación, temperatura máxima,

temperatura mínima) del extractor rápido de información climatológica v.2.0 Eric II

para la(s) estaciones de precipitación que tentativamente se utilizarían en la

modelación.

Esta información se utilizó para generar el archivo de precipitación y temperatura.

El CD-rom de Extracción Rápida de Información Climatológica (ERIC) proporciona

información climatológica histórica diaria de los siguientes parámetros

climatológicos:

• Precipitación

• Temperatura

• Temperatura máxima

• Temperatura mínima

• Evapotranspiración

• Cobertura del cielo

• Tormentas eléctricas

• Niebla

• Granizo

Como ya se mencionó, de estos parámetros, los de interés fueron: precipitación,

temperatura y temperatura máxima y mínima.

Los resultados se extrajeron por estación, por variable y por un período de años

especificados por el usuario. Los archivos de Excel generados por el ERIC

presentaron la información en bloques de 12 columnas, que representan los meses y

filas, que representan cada día del mes (1-31). Cada bloque correspondió a un año.

Page 247: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

233

Los datos de los archivos de Excel de la variable precipitación de cada estación se

arreglaron según los requerimientos del modelo, mediante macros en lenguaje de

programación de visual Basic:

• Precipitación: ordena los datos de los meses en una sola columna guardando el

orden de los días, para todos los bloques (años) de un archivo

• Años: lista los años de datos de cada archivo

• Hoja2: inserta la hoja en la que se ordenarán los datos de la estación.

Estos macros se generaron para facilitar el proceso de ordenamiento de los datos.

Arreglada los datos de cada estación, se unificó la misma en un solo archivo de Excel

en el formato especificado. El archivo de Excel resultante se transformó a DBF.

Exactamente el mismo procedimiento se aplicó a los datos de temperatura máxima y

mínima, exceptuando en que el archivo de temperatura se transformó de Excel a

archivo de texto y finalmente a archivo con extensión TMP mediante la terminal MS-

DOS. Fue necesario transformar a archivo de texto ya que con este formato se le dió

el formato final requerido.

Page 248: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

234

Figura 42. Imagen de la tabla DBF de precipitación

Page 249: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

235

Anexo 5. Tratamiento de datos de las estaciones meteorológicas automáticas

(EMA´s)

Para generar los archivos generadores de clima se utilizó información de las

Estaciones Meteorológicas Automáticas (EMA`s) del Servicio Meteorológico

Nacional.

Los datos de estas estaciones estaban dados para cada 10 minutos y la información

que proporcionaban se encuentra detallada en la tabla 29 que se presenta en este

anexo.

Los datos de las Estaciones Meteorológicas Automáticas (EMA´s) estaban

distribuidos en varios archivos de Excel: uno para cada mes de cada año y cada

estación. En algunos casos, se encuentraron datos de dos meses de un año de una

estación en un solo archivo de Excel.

Otros datos se encontaban en archivos texto que contenían información de varias

estaciones correspondiente a un solo mes, mismo año y distribuida en varios bloques.

Otros archivos de texto contenían información de un año entero por estación. Estos

archivos se transformaron a archivos de Excel para su manejo.

Para manejar la gran cantidad de datos y extraer la información necesaria se utilizó el

programa estadístico SPSS. La metodología general que se seguió en la manipulación

de los archivos fue la siguiente:

• Se transformaron los archivos a formato SPSS: Cada uno de los archivos de

Excel se transformó y grabó en formato SPSS, extensión SAV.

• Se unieron todos los archivos (todos los años y todos los meses) para cada

estación: Transformados todos los archivos, se fundieron generando un solo

archivo.

• Se dio formato al archivo: Se dió formato y se definió la variable fecha, se

extrajo la variable tiempo en formato hh:mm.

Page 250: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

236

• Se extrajo la información requerida: Se analizaron los datos según el

parámetro que se desea obtener.

Tabla 31. Variables medidas en las estaciones meteorológicas automáticas del

servicio meteorológico nacional

Variable Descripción

Dirección del

viento (DIR)

El valor obtenido es el promedio de 10 minutos de la dirección del

viento. La dirección indica de donde proviene el viento, su unidad de

medición es en grados donde 0° es norte verdadero, su unidad de

medición es en grados.

Dirección del

viento de ráfaga

(WSMDIR)

La dirreción del viento de ráfaga es la dirección de donde proviene

la ráfaga más intensa en un lapso de 10 minutos, su unidad de medición

es en grados.

Velocidad del

viento (WSK)

La velocidad del viento es el promedio aritmético de las velocidades

medidas en un lapso de 10 minutos, su unidad de medición es en km/h.

Velocidad del

viento de ráfaga

(WSMK)

La velocidad del viento de ráfaga es la máxima velocidad medida en un

intervalo de 10 minutos (se toman muestras cada 5 seg.), su unidad de

medición es en km/h.

Temperatura

promedio

(AvgTemp)

Es la temperatura promedio de las mediciones realizadas en un

lapso de 10 minutos (se toman muestras cada minuto), su unidad de

medición es en °C.

Humedad relativa

(AvgRH)

La humedad relativa es el promedio de las mediciones realizadas en un

intervalo de 10 minutos (se toman muestras cada minuto), su unidad de

medición es en %.

Presión

Barométrica

(AvgBP)

La presión barométrica es el promedio de las mediciones realizadas en

un lapso de 10 minutos (se toman muestras cada minuto), su unidad

de medición es el mb (milibar).

Precipitación

(Rain)

Es la lámina de precipitación acumulada en un lapso de 10 minutos, su

unidad de medición es mm (milímetro).

Radiación

(AvgSR)

La radiación solar son los valores promedio medidos en un lapso de 10

minutos (se toman mediciones cada minuto), su unidad de medición es

en W/m² (Watt/m²).

Batería (Batt) Batería recargable de 12 Volts.

Panel solar

(Spanel) Panel Solar, empleado para recargar la batería.

Page 251: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

237

2. Obtención de los 14 parámetros que componen los archivos generadores de

clima

a. Radiación solar y velocidad del viento

Para el cálculo de la radiación solar y velocidad del viento se utilizó el archivo

fusionado en formato SPSS, extensión SAV. Se realizó un cálculo o transformación

de cada uno de los datos de radiación solar y velocidad del viento de W/m2 y km/h a

MJ/m2/día y m/s, respectivamente. Los factores que se utilizaron para las

transformaciones fueron los siguientes:

Radiación solar: Watt/m2 = J/s / m2 = 0.0864 MJ /día* m2

Velocidad del viento: 1 km/h = 00.278 m/s

Finalmente, se realizó el análisis estadístico para obtener la radiación solar y

velocidad de viento mensual en las unidades de interés. El informe resultante se

grabó en formato Excel, archivo a partir del que se extrajo la información necesaria

para el archivo generador de clima.

b. Precipitación media, desviación estándar de la precipitación, probabilidad de

un día seco después de un día húmedo, probabilidad un día húmedo después de

un día húmedo, coeficiente de sesgo y promedios de días de precipitación

El cálculo de las variables listadas se realizó mediante un programa auto ejecutable

llamado pcpSTAT.exe. Este programa requierió que el archivo de entrada tuviese una

sola columna de datos con un solo decimal, ordenados iniciando con el valor que

corresponde al 1 ene y finalizando con el que corresponde al 31 de diciembre.

También requirió que cada día de del año tuviese un valor asignado, de manera que

los días que no tengan datos deben se llenaron con -99.00, 99.00 o por un valor que el

programa reconozca como dato faltante.

Sin embargo, para calcular las variables: precipitación mensual media, desviación

estándar, probabilidad de un día seco después de un día húmedo, probabilidad un día

húmedo después de un día húmedo, coeficiente de sesgo y promedio de días de

Page 252: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

238

precipitación se obtuvieron primero los valores de precipitación diaria. Para esto se

realizó un análisis estadístico mediante el programa SPSS, en el que se sumaron los

valores de precipitación de los datos de cada 10 minutos de cada día para obtener

valores de precipitación diarios. El informe resultante se grabó en formato Excel,

archivo que se modificó para ser usado como archivo de entrada para obtener las

variables mencionadas. (Consulta vía email a Liersch, Stefan; 2006)

c. Temperatura máxima y mínima y sus desviaciones estándares

Para calcular la temperatura máxima y mínima mensual y sus desviaciones estándares

correspondientes se calcularon primeramente las temperaturas máximas y mínimas

diarias mediante un análisis de todos los datos con el programa estadístico SPSS. El

reporte generado por el SPSS se exportó en formato Excel. Este archivo se

transformó a formato .sav y a partir de este se realizó un análisis para obtener la

media de las temperaturas mínimas y máximas de cada mes, así como sus

desviaciones estándares correspondientes.

d. Temperatura de rocío

El cálculo de la temperatura de rocío se realizó mediante el programa auto ejecutable

dew02. Este programa calcula la temperatura de rocío en base a los valores mínimos

y máximos de temperatura, obteniendo un valor más preciso; ya que al utilizar la

temperatura promedio, se puede estar estimando por debajo la temperatura de rocío.

Los datos se ordenaron en tres columnas en el siguiente orden (según los

requerimientos del programa): temperatura máxima diaria, temperatura mínima diaria

y humedad relativa diaria. Los datos de cada variable se adaptaron para que

estuvieran formados por un solo número decimal y para que estuvieran ordenados en

una sola columna iniciando por el dato del 1ero de enero y terminando con el dato del

31 de diciembre. Cada día del año tuvo asignado un dato, de manera que los datos

faltantes se les asignaron el valor de -99.0, 99.0 u otro valor que el programa

reconozca como dato faltante.

Page 253: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

239

Los datos de temperatura máxima y mínima diaria que se utilizaron corresponden a

los valores máximos y mínimos de cada día obtenidos del análisis con el SPSS.

La humedad relativa diaria se obtuvo mediante el análisis con el SPSS promediando

los datos de cada 10 minutos de cada día. El informe generado se grabó en formato

Excel.

Los datos de temperatura máxima, mínima y humedad se unieron en un solo archivo

de Excel. Se revisaron que los datos cumplan con las especificaciones del programa

autoejecutable y se dió el formato requerido.

El programa autoejecutable generó un archivo de salida que contenía los valores de

temperatura máxima, mínima, humedad relativa y temperatura de rocío para cada

mes. De estos datos, los que se utilizaron para el archivo generador de clima fueron

los valores de temperaturas de rocío.

e. 30 minutos de precipitación máxima

Para obtener los 30 minutos de precipitación máxima, se sumó la precipitación de los

datos de cada 30 minutos mediante el SPSS. Para lograr que el programa realizara

este análisis, fue necesario categorizar el tiempo (variable) con una amplitud de 30

minutos y hacer una selección por año debido a la extensión de los datos. Los

informes de cada año se grabaron en formato Excel y se transformaron a formato

SPSS. Se fundieron los archivos de cada año, se definió y dio formato a la variable

fecha, se ordenaron los datos por fecha en orden ascendente, y se analizaron

nuevamente mediante el SPSS para obtener el valor máximo de precipitación mensual

de un período de 30 minutos.

En resumen, se utilizó el programa estadístico SPSS para extraer todos los

parámetros: promedios de radiación solar y velocidad del viento, datos diarios de

temperatura mínima y máxima, promedios diarios de humedad relativa y suma de

datos de precipitación por día.

Page 254: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

240

Los datos diarios de precipitación, temperatura máxima, mínima y humedad relativa

se utilizaron como datos de entrada para ejecutar los programas pcpStat.exe y

dew02.exe. A la vez, estos datos diarios, se utilizaron para extraer la temperatura

mínima y máxima promedio, así como sus respectivas desviaciones estándares

mediante el SPSS.

Los programas auto-ejecutables dieron los resultados de los parámetros: precipitación

media y su desviación estándar, probabilidades de día húmedo después de un día seco

y de un día húmedo, coeficiente de sesgo, promedio de días húmedos y temperatura

de rocío.

Una vez que se tienen todos los resultados se procedió a la creación del archivo

WGN, tal y como se describe en la metodología.

Page 255: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

241

Anexo 6. Características de las capas de información utilizadas

Capas de información digitalizadas

Las características que se detallan en la tabla 30 se extrajeron de la información

impresa en los respectivos mapas.

Tabla 32. Características de las capas de información digitalizadas

Capa de

información Edafología

Cobertura

vegetal

y uso de suelo

Hidrología

Cartas usadas F14-8 F14-8

F14-4, F14-5,

F14-7, F14-8,

F14-10, F14-11,

E14-1

Escala 1:250,000 1:250,000 1:250,000

Fuente INEGI INEGI INEGI

Formato Papel Papel Papel

Primera

edición 1983 1984 1981-1983

Impresión 1983 (1era) 2005 (2da) X

Datum NAD27 NAD2 NAD2

Proyección UTM UTM UTM

Esferoide Clarke 1866 Clarke 1866 Clarke 1866

Estaciones de precipitación

Shapefile generado a partir de las coordenadas geográficas listadas en el CD-ROM

ERIC II.

Page 256: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

242

Áreas núcleos

Coverage generado mediante el programa ArcInfo a partir de las coordenadas UTM

listadas en el libro Áreas Naturales protegidas de México.

Límite de Área Natural Protegida

Tabla 33. Características de la capa de información original del límite del área

natural protegida.

Propiedades

originales DEM

Escala 1:250,000

Coordenadas Grados decimales

Unidades metros

Datum NAD27

Época 1988

Elipsoide Clarke 1866

Fuente CONABIO (INEGI)

Formato shapefile

Page 257: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

243

Modelo de elevación digital

Tabla 34. Cácterísticas del modelo de elevación digital

Propiedades

originales DEM

Escala 1:50,000

Coordenadas

Coordenadas

geográficas

Unidades metros

Datum ITRF92

Época 1988

Elipsoide GRS80

Cada dato igula a 1”

x 1”

Tamaña de píxel 29.64

Fuente INEGI

Formato imagen bil

Page 258: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

244

Anexo 7. Cálculo de los lapsos de temperatura y precipitación

Para calcular los lapsos de temperatura y precipitación se utilizarán los datos de las

estaciones climatológicas del ERIC II: Jalpan SMN y Jalpan DGE. Las características

de estas estaciones son:

Tabla 35. Estaciones climatológicas (ERIC II)

Clave 22007 22008

Nombre

JALPAN, JALPAN

(DGE)

JALPAN, JALPAN

(SMN)

Latitud 21.22 21.22

Longitud -99.47 -99.47

Elevación (m) 860 754

Estado Querétaro Querétaro

Inicio Jan-66 Jan-43

Final Nov-84 Nov-95

Años Sin Registros 1971 1961-1968

Se seleccionaron estas estaciones debido a que poseían las mismas coordenadas

geográficas, pero diferente elevación y debido a que una de estas fue seleccionada

para utilizarse en la modelación.

Luego de extraer los datos de estas estaciones del CD-ROM ERIC II, se arregló la

información mediante los macros listados en el anexo 4. La información de ambas

estaciones se unificó en un solo archivo y se calculó la diferencia entre los datos

diarios de cada estación mediante el programa SPSS. De estas diferencias diarias se

calculó un promedio anual y total. Finalmente, el valor obtenido se dividió entre la

diferencia de alturas entre las estaciones.

Page 259: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

245

Un resumen del proceso se ve sintetizado en la siguiente fórmula:

Lapsos Pcp = (Pcp Estac. 1- Pcp Estac. 2)/(Elevación Estac. 1-Elevación Est. 2)

(University of Maryland, n.d.)

• Estac. Estación

• Estación 1: Jalpan DGE

• Estación 2: Jalpan SMN

Este proceso se aplicó a cada variable (precipitación y temperatura) por separado.

Page 260: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

246

Anexo 8. Resultados de la cuenca El Chuveje

Tabla 36. Resultados del modelo SWAT para la cuenca El Chuveje con el

coverage de vegetación en base a la clasificación de vegetación NALC.

Ks Área Pendiente

media

Elevación

media

Longitud

Flujo Max. #Subc CN Cober

(%) Val. Hyd

(mm/hr) (m2) (%) (m) (m)

64 57.00 20.00 1.70 1.79 60953.15 31.70 1315.15 656.22

54 67.23 26.79 1.55 1.65 6025584.39 54.22 1512.45 4713.83

24 60.72 20.63 1.61 1.71 1751795.00 58.55 1645.85 2531.76

14 61.37 20.62 1.55 1.66 1513001.76 50.75 1507.85 2471.61

21 79.86 28.00 1.25 1.39 6244315.08 35.51 1944.05 4538.13

74 61.01 20.18 1.43 1.55 2241280.36 64.91 1615.92 2995.77

44 66.78 23.17 1.24 1.38 2041654.54 53.08 1818.33 2567.35

34 72.31 24.67 1.30 1.43 3938213.95 42.25 1942.88 5188.03

31 80.96 33.30 1.20 1.34 6140787.32 44.41 2091.98 5279.06

11 74.81 28.31 1.22 1.36 6651584.27 35.51 1763.65 5237.13

41 76.89 27.75 1.20 1.34 8562280.14 42.62 2018.96 5146.13

• # Subc.: número de subcuenca

• Área: área de la subcuena

• Pendiente: pendiente media de la subcuenca (porcentaje de aumento)

• Elev. Prom.: elevación media de la subcuenca

• Long. Flujo Máx: longitudo de flujo máxima de la subcuenca

• CN: número de curva

• Cober: Cobertura de dosel

• Val. Hyd.: valor de grupo hidrológico ponderado usado para determinar el

número curva

• Ks: conductividad hidráulica

Page 261: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

247

Tabla 36. Continuación. Resultados del modelo SWAT para la cuenca El

Chuveje con el coverage de vegetación en base a la clasificación de vegetación

NALC.

#

Subc

Pcp

(mm)

ET

(mm)

Perc

(mm)

Esc

(mm)

P.

Transm.

(mm)

P.

Agua

(mm)

P.

Sed

(ton/ha)

Desc.

(m3/día)

64 805.71 474.15 277.59 42.22 37.76 56.97 0.02 11249.28

54 819.87 477.66 247.28 77.05 26.81 85.29 6.27 15672.96

24 831.06 481.30 275.62 53.69 25.65 78.82 2.70 3024.00

14 819.96 478.15 269.11 55.07 27.92 73.61 1.94 2629.15

21 856.55 463.47 166.55 221.33 72.58 154.84 124.15 x

74 828.19 460.81 247.88 109.26 47.06 93.60 123.87 8613.22

44 845.90 465.69 236.37 135.37 57.06 105.62 118.94 4125.60

34 856.32 468.59 214.98 166.02 74.86 114.23 93.39 3915.65

31 869.32 463.50 162.58 237.18 85.63 159.66 174.04 x

11 841.71 462.97 195.83 177.31 61.19 127.66 95.19 x

41 862.93 465.15 191.90 199.49 57.99 150.84 165.72 x

• # Subc.: número de subcuenca

• Pcp: precipitación

• ET: evapotranspiración

• Perc: percolación

• Esc: escurrimiento

• P. Transm.: pérdidas por transmisión

• P. Agua: producción de agua

• P. Sed: producción de sedimentosnúmero de curva

• Desc.: descarga del canal de salida

Page 262: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

248

Tabla 37. Efectos de los cambios de cobertura y uso de suelo en los resultados

de las variables hidrológicas de respuesta de las subcuencas de la cuenca El

Chuveje

Cambio Porcentual

No.

Subc

Cambio

Cob. Perc.

%

Esc.

%

ET

%

P.

Transm.

%

Prod.

Agua

%

Prod.

Sed.

%

Desc.

Canal

Sal.

%

% aprox.

área

Cambiada

Br-Ag 14.11 -72.20 0.08 -69.42 -11.19 -123.55 -0.22 32.97

Br-Pa 10.04 -51.27 0.05 -49.69 -7.33 -85.02 -0.17 32.51

Br-Ur 17.47 -89.45 0.11 -85.59 -14.17 -154.65 -0.28 34.78

Pa-B -0.72 3.66 0.00 3.57 0.48 5.73 0.07 12.52

Pa-Br -2.80 14.27 -0.01 13.81 1.84 24.28 0.23 12.71

Br-Q 14.28 -21.58 0.27 -21.01 -10.22 -24.81 -0.22 26.05

14

Br2-Q 8.28 -12.46 0.14 -12.16 -5.56 -14.72 -0.13 36.12

Br-Pa 14.57 -78.76 0.09 -75.34 -11.46 -133.51 -0.28 45.77

Br-Ur 24.14 -131.01 0.21 -123.86 -21.48 -226.09 -0.55 44.69

Pa-B -0.85 4.59 0.00 4.47 0.29 6.20 0.00 12.21

Pa-Br -2.70 14.53 -0.01 14.16 1.46 20.15 0.00 12.66

24

Br-Q 14.26 -22.32 0.27 -21.58 -10.89 -23.31 -0.31 44.67

Br-Ag 27.39 -186.07 0.17 -186.27 4.05 -168.75 0.00 79.82

Br-Pa 19.90 -134.78 0.09 -135.27 3.11 -137.50 0.00 76.06

Br-Ur 50.86 -351.99 0.88 -351.11 8.87 -306.25 0.00 80.36 64

Br-Q 27.17 -50.49 0.52 -50.09 4.06 -45.24 0.00 89.66

B-Ag 8.03 -7.08 0.45 -7.09 -5.56 -5.80 -0.94 24.21

B-Pa 2.19 -1.92 0.12 -1.93 -1.48 -1.61 -0.28 24.33

Pa-Ag 6.04 -5.31 0.33 -5.35 -4.13 -4.38 -0.72 24.48

Br-Ag 12.99 -11.53 0.77 -11.50 -9.25 -9.29 -1.60 9.90

Br-Pa 10.37 -9.17 0.60 -9.17 -7.22 -7.46 -1.21 9.83

Ag-B -2.10 1.82 -0.11 1.86 1.42 1.55 0.22 4.26

Ag-Br -7.85 6.77 -0.37 6.88 5.14 5.93 0.83 4.25

Pa-B -5.66 4.90 -0.28 4.99 3.82 4.22 0.61 24.30

Pa-Br -23.35 19.77 -0.93 20.12 14.37 18.99 2.43 24.08

B-Q 8.38 -4.31 0.61 -4.09 -4.29 -3.39 -0.75 25.61

21

Br-Q 6.50 -3.33 0.47 -3.17 -3.31 -2.63 -0.58 10.51

Page 263: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

249

Tabla 37. Continuación. Efectos de los cambios de cobertura y uso de suelo en

los resultados de las variables hidrológicas de respuesta de las subcuencas de la

cuenca El Chuveje

Cambio porcentual

No.

Subc

Cambio

Cob. Perc.

%

Esc.

%

ET

%

P.

Transm.

%

Prod.

Agua

%

Prod.

Sed.

%

Desc.

Canal

Sal.

%

%

aprox.

área

cambiada

B-Ag 5.79 -4.85 0.41 -4.82 -3.79 -4.07 -0.77 11.47

B2-Ag 6.88 -5.77 0.49 -5.72 -4.52 -4.82 -0.66 13.03

B2-Pa 3.38 -2.82 0.24 -2.84 -2.24 -2.40 -0.39 13.04

Ag-B -2.58 2.13 -0.17 2.13 1.61 1.88 0.28 13.60

Ag-Br -15.92 12.85 -0.89 13.00 9.23 12.14 1.54 13.50

31

B2-Q 10.71 -8.03 0.84 -7.82 -6.55 -6.50 -0.98 13.46

B-Ag 6.91 -7.80 0.44 -7.84 -5.85 -6.31 -1.32 19.24

B-Pa 3.38 -3.78 0.20 -3.82 -2.80 -3.10 -0.66 18.85

Pa-Ag 1.23 -1.37 0.07 -1.39 -0.97 -1.13 -0.22 6.89

Br-Ag 9.63 -10.91 0.64 -10.99 -8.20 -8.73 -1.87 9.46

Br-Pa 6.87 -7.75 0.44 -7.80 -5.78 -6.27 -1.60 8.75

Ag-B -1.72 1.90 -0.10 1.96 1.37 1.61 0.28 4.95

Ag-Br -4.38 4.83 -0.24 4.96 3.40 4.14 0.77 4.93

Pa-B -1.03 1.15 -0.06 1.20 0.77 0.97 0.17 5.92

Pa-Br -3.56 3.93 -0.19 4.04 2.80 3.35 0.61 5.49

B-Q 13.61 -10.56 1.21 -10.05 -10.34 -8.55 -2.26 19.63

41

Br-Q 9.09 -7.01 0.79 -6.73 -6.85 -5.74 -1.51 9.79

Page 264: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

250

Anexo 9. Resultados de la cuenca Arroyo Real

Tabla 38. Resultados del modelo SWAT para la cuenca Arroyo Real con el

coverage de vegetación en base a la clasificación de vegetación NALC.

Área Pendiente Elevación

media

Longitud

Flujo Max. #Subc CN Cober

(%) Val. Hyd

Ks

(mm/hr) (m2) (%) (m) (m)

14 82.31 48.09 1.84 2.67 1188807.18 13.89 827.50 2156.65

104 64.91 32.71 2.35 6.55 13551453.09 23.07 974.62 7708.73

31 59.39 23.70 1.92 4.30 9160440.01 29.18 1283.58 5831.08

34 63.08 27.93 2.23 4.47 2556217.98 26.80 1092.77 3307.41

74 68.11 33.06 2.15 4.19 14270570.66 32.08 1047.23 7446.74

11 75.04 33.40 1.70 1.79 9297206.73 28.70 987.72 6237.08

24 82.79 46.32 1.83 2.00 750242.41 30.06 1038.85 2467.41

41 75.92 30.02 1.38 1.82 9187380.41 29.11 1209.08 5263.79

54 66.76 26.10 1.70 1.79 3571302.45 34.58 1064.59 3903.49

21 73.26 30.02 1.39 1.54 11583299.21 29.72 1285.66 6357.76

51 64.88 22.51 1.39 1.53 9114127.68 40.35 1243.26 3928.91

61 64.68 20.40 1.20 1.34 8878453.77 40.05 1661.82 5447.00

64 65.84 22.98 1.35 1.48 40750941.50 43.70 1412.96 15994.94

114 58.49 28.80 2.50 6.68 1620081.92 21.86 919.97 3188.85

84 76.73 37.79 1.72 1.94 2322046.62 27.25 910.75 4171.07

44 74.08 30.64 1.39 1.54 3114015.43 32.84 1206.13 4194.78

94 79.16 40.26 1.92 2.16 2492642.47 12.82 967.09 3563.97

• # Subc.: número de subcuenca

• Área: área de la subcuena

• Pendiente: pendiente media de la subcuenca (porcentaje de aumento)

• Elev. Prom.: elevación media de la subcuenca

• Long. Flujo Máx: longitudo de flujo máxima de la subcuenca

• CN: número de curva

• Cober: Cobertura de dosel

• Val. Hyd.: valor de grupo hidrológico ponderado usado para determinar el

número curva

• Ks: conductividad hidráulica

Page 265: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

251

Tabla 38. Continuación. Resultados del modelo SWAT para la cuenca Arroyo

Real con el coverage de vegetación en base a la clasificación de vegetación NALC.

#Subc

Pcp

(mm)

ET

(mm)

Perc

(mm)

Esc S.

(mm)

P.Transm.

(mm)

P. Agua

(mm)

P. Sed

(ton/ha)

Desc.

(m3/día)

14 762.52 455.95 135.40 166.72 90.11 81.40 0.77 2451.17

104 773.93 303.57 389.75 77.91 25.67 138.55 8.80 45100.80

31 799.29 311.10 427.78 56.77 19.10 151.25 8.06 X

34 784.91 306.94 404.20 70.56 33.17 141.52 6.44 4781.38

74 780.19 304.86 376.49 95.23 28.45 145.21 17.27 18895.68

11 775.19 462.63 191.55 112.17 36.86 85.92 3.35 X

24 780.38 461.52 134.58 176.33 117.65 72.25 1.78 3860.35

41 794.57 448.21 171.71 170.20 48.79 124.25 74.81 X

54 782.16 465.48 234.13 71.11 30.09 67.70 1.96 3218.40

21 800.03 451.11 188.65 155.53 44.09 117.05 70.60 X

51 797.29 450.92 223.20 116.71 26.31 102.54 102.83 X

61 833.57 462.89 239.72 124.17 36.13 107.60 94.21 X

64 810.72 454.71 225.79 123.26 31.58 106.06 111.71 14368.32

114 771.25 302.97 413.54 52.06 30.32 132.39 2.16 37514.88

84 768.47 460.07 178.50 121.73 65.26 70.90 1.57 18031.68

44 794.26 449.21 181.49 158.62 72.06 98.18 56.60 3961.44

94 774.11 417.68 173.81 180.74 90.40 99.51 2.09 9417.60

• # Subc.: número de subcuenca

• Pcp: precipitación

• ET: evapotranspiración

• Perc: percolación

• Esc: escurrimiento

• P. Transm.: pérdidas por transmisión

• P. Agua: producción de agua

• P. Sed: producción de sedimentosnúmero de curva

• Desc.: descarga del canal de salida

Page 266: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

252

Tabla 39. Efectos de los cambios de cobertura y uso de suelo en los resultados de

las variables hidrológicas de respuesta de las subcuencas de la cuenca Arroyo

Real

Cambio Porcentual

No.

Subc

Cambio

Cob. Perc.

%

Esc.

%

ET

%

P.

Transm.

%

Prod.

Agua

%

Prod.

Sed.

%

Desc.

Canal

Salida

%

% aprox.

Área

cambiada

Ag-B -0.34 0.67 -0.01 0.68 0.39 0.60 0.11 3.98

Ag-Br -1.69 3.32 -0.05 3.38 1.86 3.01 0.50 4.01

B-Ag 1.30 -2.55 0.04 -2.60 -1.43 -2.28 -0.36 4.38

B-Pa 0.41 -0.81 0.01 -0.82 -0.41 -0.73 -0.10 4.39

B-Ur 1.18 -2.32 0.03 -2.36 -1.29 -2.09 -0.33 4.32

Pa-Ur 0.39 -0.78 0.01 -0.79 -0.39 -0.70 -0.10 5.43

Pa-B 0.26 -0.52 0.01 -0.53 -0.30 -0.47 -0.08 5.17

Pa-Br -1.09 2.15 -0.03 2.19 1.14 1.94 0.31 5.17

Br-Ag 2.34 -4.61 0.07 -4.70 -2.70 -4.11 -0.71 5.06

Br-Pa 1.58 -3.12 0.05 -3.18 -1.80 -2.78 -0.46 5.38

Br-Ur 2.78 -5.47 0.08 -5.57 -3.33 -4.87 -0.86 5.23

B-Q 1.51 -1.42 0.09 -1.41 -1.35 -1.22 -0.39 4.34

Br-Q 1.78 -1.67 0.10 -1.66 -1.60 -1.43 -0.49 5.23

64

Br2-Q 2.19 -2.05 0.13 -2.04 -1.96 -1.75 -0.60 6.51

Pa-Ag 0.61 -1.26 0.02 -1.30 -0.53 -1.30 -0.02 7.89

Pa-B -0.60 1.24 -0.01 1.29 0.60 1.15 0.04 8.00

Pa-Br -2.48 5.04 -0.05 5.21 2.70 4.67 0.17 7.94

Br-Ag 4.63 -9.55 0.12 -9.84 -5.12 -8.94 -0.29 11.04

Br-Pa 3.70 -7.61 0.10 -7.83 -3.96 -7.22 -0.23 11.18

61

Br-Q 4.04 -3.35 0.25 -3.27 -3.25 -2.67 0.00 11.35

Ag-B -26.76 22.13 -0.48 21.78 9.67 28.00 0.04 35.33 24

Ag-Br -54.98 44.72 -0.70 43.96 18.09 63.24 0.06 36.67

Page 267: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

253

Tabla 39. Continuación Efectos de los cambios de cobertura y uso de suelo en

los resultados de las variables hidrológicas de respuesta de las subcuencas de la

cuenca Arroyo Real

Cambio Porcentual

No.

Subc

Cambio

Cob. Perc.

%

Esc.

%

ET

%

P.

Transm.

%

Prod.

Agua

%

Prod.

Sed.

%

Desc.

Canal

Salida

%

% aprox.

Área

cambiada

Ag-B -0.03 0.26 -0.01 0.25 -0.04 -0.09 0.00 1.58

Ag-Br -0.31 2.36 -0.01 2.18 0.12 2.15 0.02 1.56

B-Ag 2.32 -17.74 0.03 -16.97 -0.44 -18.09 -0.04 8.36

B-Pa 1.31 -9.98 0.01 -9.66 -0.40 -10.52 -0.02 8.26

B-Ur 3.02 -23.10 0.04 -22.13 -0.42 -22.87 -0.02 8.63

Br-Ag 5.43 -41.58 0.08 -39.85 -0.79 -40.07 -0.06 11.62

Br-Pa 3.34 -25.58 0.05 -24.54 -0.44 -25.04 -0.04 11.02

Br-Ur 6.33 -48.50 0.09 -46.54 -1.02 -46.46 -0.08 11.72

B-Q 3.16 -14.01 0.04 -13.65 -0.81 -11.40 -0.06 8.77

31

Br-Q 3.55 -15.72 0.04 -15.31 -1.07 -13.19 -0.08 11.39

B-Ag 4.94 -28.64 0.05 -27.83 -0.46 -29.15 0.00 34.89

B-Pa 2.80 -16.26 0.03 -15.89 -0.32 -17.20 0.00 34.93

B-Ur 7.32 -42.53 0.08 -41.01 -0.79 -42.43 -0.02 34.70

Br-Ag 7.90 -45.87 0.08 -44.23 -1.08 -45.88 -0.02 21.61

Br-Pa 5.47 -31.78 0.06 -30.76 -0.49 -32.04 0.00 21.98

Br-Ur 10.54 -61.24 0.12 -59.22 -1.99 -58.78 -0.04 21.68

B-Q 3.51 -17.95 0.04 -17.32 -0.04 -16.86 0.00 35.12

34

Br-Q 5.12 -26.21 0.06 -25.12 -0.16 -24.65 0.00 22.44

Ag-B -6.58 6.87 -0.22 6.89 4.34 6.74 0.08 12.13

Ag-Br -15.24 15.74 -0.45 15.75 9.71 15.83 0.15 12.63

B-Ag 10.09 -10.72 0.42 -10.62 -6.96 -10.14 -0.10 16.40

B-Pa 5.34 -5.65 0.21 -5.57 -3.64 -5.50 -0.04 17.89

B-Ur 16.01 -17.13 0.72 -17.03 -11.41 -15.83 -0.17 17.96

94

B-Q 9.52 -8.00 0.47 -7.90 -5.81 -7.27 -0.08 19.37

Page 268: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

254

Anexo 10. Simulación con el coverage de cobertura y uso de suelo en base a la

clasificación de la MRLC

Para aplicar la herramienta de cambio de cobertura a áreas quemadas y debido a la

falta de parámetros hidrológicos (número de curva y cobertura) de la vegetación de la

NALC, fue necesario realizar una simulación con un coverage de cobertura basado en

la clasificación de la MRLC.

La simulación con el coverage basado en la clasificación de la MRLC dio resultados

diferentes en comparación con la anterior simulación (coverage NALC) para ambas

cuencas (Chuveje y Arroyo Real). En general, presentaron valores de mayor

magnitud las variables de percolación, pérdidas por transmisión, producción de agua y

de sedimentos; y menores valores, la evapotranspiración y escurrimiento.

Los resultados de los cambios porcentuales entre las simulaciones NALC y MRLC y

de la simulación base MRLC de cada cuenca se encuentran en la parte final de este

anexo.

Como no es objeto de este estudio comparar los resultados entre simulaciones con

clasificación de cobertura diferente no se realizará una discusión ni comparación

profunda. Sin embargo, sí se analizarán y compararán algunos aspectos importantes,

con el fin de determinar en que medida se pueden comparar los resultados de los

cambios de cobertura realizados con cada una de estas clasificaciones de vegetación.

Cuenca El Chuveje

Los resultados entre las ambas simulaciones base (NALC y MRLC) muestran una

tendencia muy parecida excepto para las pérdidas por transmisión en la que se

observa ligeras diferencias en el comportamiento.

Para algunas subcuencas algunas variables de respuesta hidrológica presentaron altos

cambios porcentuales. Entre las que más se destacan están las subcuencas 64, 54, 24,

14 y 74 para las variables: percolación, pérdidas por transmisión y producción de

sedimentos.

Page 269: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

255

Para las variables de percolación, pérdidas por transmisión, producción de agua y

producción de sedimentos la magnitud de los resultados de la simulación NALC

fueron menores que la simulación MRLC. De igual manera sucede con los valores de

número de curva y porcentaje de cobertura.

Para la evapotranspiración, los cambios porcentuales fueron bajos y medios (máx

33.87%), siendo mayores los resultados de la simulación de la NALC.

Los cambios porcentuales de escurrimiento fueron bajos. El mayor cambio

porcentual fue de 2.63%, siendo ligeramente mayores los resultados de la simulación

de la NALC en comparación con los de la MRLC.

La diferencia relativa en la cantidad de agua que sale de la cuenca es de -24.20 %,

siendo mayor el resultado de la simulación MRLC.

Los resultados señalan a las subcuencas 34 y 44 (alta pérdidas por transmisión) y 74

(producción de sedimentos) y 11 (alto escurrimiento) con los mayores valores de las

variables señaladas indicadas entre paréntesis. Esto difiere un poco de los resultados

presentados para la simulación NALC.

Como prioritarias por ser las de mayor percolación, de esta simulación resultaron: 64,

24 y 14. Estas coinciden con las subcuencas prioritarios sugeridas según la

simulación NALC.

Sin embargo, con esta simulación, la subcuenca 64 presentó uno de los más altos

valores de pérdidas por transmisión a diferencia de su resultado en la simulación base.

Cuenca Arroyo Real

Para la Cuenca Arroyo Real, la tendencia de los resultados de ambas simulaciones,

NALC y MRLC, es muy similar para todas las variables de respuesta hidrológica

excepto para la producción de agua. Para esta variable se presentan algunas

diferencias en la tendencia de comportamiento. Para esta variable se registraron

cambios porcentuales bajos (0.5-20%) y medios (49%).

Page 270: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

256

Para la percolación, los resultados de la simulación de la NALC fueron superiores a

los de la simulación MRLC. La mayoría de las subcuencas presentaron cambios

porcentuales bajos (2-20%), pero algunas subcuencas (31, 54, 51, 61 y 64)

presentaron cambios porcentuales entre 58 y 62%.

Los resultados de evapotranspiración y escurrimiento fueron menores para la

simulación con el coverage de la MRLC, excepto para algunas subcuencas (114 y

104). Para el escurrimiento, los cambios porcentuales fueron bajos (máx. 1.84%).

Para la variable evapotranspiración, los cambios porcentuales fueron bajos y medios

(valor máx. 37%)

Los resultados de producción de agua, producción de sedimentos y pérdidas por

transmisión resultaron mayores para esta simulación (MRLC).

Para la producción de sedimentos y pérdidas por transmisión los resultados de la

simulación MRLC son superiores a lo de la simulación NALC. Las subcuencas 31,

54, 51, 61 y 64 presentaron altos cambios porcentuales (55-94%), el resto de las

subcuencas presentaron cambios porcentuales medios bajos (2-30%).

La diferencia porcentual en la descarga del canal de salida entre la simulación NALC

y MRLC fue de -21.4%. El signo negativo indica que es mayor la cantidad de agua

que deja la Cuenca con el coverage de la MRLC que con el de la NALC.

Las subcuencas prioritarias según esta modelación, en términos de cantidad de agua

que percola son: 104, 34, 31 y 74. En términos de las que aportan más agua al canal

principal, son: 61, 14, 21 y 51.

Estos resultados son parecidos pero no iguales para la simulación base NALC. Los

subcuencas prioritarias en base a la respuesta de la variable percolación coinciden; sin

embargo, las de producción de agua, no.

Page 271: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

257

Discusión de los resultados de las simulaciones con el coverage de vegetación

según la clasificación MRLC para las cuencas El Chuveje y Arroyo Real

Las diferencias entre las simulaciones se deben básicamente a las diferencias en la

reclasificación de la vegetación del INEGI (ver tabla 38):

Tabla 40. Comparación de la reclasificación de la vegetación del INEGI a las

clasificaciones de la NALC y MRLC.

Vegetación

INEGI NALC MRLC

Agricultura temporal Agricultura Row Crops

Bosque encino Oak Woodland Deciduous Forest

Bosque encino pino Oak Woodland Mixed Forest

Bosque pino Forest Evergreen Forest

Bosque pino encino Forest Mixed Forest

Pastizal inducido Grassland Pasture/Hay

Selva baja caducifolia Forest Deciduous Forest

En la clasificación de la NALC, la selva baja caducifolia se incluyó en la misma clase

que los bosques de pino y pino encino; mientras que en la clasificación de la MRLC,

la selva baja caducifolia se incluyó en la misma clase que los bosques de encino.

Además, los bosques de encino pino y pino encino se incluyeron en clases diferentes

en la clasificación de la NALC, no siendo así en la clasificación de la MRLC.

Estas diferencias implican a su vez la asignación de diferentes números de curva y

cobertura según la vegetación, como se observa en la tabla comparativa de estos

parámetros parla la NALC y MRLC (ver tabla 39):

Page 272: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

258

Tabla 41. Comparación entre los números de curvas y valores de cobertura

entre las clases de la NALC y MRLC

NALC MRLC

Número de Curva Número de Curva Vegetación

Inegi

A B C D

Cob (%) A B C D

Cob (%)

Agricultura temporal 66 77 85 89 50 72 81 88 91 50

Bosque encino 48 48 57 63 20 55 55 75 80 50

*Bosque encino pino 48 48 57 63 20 55 55 75 80 50

Bosque pino 36 60 73 79 30 55 55 70 77 50

*Bosque pino encino 36 60 73 79 30 55 55 75 80 50

Pastizal inducido

49 69 79 84 25 68 79 86 89 70

*Selva baja caducifolia 36 60 73 79 30 55 55 75 80 50

Bosque encino (b) x x x x X 59 60 78 82 43

Bosque pino (b) x x x x X 49 71 80 85 43

Bosque E-P, P-E, SC (b) x x x x X 59 60 78 82 43

Bosque encino (m) x x x x X 65 65 80 85 34

Bosque pino (m) x x x x X 55 76 82 88 34

*Bosque E-P, P-E, SC (m) x x x x X 65 65 80 85 34

Bosque encino (a) x x x x X 70 71 83 87 25

Bosque pino (a) x x x x X 60 82 85 90 25

Bosque E-P, P-E, SC (a) x x x x X 70 71 83 87 25

• Cob: cobertura

• Bosque E-P, P-E, SC: bosque encino –pino, pino-encino, selva baja

caducifolia

• (a): severidad del área quemada, alta

• (b): severidad del área quemada, baja

• (m): severidad del área quemada, moderada

Page 273: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

259

Los valores de números de curvas y cobertura de cada clase de vegetación de NALC

son menores que los correspondientes de las clases MRLC. En la clasificación

MRLC los valores cobertura son iguales para la vegetación boscosa. De igual manera

sucede con los números de curva para los grupos de suelos hidrológicos B.

Adicionalmente, es importante mencionar que la magnitud de variación entre los

números de curva y porcentaje de cobertura de las vegetaciones de las clasificaciones

es diferente y puede verse mayor diferencia para los grupos de suelos hidrológicos C

y D.

En conclusión, se observaron altas y bajas diferencias porcentuales entre las

simulaciones NALC y MRLC, para algunas de las subcuencas de ambas cuencas;

especialmente para las variables de percolación, producción de sedimentos y pérdidas

por transmisión. A pesar de estas diferencias, la tendencia en el comportamiento de

las variables de respuesta hidrológica entre las subcuencas fue parecida, con algunas

excepciones, como las perdidas por transmisión para la cuenca El Chuveje y la

producción de agua para la cuenca Arroyo Real.

No obstante, las subcuencas con mayores valores de percolación y producción de

agua, coinciden para ambas simulaciones de la cuenca El Chueveje. En el caso de la

cuenca Arroyo Real, la percolación y pérdidas por transmisión, los resultados de

ambas simulaciones señalan a las mismas subcuencas entre las de más altos valores

para la percolación y pérdidas por transmisión.

Por último, la diferencia en la magnitud de variación entre los números de curva y

porcentaje de cobertura de las vegetaciones de las clasificaciones (NALC y MRLC) es

un hecho que representa cierta incertidumbre en la comparación de los resultados de

respuesta hidrológica de los cambios a áreas quemadas en relación con los otros

cambios realizados. De manera que la comparación de los resultados puede realizarse

siempre y cuando se tenga este aspecto en consideración y los resultados de esta

comparación representará un guía.

Page 274: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

260

Tabla 42. Diferencia entre la modelación con la clasificación de vegetación según

la NALC y MRLC para la cuenca El Chuveje

#Subc CN Cober

(%) Val. Hyd

Ks

(mm/hr)

64 75.08 49.75 1.70 1.79

54 78.72 51.31 1.55 1.65

24 77.07 52.53 1.61 1.71

14 79.43 45.90 1.55 1.66

21 85.71 60.13 1.25 1.39

74 78.04 50.72 1.43 1.55

44 80.72 50.92 1.24 1.38

34 81.33 54.92 1.30 1.43

31 82.41 51.50 1.20 1.34

11 84.91 55.89 1.22 1.36

41 82.33 54.50 1.20 1.34

Tabla 43. Diferencia entre la modelación con la clasificación de vegetación según

la NALC y MRLC para la cuenca El Chuveje. Continuación.

#Subc Pcp

%

ET

%

Perc

%

Esc S.

%

P.Transm.

%

P. Agua

%

P. Sed

%

Desc.

%

64 0.00 26.28 -178.43 0.15 -178.68 3.87 -162.50 -22.27

54 0.00 26.95 -92.21 0.37 -85.89 -34.21 -103.05 -24.20

24 0.00 28.55 -155.35 0.29 -146.50 -27.18 -265.83 -26.77

14 0.00 28.97 -149.25 0.29 -141.39 -27.46 -271.23 -38.91

21 0.00 32.40 -29.71 2.36 -28.89 -26.71 -24.24 x

74 0.00 31.44 -79.50 1.49 -81.77 -32.14 -71.10 -17.16

44 0.00 33.87 -66.64 1.80 -68.90 -32.02 -53.32 -21.74

34 0.00 28.52 -41.54 1.40 -42.90 -21.29 -32.43 -10.19

31 0.00 7.71 -6.47 0.56 -6.40 -5.12 -5.38 x

11 0.00 40.32 -52.07 2.63 -52.15 -40.42 -46.24 x

41 0.00 21.70 -25.18 1.69 -25.03 -20.03 -20.33 x

Page 275: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

261

Tabla 44. Diferencia entre la modelación con la clasificación de vegetación según

la NALC y MRLC para la cuenca Arroyo Real

#Subc CN Cober

(%) Val. Hyd

Ks

(mm/hr)

14 85.22 50.00 1.84 2.67

104 63.01 50.00 2.35 6.55

31 66.90 50.18 1.92 4.30

34 64.82 49.50 2.23 4.47

74 68.58 50.00 2.15 4.19

11 77.21 50.00 1.70 1.79

24 85.61 50.00 1.83 2.00

41 79.70 50.50 1.38 1.82

54 75.00 50.00 1.70 1.79

21 80.37 50.00 1.39 1.54

51 78.21 50.13 1.39 1.53

61 80.72 51.60 1.20 1.34

64 79.61 49.86 1.35 1.48

114 55.26 50.00 2.50 6.68

84 78.91 49.50 1.72 1.94

44 80.40 50.00 1.39 1.54

94 81.67 50.00 1.92 2.16

Page 276: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

262

Tabla 45. Diferencia entre la modelación con la clasificación de vegetación según

la NALC y MRLC para la cuenca Arroyo Real. Continuación.

Pcp ET Perc Esc S. P.Transm. P. Agua P. Sed Desc. #Subc

% % % % % % % %

14 0.00 20.91 -18.97 0.66 -18.87 -15.59 -27.90 -9.34

104 0.00 -2.18 11.04 -0.02 10.73 0.76 10.62 -21.40

31 0.00 7.79 -59.65 0.11 -57.27 -1.39 -55.24 x

34 0.00 1.95 -11.32 0.02 -11.13 -0.52 -12.69 -1.19

74 0.00 0.71 -2.86 0.01 -2.76 -0.44 -2.21 -9.60

11 0.00 7.25 -13.01 0.09 -12.16 -8.57 -14.35 x

24 0.00 21.31 -18.47 0.70 -18.44 -9.86 -19.75 -26.84

41 0.00 14.32 -16.23 0.61 -16.68 -15.45 -16.00 x

54 0.00 17.18 -58.85 0.13 -55.06 -20.95 -93.28 -39.81

21 0.00 23.61 -31.95 1.02 -32.76 -27.52 -31.97 x

51 0.00 28.74 -60.60 1.22 -62.82 -44.66 -56.96 x

61 0.00 36.31 -78.12 1.84 -80.87 -48.19 -70.85 x

64 0.00 30.08 -61.50 1.47 -62.77 -43.05 -56.84 -44.20

114 0.00 -2.39 19.16 -0.01 18.89 -0.30 27.22 -25.24

84 0.00 8.51 -13.18 0.12 -12.72 -6.78 -22.42 -42.45

44 0.00 22.09 -28.22 0.92 -29.07 -17.80 -26.08 -15.94

94 0.00 12.77 -13.61 0.55 -13.50 -9.00 -12.43 -7.98

Page 277: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

263

Tabla 46. Resultados del modelo SWAT para la cuenca El Chuveje con el

coverage de vegetación en base a la clasificación MRLC

#Subc CN Cober

(%) Val. Hyd

Ks

(mm/hr)

64 75.00 50.00 1.70 1.79

54 78.72 51.31 1.55 1.65

24 77.07 52.53 1.61 1.71

14 77.39 52.34 1.55 1.66

21 85.71 60.13 1.25 1.39

74 78.04 50.72 1.43 1.55

44 80.72 50.92 1.24 1.38

34 81.33 54.92 1.30 1.43

31 82.41 51.50 1.20 1.34

11 84.91 55.89 1.22 1.36

41 83.83 52.50 1.20 1.34

Tabla 47. Resultados del modelo SWAT para la cuenca El Chuveje con el

coverage de vegetación en base a la clasificación MRLC. Continuación.

#Subc Pcp

(mm)

ET

(mm)

Perc

(mm)

Esc S.

(mm)

P.Transm.

(mm)

P. Agua

(mm)

P. Sed

(ton/ha)

Desc.

(m3/día)

64 805.71 473.43 204.63 117.57 105.22 54.76 0.04 13754.88

54 819.87 475.87 180.65 148.10 49.83 114.46 12.73 19465.92

24 831.06 479.91 196.94 137.10 63.22 100.25 9.86 3833.57

14 819.96 476.79 191.14 137.26 67.41 93.82 7.19 3652.13

21 856.55 452.52 112.60 287.08 93.55 196.19 154.25 x

74 828.19 453.95 169.95 196.12 85.54 123.69 211.94 10091.52

44 845.90 457.29 156.31 225.58 96.38 139.44 182.36 5022.43

34 856.32 462.01 153.67 234.98 106.97 138.56 123.68 4314.82

31 869.32 460.91 150.06 252.53 91.11 167.83 183.40 x

11 841.71 450.82 116.88 269.63 93.09 179.26 139.21 x

41 862.93 457.30 150.25 249.71 72.50 181.06 199.41 x

Page 278: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

264

Tabla 48. Resultados del modelo SWAT para la cuenca Arroyo Real con el

coverage de vegetación en base a la clasificación MRLC

#Subc CN Cober

(%)

Val.

Hyd

Ks

(mm/hr)

14 85.22 50.00 1.84 2.67

104 63.01 50.00 2.35 6.55

31 66.90 50.18 1.92 4.30

34 64.82 49.50 2.23 4.47

74 68.58 50.00 2.15 4.19

11 77.21 50.00 1.70 1.79

24 85.61 50.00 1.83 2.00

41 79.70 50.50 1.38 1.82

54 75.00 50.00 1.70 1.79

21 80.37 50.00 1.39 1.54

51 78.21 50.13 1.39 1.53

61 80.72 51.60 1.20 1.34

64 79.12 51.51 1.35 1.48

114 55.26 50.00 2.50 6.68

84 78.91 49.50 1.72 1.94

44 80.40 50.00 1.39 1.54

94 81.67 50.00 1.92 2.16

Page 279: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

265

Tabla 49. Resultados del modelo SWAT para la cuenca Arroyo Real con el coverage de vegetación en base a la clasificación MRLC. Continuación.

#Subc Pcp

(mm)

ET

(mm)

Perc

(mm)

Esc S.

(mm)

P.Transm.

(mm)

P. Agua

(mm)

P. Sed

(ton/ha)

Desc.

(m3/día)

14 762.52 452.95 107.08 198.36 107.11 94.09 0.98 2680.13

104 773.93 303.63 398.24 69.30 22.91 137.49 7.87 54751.68

31 799.29 310.76 394.47 90.62 30.03 153.34 12.51 x

34 784.91 306.89 396.31 78.56 36.86 142.25 7.25 4838.40

74 780.19 304.83 373.82 97.95 29.24 145.85 17.66 20710.08

11 775.19 462.21 177.66 126.76 41.34 93.29 3.83 x

24 780.38 458.31 105.90 208.89 139.34 79.37 2.13 4896.29

41 794.57 445.49 147.12 197.81 56.93 143.44 86.78 x

54 782.16 464.86 193.90 112.96 46.66 81.88 3.80 4499.71

21 800.03 446.51 144.12 205.22 58.53 149.27 93.17 x

51 797.29 445.40 159.05 187.44 42.84 148.34 161.41 x

61 833.57 454.36 152.68 221.17 65.35 159.46 160.95 x

64 810.72 448.02 157.89 199.07 51.40 151.71 175.20 20718.72

114 771.25 303.01 423.42 42.09 24.59 132.78 1.58 46984.32

84 768.47 459.52 163.31 137.78 73.57 75.71 1.92 25686.72

44 794.26 445.09 141.39 203.38 93.01 115.66 71.36 4593.02

94 774.11 415.37 151.62 205.33 102.60 108.46 2.35 10169.28

Page 280: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

266

Anexo 11. Glosario de acrónimos y términos

Glosario de acrónimos

• AGWA: Automated Geospatial Watershed Assessment

• CN: curve number. Número de curva

• CONABIO: Comisión nacional para el conocimiento y uso de la biodiversidad

• CSA: (contributing area threshold) área de contribución.

• Grid: red ortogonal, retícula

• Grupos de suelos hidrológicos

• HRU: Unidad de respuesta hidrológica

• INEGI: Instituto Nacional de Estadística y Geografía e Información

• Ks: conductividad hidráulica

• MUSLE: (Modified Universal Soil Loss Equation). Factor de erosion de

suelos.

• NACL: North America Land Cover Classification

• STATSGO: State Geographic Database

• SWAT: Soil Water Assessment Too.

• USLE: (Universal Soil Loss Equation). Índice de erosion hídrico

Page 281: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

267

Glosario de términos

La fuente bibliográfica de la mayoría de los términos es el Manual Teórico o de

Usuario del Modelo SWAT (Neitsch, S.L. et al., 2002). En los casos en que se usaron

otras fuentes se presenta la cita correspondiente.

• Área de contribución: área que se requiere antes de que se canalice el agua en

un canal.

• Bypass flow o flujo de desviación: movimiento vertical de agua libre a través

de los macroporos de horizontes de suelo no saturados. Se da en suelos

vertisoles en condiciones secas y semisecas

• Calor latente de vaporización: cantidad de calor que debe ser absorbido para

romper los enlaces de hidrógeno de la molécula de agua en estado líquido y

convertirlos en gas. Es función de la temperatura.

• Capacidad de agua disponible (Available Water Capacity) (AWC) o agua

disponible para el uso o extracción de las plantas; cantidad de agua que el

suelo contiene entre las cantidades de encontradas en la capacidad de campo y

el punto permanente de marchitación.

• Capacidad de almacenaje de agua del dosel: depende de la densidad de

cobertura de la planta y la morfología de la especie. SWAT permite que esta

variable varíe de día en día dependiendo del índice de área de la hoja.

• Capacidad de campo (Field capacity): contenido de agua encontrado en un

suelo bastante mojado después de estar drenando agua por dos días.* Agua

que el suelo puede retener a una tensión de 0.033 MPa.

• Coeficiente de escurrimiento: radio de la tasa de flujo de entrada. Varía de

lluvia en lluvia.

Page 282: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

268

• Conductividad hidráulica (Ks): La conductividad hidráulica (o coeficiente de

permeabilidad) es la característica determinante de la impermeabilidad del

material, ya que determinará el flujo de líquidos a través de la arcilla

(Benavides, L., 1997).

• Déficit de presión de vapor: diferencia entre la presión de vapor de una capa y

su capa superior.

• Escurrimiento: 1. agua que corre por la superficie del suelo y no infiltra. 2.

Agua que fluye sobre la superficie y tiene relación directa con el

almacenamiento de la humedad del suelo y el flujo subsuperficial- infiltración,

flujo de agua subterráneas- dentro del contexto del balance hídrico(Montoya,

2003)

• Evapotranspiración: 1. en el modelo SWAT incluye evaporación del dosel de

la planta, transpiración, sublimación y evaporación del suelo, ríos, lagos, suelo

desnudo, superficies vegetales. 2. Caudal de agua usado por la capa vegetal

para cubrir sus necesidades de crecimiento y fisiológicas, más el caudal

evaporado del suelo adyacente (Hergt et al., 2002). 3. Agua que sale del

suelo a la atmósfera por evaporación del suelo y transpiración de las plantas

(Montoya, 2003)

• Flujo lateral: ocurre cuando la conductividad hidráulica es alta y las capas son

impermeables, semiimpermeables y someras o poco profundas.

• Flujo de retorno (return flow): Agua que llega a los cauces naturales desde

aguas subterráneas. Este flujo es el que mantiene agua en los ríos y quebradas

en época de baja precipitación (Montoya, 2003).

• Flujo de saturación o saturación: ocurre cuando el contenido de agua

sobrepasa la capacidad de campo.

Page 283: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

269

• Índice de área de la hoja: área de las hojas de la planta relativa al área de una

HRU.

• Infiltración: proceso mediante el cual el agua penetra desde la superficie del

suelo (Montoya, 2003).

• Intensidad de lluvia: promedio de tasa de lluvia durante el tiempo de

concentración.

• MUSLE: (Modified Universal Soil Loss Equation) FACTOR DE EROSIÓN

DE SUELOS: ecuación que estima la producción de sedimentos basada en los

escurrimientos y no en la fuerza de la precipitación.

• Soil bulk density o volumen de densidad del suelo: define la cantidad de

relativa de espacios de poros y matriz del suelo.

• Pendiente: aumento en elevación por unidad de distancia. Es igual a la

tangente del ángulo de la pendiente y aprox. Igual al sen del ángulo de la

pendiente

• Percolación: flujo hacia debajo de agua gobernado por la gravedad. Ocurre

cuando se sobrepasa la capacidad de campo.

• Percolación: 1. flujo de agua hacia abajo que ocurre cuando es excedida la

capacidad de campo de la capa de suelo y la capa de debajo no está saturada.

Agua infiltrada que logra atravesar la zona radical que SWAT considera entre

0 y 2 m. Esta agua puede llegar a los canales de drenaje (flujo de retorno) o

recargar acuíferos a más de 25 m de profundidad (Montoya, 2003). 2. Con el

paso del tiempo, la percolación es aproximadamente igual a la recarga

subterránea (Peschel, 2003). 3. El componente de percolación de swat usa

una técnica de almacenamiento combinado para predecir el flujo medio de

cada capa de suelo (Montoya, 2003).

Page 284: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

270

• Pérdidas por transmisión: 1. pérdidas de flujo superficial por fuga de la cama

del arroyo. Esta clase de fugas ocurren en arroyos intermitentes o efímeros

donde la contribución de aguas subterráneas ocurren algunas veces del año o

nunca. Estas pérdidas reducen el volumen de escurrimiento en la medida en

que la onda de torrente viaja arroyo abajo.

• Permanent wilting point o punto permanente de marchitación: cantidad de

agua que puede ser encontrada cuando las plantas que crecen el suelo se

marchitan y no se pueden recuperar aún cuando sus hojas se mantengan en

atmósfera húmeda durante la noche.* Agua que el suelo puede retener a una

tensión de 1.5 MPa.

• Precipitación: cantidad de agua que acaece sobre una zona en un lapso dado

(Hergt et al., 2002).

• Poros: espacios entre las partículas sólidas del suelo. Según el diámetro o

tamaño se pueden clasificar en macroporos, mesoporos y microporos.

• Potencial de evapotranspiración: es la tasa a la que la evapotranspiración

puede ocurrir en un área grande y uniforme de cubierta con vegetación

creciendo y que tiene acceso a un ilimitada cantidad de agua del suelo y que

no ha sido expuesta a advección o efectos de almacenamiento de calor.

• Producción de agua. 1. Cantidad de agua que deja la HRU y entra al canal

principal durante el paso del tiempo. WYLD = SurQ + LatQ + GWQ – Tloss

– pond abstractions. 2. cantidad neta de agua que deja la subcuenca y

contribuye al flujo del arroyo (in the reach- en el alcance) durante el paso del

tiempo (Peschel, 2003)

• Producción de sedimentos: 1. Suelo que se desprende por el golpe directo de

las gotas de lluvia y fricción del agua por escorrentía. El suelo desprendido es

transportado por los flujos superficiales hasta los canales de drenaje por los

cuales es sacado de la cuenca o depositados en el cauce. La producción de

Page 285: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

271

sedimentos es calculada para cada HRU con la ecuación de MUSLE

(Montoya, 2003).

• Redistribución: movimiento del agua a través de la capa de suelo después que

ha finalizado la caída de agua sobre la superficie del suelo.

• Resistencia aerodinámica: sensibilidad al calor y a la transferencia de capor.

Usa la velocidad el viento, humedad y temperatura.

• Resistencia del dosel: utiliza una serie de ecuaciones que buscan conocer el

comportamiento de la hoja (conductancia o resitencia) en función de la presión

de vapor.

• Tiempo de concentración: cantidad de tiempo desde el inicio del evento de

lluvia hasta que el total de área de la subcuenca está contribuyendo al flujo de

salida. Tiempo para que una gota de agua fluya desde el punto más remoto de

la cuenca hasta la salida de la cuenca.

Page 286: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

272

Anexo 12. Relación de la vegetación con los parámetros hidrologicos de suelos

El modelo necesita obtener parámetros hidrológicos a partir de la información de

cobertura y tipo de suelo.

Tabla 50. Look up para la clasificación de la vegetación según NACL (North

American Land Cover Characterization

CN CLASS NAME

A B C D

COVER

(%) INT N IMPERV

1 Forest 36 60 73 79 30 1.15 0.150 0.00

2 Oak Woodland 48 48 57 63 20 1.15 0.050 0.00

3 Mesquite Woodland 71 71 81 89 20 1.15 0.050 0.00

4 Grassland 49 69 79 84 25 2.00 0.150 0.00

5 Desert Scrub 63 77 85 88 25 3.00 0.055 0.00

6 Riparian 30 55 70 77 70 1.15 0.060 0.00

7 Agricultura 66 77 85 89 50 2.80 0.040 0.00

8 Urban 77 85 90 92 15 0.10 0.015 0.40

9 Water 100 100 100 100 0 0.00 0.000 0.00

10 Barren 90 92 94 96 0 0.00 0.035 0.00

11 Clouds 0 0 0 0 0 0.00 0.000 0.00

De los parámetros hidrológicos presentados en la tabla 48, el modelo SWAT sólo

requiere de dos: número de curva y porcentaje de cobertura.

A continuación se describe cada uno de estos parámetros:

• CN: El número de curva es un índice o parámetro hidrológico desarrollado

por: Soil Conservation Service (SCS), ahora llamada Natural Resource

Conservation Service (NRCS), para representar o escribir el potencial de

escurrimiento debido a una tormenta para un área de drenaje. El número de

curva es una función del uso de suelo, tipo de suelo y humedad del suelo. La

estimación del número de curva involucra una ponderación del área en base al

uso de suelo y tipos de suelo, lo que puede consumir mucho tiempo además de

ser una tarea intensiva (Halley, M. et al., n.d.).

Page 287: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

273

Las letras A, B, C y D son los grupos hidrológico de suelo. Un grupo hidrológico de

suelo es el grupo de suelo con potencial similar de escurrimiento bajo condiciones

similares de tormenta y condiciones de cobertura vegetal. Las propiedades de suelo

que influyen en el potencial de escurrimiento son aquellas que influyen la tasa mínima

de infiltración para un suelo descubierto después de haber estado expuesto a humedad

prolongada (entiéndase por humedad prolongada haber estado mojado por un

prolongado tiempo) y no congelado. Estas propiedades son la profundidad para un

alto nivel de agua estacional, tasa de asimilación y permeabilidad después de

humedad prolongada y profundidad para capa de permeabilidad muy lenta. La

influencia de la cobertura se trata independientemente (Wes, J., n.d.).

Los suelos de los Estados Unidos han sido clasificados en cuatro clases de grupos

hidrológicos: A, B, C y D, y tres clases duales: A/D, B/D y C/D (NRCS, n.d.).

� A (bajo potencial de escurrimiento): Los suelos tienen alta tasa de infiltración

aún cuando están muy mojados. Principalmente consisten de arena y grava

profundas, bien drenadas a excesivamente bien drenadas.

� B: estos suelos tienen tasa de infiltración moderada cuando están muy

mojados. Principalmente son suelos moderadamente profundos a profundos,

moderadamente bien drenados a bien drenados que tienen una textura

moderadamente fina a moderadamente gruesa. Tienen una tasa de transmisión

de agua moderada.

� C: estos suelos tiene baja tasa de infiltración cuando están muy mojados.

Tienen principalmente una capa que impide el movimiento hacia abajo del

agua o tienen textura de moderadamente fina a fina. Tienen baja tasa de

transmisión de agua.

� D (alto potencial de escurrimiento): Estos suelos tiene alta tasa de infiltración

cuando están muy mojados. Consisten principalmente de suelos arcillosos que

tienen alto potencial de hincharse, alto nivel freático, capa de arcilla cerca o en

la superficie y suelos que son superficiales casi materiales impenetrables.

Tiene una baja tasa de transmisión de agua.

La asignación de suelos en cada grupo hidrológico está basada en la relación entre las

propiedades de los suelos y los grupos hidrológicos. Las características de humedad,

Page 288: MODELACION HIDROLOGICA

Anexos _____________________________________________________________________

274

permeabilidad después de expuesto a humedad prolongada y profundidad a capas de

permeabilidad muy lenta son las propiedades consideradas en la estimar los grupos

hidrológicos de suelos.

• Cobertura: porcentaje de cobertura o porcentaje de área de intercepción.

• Int.: intercepción: Profundidad de intercepción del suelo. Se refiere al

amortiguamiento o interferencia en la caída de las gotas de agua sobre el suelo

debido a la presencia de vegetación. Las hojas de las plantas y los tallos o

troncos influyen en este proceso.

• N: coeficiente de manning. Este coeficiente es utilizado para representar la

resistencia al flujo en canales abiertos. Se encontró que el módulo de rigidez

de la planta es crítico en el cálculo de la resistencia por la flexibilidad de las

plantas y la deformación de las masas de la hoja debido a la fuerza del flujo

Segunda definición: Coeficiente usado para describir la aspereza de frontera

de un canal. Incorpora la aspereza de la vegetación, curvas y otras

irregularidades (Oxbow &River Restoration, 2003) Este coeficiente es

utilizado en la fórmula de manning. La fórmula de manning es utilizada para

calcular la velocidad promedio de flujo del área transversal de un canal

abierto.

• Imp.: superficie o área que el agua no puede penetrar. Superficie insensible:

superficies como calles, estacionamientos y techos cuyas propiedades previene

la infiltración del agua e incrementan la cantidad de escurrimiento debido al

agua de una tormenta (stormwater runoff) (Oxbow &River Restoration, 2003).

Es una función que depende del uso de la tierra y permite estimar volúmenes

de escurrimiento (Halley, M et al., nd).