1edicin,noviembre2006 SECRETARA DE GOBERNACIN Abraham Gonzlez Nm. 48, Col. Jurez, Deleg. Cuauhtmoc, C.P. 06699, Mxico, D.F. CENTRO NACIONAL DE PREVENCIN DE DESASTRES Av. Delfn Madrigal Nm. 665, Col. Pedregal de Santo Domingo, Deleg. Coyoacn, C.P.04360, Mxico, D.F. Telfonos: (55) 54 24 61 00 (55) 56 06 98 37 Fax: (55) 56 06 16 08 e-mail: editor@cenapred.unam.mx www.cenapred.unam.mx Autores: Elaboracin de mapasde riesgo por inundaciones y avenidas sbitas en zonas rurales, con arrastre de sedimentos Hctor Eslava Morales, Martn Jimnez Espinosa, Marco Antonio Salas Salinas, Fermn Garca Jimnez, Mara Teresa Vzquez Conde, Carlos Baeza Ramrezy David R. Mendoza Estrada Elaboracin de mapas de riesgo por inundaciones costeras por marea de tormenta scar Arturo Fuentes Mariles, Luca Guadalupe Matas Ramrez, Martn Jimnez Espinosa, David Ricardo Mendoza Estrada y Carlos Baeza Ramrez Anlisis del peligro y vulnerabilidad por bajas temperaturas y nevadas Martn Jimnez Espinosa, Luca Guadalupe Matas Ramrez, Fermn Garca Jimnez,Mara Teresa Vzquez Conde, David Ricardo Mendoza Estrada y Stefanie Renner Identificacin de trayectorias de ciclones tropicales mediante el uso del programa de cmputo Busca CiclonesMartn Jimnez Espinosa y Carlos Baeza RamrezRevisores:Captulo I:Roberto Quaas Weppen, Enrique Guevara Ortiz, Carlos Gutirrez Martnez y Toms A. Snchez Prez. Captulo II, III, y IV: Carlos Gutirrez Martnez y Toms A. Snchez Prez. ISBN: 970-628-905-4 Edicin: La edicin estuvo a cargo de los autores bajo la coordinacin deVioleta Ramos Radilla Portada: Mara Jos Aguas Ovando y Demetrio Vzquez Snchez Derechos reservados conforme a la ley IMPRESO EN MXICO. PRINTED IN MEXICO Distribucin Nacional e Internacional: Centro Nacional de Prevencin de Desastres EL CONTENIDO DE ESTE DOCUMENTO ES EXCLUSIVA RESPONSABILIDAD DE LOS AUTORES SECRETARA DE GOBERNACIN Lic. Carlos Mara Abascal Carranza Secretario de Gobernacin Lic. Laura Gurza Jaidar Coordinadora General de Proteccin Civil CENTRO NACIONAL DE PREVENCIN DEDESASTRES M. en I.Roberto Quaas Weppen Director General M. en C. Carlos Gutirrez Martnez Director de Investigacin Ing.Enrique Guevara Ortiz Director de Instrumentacin Lic. Gloria Luz Ortiz Espejel Directora de Capacitacin M. en I. Toms A. Snchez Prez Director de Difusin Profra. Carmen Pimentel Amador Directora de Servicios Tcnicos CONTENIDO PRLOGO.........................................................................................................................07 PRESENTACIN...............................................................................................................11 I.ELABORACIN DEMAPAS DE RIESGO POR INUNDACIONES Y AVENIDAS SBITAS EN ZONAS RURALES, CON ARRASTRE DE SEDIMENTOS...............13 RESUMEN.........................................................................................................................................................13 1.1INTRODUCCIN....................................................................................................................................13 1.2IDENTIFICACIN DEL PELIGRO POR INUNDACIONES Y AVENIDAS SBITAS, CON ARRASTRE DE SEDIMENTOS .............................................................................................................15 1.2.1Identificacin del arroyo............................................................................................................15 1.2.2Visita al sitio..............................................................................................................................15 1.2.3Identificacin de la cuenca del arroyo ......................................................................................16 1.2.4Clasificacin de las cuencas hidrolgicas.................................................................................18 1.2.5Caractersticas fisiogrficas de la cuenca.................................................................................19 1.2.6Tipo de suelo............................................................................................................................28 1.2.7Cubierta vegetal .......................................................................................................................30 1.2.8Estimacin del escurrimiento a la salida de la cuenca .............................................................30 1.2.9Determinacin del rea hidrulica requerida o permisible........................................................44 1.2.10Levantamiento topogrfico del arroyo ......................................................................................45 1.2.11Comparacin entre el rea hidrulica requerida y el rea geomtrica .....................................51 1.2.12Determinacin de las zonas inundables ...................................................................................53 1.3CRITERIOS DE EVALUACIN DE LA VULNERABILIDAD FSICA.......................................................55 1.3.1Tipologa de la vivienda............................................................................................................55 1.3.2Funciones de vulnerabilidad para el menaje de casa...............................................................58 1.4EVALUACIN DEL RIESGO..................................................................................................................67 1.5IMPLEMENTACIN DE LA METODOLOGA PARA LA ELABORACIN DE MAPAS DE RIESGO POR INUNDACIN Y AVENIDAS SBITAS EN ZONAS RURALES, CON ARRASTRE DE SEDIMENTOS: CASO SANTA MARA JAJALPA, MUNICIPIO DE TENANGO DEL VALLE, EDO. DE MXICO ...........................................................................................................................................79 1.5.1Marco fisiogrfico de Santa Mara Jajalpa, Estado de Mxico .................................................79 1.5.2Antecedentes histricos de inundaciones en la poblacin........................................................82 1.5.3Aplicacin para la elaboracin de mapas de riesgo por inundaciones y avenidas sbitas, con arrastre de sedimentos ......................................................................................................85 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES...................................................................................................134 GLOSARIO......................................................................................................................................................137 BIBLIOGRAFA................................................................................................................................................139 ANEXOS..........................................................................................................................................................141 II.ELABORACIN DEMAPAS DE RIESGO POR INUNDACIONES COSTERAS POR MAREA DE TORMENTA................................................................................221 RESUMEN.......................................................................................................................................................221 2.1INTRODUCCIN..................................................................................................................................221 2.1.1 Identificacin del peligro por inundaciones costeras....................................................................222 2.2MAREA DE TORMENTA......................................................................................................................223 2.2.1Vientos de un cicln tropical ...................................................................................................223 2.2.2Aspectos fsicos del lugar que influyen en la marea de tormenta...........................................230 2.2.3Mtodo simplificado para calcular la marea de tormenta........................................................231 2.3.PROBABILIDAD DE PRESENTACIN DE CICLONES TROPICALES...............................................238 2.4.MAPA DE PELIGRO PARA EL FENMENO DE MAREA DE TORMENTA........................................249 2.4.1Metodologa para elaborar el mapa de peligro por marea de tormenta..................................249 2.5.EJEMPLO DE APLICACIN PARA CALCULAR LA ALTURA DE LA MAREA DE TORMENTA.........256 2.5.1Primer plano ...........................................................................................................................256 2.5.2Segundo plano .......................................................................................................................258 2.5.3 Tercer plano ...........................................................................................................................260 2.5.4Cuarto plano...........................................................................................................................262 2.5.5Quinto plano ...........................................................................................................................264 2.5.6Sexto plano.............................................................................................................................266 2.6.FUNCIN DE VULNERABILIDAD PARA LA MAREA DE TORMENTA...............................................269 2.6.1Clculo de la vulnerabilidad de las viviendas por inundaciones .............................................269 2.6.2Determinacin de la profundidad de inundacin de las viviendas ..........................................269 2.6.3Costo de la inundacin para el grupo de viviendas desplantadas en cierto intervalo de elevacin topogrfica..............................................................................................................271 2.7.ELABORACIN DEL MAPA DE RIESGO............................................................................................274 CONCLUSIONES............................................................................................................................................277 RECOMENDACIONES PARA REDUCIR DAOS POR MAREA DE TORMENTA.........................................278 REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS.................................................................................................................279 ANEXOS ..............................................................................................................................281 GLOSARIO......................................................................................................................................................291 III.ANLISIS DEL PELIGRO Y VULNERABILIDAD POR BAJAS TEMPERATURAS Y NEVADAS.............................................................................295 RESUMEN.......................................................................................................................................................295 3.1INTRODUCCIN..................................................................................................................................295 3.1.1Caractersticas de los parmetros de las bajas temperaturas y nevadas ..............................298 3.1.2Instrumentacin para medir variables meteorolgicas ...........................................................302 3.1.3 Formacin de las nevadas.....................................................................................................309 3.2PELIGRO POR BAJAS TEMPERATURAS ..........................................................................................311 3.2.1Temperatura...........................................................................................................................312 3.2.2Umbral ....................................................................................................................................312 3.2.3Duracin de un evento de baja temperatura...........................................................................313 3.2.4Funcin de peligro por bajas temperaturas ............................................................................313 3.2.5Mapeo de las zonas de peligro por bajas temperaturas .........................................................316 3.2.6Funcin de peligro por la presencia de nevadas ....................................................................317 3.3VULNERABILIDAD...............................................................................................................................324 3.3.1Impacto de las bajas temperaturas en la salud de la poblacin .............................................324 3.3.2Mtodos para evaluar el posible grado de afectacin a la salud de las personas debido a las bajas temperaturas y determinadas condiciones meteorolgicas.....................................334 3.3.3.Vulnerabilidad por bajas temperaturas en Mxico..................................................................337 3.3.4Funcin de vulnerabilidad por nevadas ..................................................................................346 3.4RIESGO POR BAJAS TEMPERATURAS: APLICACIN AL NEVADO DE TOLUCA..........................363 3.4.1Peligro por bajas temperaturas...............................................................................................363 3.4.2Probabilidad de un evento de baja temperatura con una duracin especfica en el Nevado de Toluca................................................................................................................................364 3.4.3Determinacin del riesgo para la salud por bajas temperaturas en el Nevado de Toluca......368 3.4.4Peligro por nevadas: aplicacin al Nevado de Toluca............................................................373 3.5MEDIDAS DE MITIGACIN POR BAJAS TEMPERATURAS..............................................................387 3.5.1Caso Alemania .......................................................................................................................387 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES...................................................................................................391 AGRADECIMIENTOS......................................................................................................................................394 REFERENCIAS ...............................................................................................................................................395 BIBLIOGRAFA................................................................................................................................................396 ANEXOS..........................................................................................................................................................399 IV.IDENTIFICACIN DE TRAYECTORIAS DE CICLONES TROPICALES MEDIANTE EL USO DEL PROGRAMA DE CMPUTO BUSCA CICLONES ..461 RESUMEN.......................................................................................................................................................461 4.1INTRODUCCIN..................................................................................................................................461 4.2 DESCRIPCIN DEL PROGRAMA BUSCA CT....................................................................................464 4.2.1Instalacin e Inicio del programa............................................................................................464 4.2.2Descripcin rpida de la pantalla inicial del programa Busca CT...........................................464 4.2.3Descripcin de las funciones principales del programa..........................................................467 4.3EJEMPLOS ..........................................................................................................................................474 4.3.1Bsquedas en la base de datos .............................................................................................474 4.3.2Bsqueda dentro del visualizador...........................................................................................481 CONCLUSIONES............................................................................................................................................484 BIBLIOGRAFA................................................................................................................................................485 PRLOGO nlaagendanacionaldelaproteccincivil,laprevencindedesastreshatomadounagran relevancia, debido principalmente a la diversidad de fenmenos que pueden causar desastres en nuestroterritorio.As,sereconocelaimportanciadeestablecerestrategiasyprogramasdelargo alcance enfocados a prevenir y reducir sus efectos, y no slo focalizar recursos para la atencin de las emergencias y la reconstruccin. Sin duda en los ltimos aos se ha avanzado en este sentido; sin embargo, los logros son an insuficientesyesindispensableinvertirmsrecursosparatransitarlomsprontoposibledeun esquema fundamentalmente reactivo a uno preventivo. Esta nueva filosofa permitir garantizar no slounasociedadmspreparadaysegura,sinounpasmenosvulnerablefrentealosfenmenos potencialmente destructivos, sean stos de origen natural o antropognico. Laestrategiadelaprevencinestablecetrespasosfundamentales.Primero,conocerlos peligros y amenazas para saber dnde, cundo y cmo nos afectan. Segundo, identificar y establecer en el mbito nacional, estatal, municipal y comunitario, las caractersticas y los niveles actuales de riesgoanteesosfenmenos.Porltimo,disearaccionesyprogramasparamitigaryreducir oportunamenteestosriesgosatravsdelreforzamientoyadecuacindelainfraestructura, mejorandonormasyprocurandosuaplicacin,yfinalmente,preparandoeinformandoala poblacin para que sepa cmo actuar antes, durante y despus de una contingencia. Modernastecnologas,combinadasconnuevasvisionesyesquemasdecoordinaciny comunicacin,permitenahoramonitorearydetectarmuchosdelosfenmenosperturbadoresy preveniranticipadamentesusefectos,facilitandolatomadedecisionesylaimplementacinde medidasparadisminuirsusefectos,particularmenteenevitarlaprdidadevidashumanas.Esta transicinhacialaprevencinsehasustentadofundamentalmenteenelconocimientosobreel origen, manifestacin e impacto de los fenmenos. Este conocimiento permiteactuar para algunos fenmenos en forma temprana, con ms eficacia operativa, buscando minimizar la prdida de vidas humanas y bienes materiales. Sin embargo, apenas se han dado los primeros pasos en la prevencin, aunque firmes, de ninguna manera son suficientes. El siguiente paso decidido que se tiene que dar es en la valoracin ms rigurosa del riesgo. Equivocadamentesetienelapercepcindequelosdesastressedebenexclusivamentealos peligros.Sesuelesealar,porejemplo,alhuracno alsismocomoelresponsabledelasprdidas durante un desastre o emergencia.En realidad es la sociedad en su conjunto la que se expone con suinfraestructurafsica,organizacin,preparacinyculturacaractersticaalencuentrodedichos fenmenos,manifestandousualmentediversosgradosdevulnerabilidadenestosaspectos.Se concluyeportanto,quelosdesastresnosonnaturales,esdecir,sonproductodecondicionesde vulnerabilidadyexposicinderivadosengranmedidaporaspectossocioeconmicosyde desarrollo no resueltos, como elevados ndices de construcciones informales, marginacin, pobreza, escaso ordenamiento urbano y territorial, entre otros. Hablardeprevencinnecesariamenteeshablarderiesgo.Losdesastressedanporla presenciadeunacondicinderiesgo,comoresultadodelaaccindeunfenmenoperturbador sobre un bien expuesto. E Elriesgodedesastres,entendidocomolaprobabilidaddeprdida,dependededosfactores fundamentalesquesonelpeligroylavulnerabilidad.Comprenderycuantificarlospeligros, evaluarlavulnerabilidadyconelloestablecerlosnivelesderiesgo,essindudaelpasodecisivo paraestablecerprocedimientosymedidaseficacesdemitigacinparareducirsusefectos.Espor ello prioritario desarrollar herramientas y procedimientos para diagnosticar los niveles de peligro y de riesgo que tiene nuestro pas a travs de sistemas organizados de informacin como se plantea en la integracin del Atlas Nacional de Riesgos, ANR, basado ste en los atlas estatales y municipales. ComobrazotcnicodelSistemaNacionaldeProteccinCivil,alCentroNacionalde PrevencindeDesastresselehaencomendadoeldesarrollodelANR.steseconcibecomouna herramientaestratgicaquepermitalaintegracindeinformacinsobrepeligrosyriesgosanivel estatal y municipal en una plataforma informtica homognea, dinmica y transparente. Por analoga con un atlas geogrfico, el ANR pudiera entenderse como un conjunto de mapas o cartas encuadernadas en un voluminoso libro que muestra de una manera grfica informacin de peligrooamenazaparaunaciertareaoregin.Elprimeratlasquesepublicen1994porla Secretara de Gobernacin, tena estas caractersticas el cual fue ampliado en 2000 por el Cenapred enunapublicacinmscompletaconundiagnsticodepeligroseidentificacinderiesgosde desastres en Mxico. Elriesgoesunavariablemuycomplejaycontinuamentecambianteeneltiempoquees funcin de la variabilidad de las amenazas que nos circundan y de la condicin tambin dinmica de la vulnerabilidad y grado de exposicin. Por tanto, para la mayora de los fenmenos, no es posible representar al riesgo mediante una simple grfica o mapa, ste debe ser estimado de acuerdo con las circunstanciasycondicionesespecficasdellugaroreadeinters.Porloanterior, conceptualmente el ANR ha evolucionado de un conjunto esttico de mapas, aun sistema integral deinformacinsobreriesgosdedesastres,empleandoparaellobasesdedatos,sistemasde informacin geogrfica, cartografa digital, modelos matemticos y herramientas para visualizacin, bsqueda y simulacin de escenarios de prdidas. Bajoestenuevoenfoque,elCenapredcontinapromoviendodiversasinvestigacionesy publicacionesvinculadasconelAtlasNacionaldeRiesgosconelobjetivodetrasmitiralos usuarios, particularmente del mbito de la proteccin civil, informacin y orientacin relativos a los avances,conocimientosydesarrollostecnolgicosenlamateria.Buscaasimismo,guiaralos interesados en el temasobre cmo procedermetodolgicamente para establecer sus atlas locales y motivndolos a utilizarlos como un instrumento cotidiano de trabajo y consulta, indispensable para valorar el riesgo y establecer las medidas de mitigacin y preparacin necesarias. Enestesentido,elpresentedocumentoencabezaunanuevaseriedepublicacionestitulada GuaBsicaparalaElaboracindeAtlasEstatalesyMunicipalesdePeligrosyRiesgosque engloba,como su nombre lo indica, diversas herramientas metodolgicas para orientar y ayudar a evaluar los peligros y riesgos a los que estamos expuestos. En este primer conjunto de publicaciones sediscutenyanalizanconceptosgeneralessobreriesgosycartografa,evaluacindela vulnerabilidadyanlisisdepeligrosyriesgosdealgunosfenmenosgeolgicos, hidrometeorolgicosytambinqumicos.Estosdocumentosintegranlasrecientesexperienciasy trabajosdeinvestigacindesarrolladosenelCentro,ascomorevisionesyampliacionesde documentos anteriores. Losdocumentossonunacontribucinorientadaaclarificarconceptos,formularesquemas sencillosyaccesiblesutilizandounlenguajelomenostcnicoposible,paraquelosusuarios integren,pasoapaso yconmetodologasuniformes,informacinsobrealgunosdelosprincipales peligros y riesgos a los que estn expuestos en sus entidades. Por la complejidad y gran variedad de fenmenosqueintegraunatlasquesepretendetengaunacoberturanacional;muchosdestosse irnincorporandoenfuturosdocumentosconformeseavanceenlasinvestigacionesyse desarrollen las bases metodolgicas que faciliten posteriormente su aplicacin en forma sistemtica. Es necesario tomar en cuenta que los trabajos que se presentan por las distintas reas del Centro, en sumayorasonnovedososypioneros,comoeseltemadelAtlasNacionaldeRiesgos,integrado comorompecabezasporlosatlasestatalesymunicipales,consideradaherramientacentraldeuna Proteccin Civil preventiva en el que Mxico, sin lugar a duda, est haciendo un trabajo innovador y de vanguardia. Elpasoimportantequeahorahabrquedarconestasguas,esintegrargruposlocalesde trabajo para aplicar y calibrar las metodologas, quiz a travs de proyectos piloto y retroalimentar conlaexperienciadecampoalosespecialistasquelasdisearon.Delograrseestadinmica,se habrn dado pasos firmes para avanzar en la unificacin de criterios para la integracin de los atlas municipales, luego estatales y finalmente el atlas a nivel nacional. EsteCentroseguirtrabajandointensamenteenlaconsecucindelAtlasNacionalde Riesgos, proyecto sin duda toral y estratgico para el Sistema Nacional de Proteccin Civil, para el desarrollodelPas,paralaSeguridadNacionalyprincipalmente,paraelbienestardelasociedad que estexpuesta a los fenmenos perturbadores. Para alcanzaresta deseada y ambiciosameta, es necesario la activa participacin y colaboracin de todos, particularmente de aquellos que tenemos unaresponsabilidadenelmbitodelaProteccinCivilylaPrevencindeDesastres.Paraelloel Cenapredponealasrdenesdelasentidadesestatalesymunicipalesytambinalapoblacinen general, todos sus recursos tecnolgicos y humanos disponibles. Recordemos,losdesastresnosonnaturales,sederivandeunacondicinderiesgo. Consecuentemente los Atlas de Riesgo son el vehculo y a la vez gua estratgica indispensable para incidir,atravsdelaprevencin,demaneraefectivaenlamitigacindelosriesgosy consecuentemente en la reduccin de los desastres. Roberto Quaas W. PRESENTACIN Los fenmenos hidrometeorolgicos tienen grandes repercusiones, positivas y negativas, ennuestropasdebidas,entreotrosfactores,asuubicacingeogrfica,suorografayalos diversossistemasmeteorolgicosquelaafectan,peroprincipalmentealadistribucindesu poblacin,losgrandescontrastesquestapresentayasudinamismo,debidoaquetieneun crecimiento,enalgunaspartesintenso,obien,estenmovimientodebidoafenmenos migratorios. Lo anterior supone un reto importante para las autoridades de Proteccin Civil de todo el pas, en sus tres niveles, federal, estatal y municipal, por lo que stos deben trabajar de manera coordinada,teniendolosmismosobjetivosyhablandounmismolenguaje,yaquelos fenmenos hidrometeorolgicos afectan por igual a cualquier regin o sector social; incluso, en ocasiones un desastre de tipo hidrometeorolgico puede tener alcance nacional. Por ejemplo, un huracnqueafectetantolapennsuladeYucatncomolareginnorestedelpas;olosdaos ocasionados en Chiapas por ciclones tropicales o lluvias intensas que ameriten ayuda inmediata de parte de diversos sectores del pas. El presente documento representa, por tanto, un esfuerzo encaminado a lograr, en primer lugar, una comprensin por parte del lector, acerca del origen y comportamiento de los efectos producidosporlosfenmenoshidrometeorolgicos,talescomoinundacionesfluvialesy costeras, vientos intensos, ondas de fro y de calor, nevadas, granizadas, etc. En segundo lugar, conbaseenesteconocimientoyenlasmetodologaspresentadas,obtenerunaestimacindel riesgo de la poblacin y sus bienes. Finalmente, se explica cmo presentar dichas estimaciones, de manera que sean tambin entendidas por otros y asimiladas para la aplicacin de medidas de mitigacin del riesgo. Este esfuerzo es compartido por todas las reas del Centro, de modo que este tomo, y los queleacompaenrespectoaotrostemas,obiensusfuturasactualizaciones,tienenelmismo objetivo: conocer el peligro y el riesgo asociados a fenmenos naturales y antropognicos, para aplicar medidas que lo reduzcan y lograr un mejor nivel de vida para todos los mexicanos. Estetomoenparticular,comprendealgunosdelosfenmenoshidrometeorolgicosms importantes en el pas, desde el punto de vista de los daos que ocasionan. Particularmente,se estudianlasinundacionesfluvialesylascosteras,esdecir,aquellasproducidasporlluvias intensasyciclonestropicales.Porotraparte,aunqueesunfenmenoquesloafectaaciertas regionesdelpasonicamentesepresentaenlatemporadainvernal,seestudianlasbajas temperaturas y las nevadas, ya que implican un gran perjuicio para la poblacin ms vulnerable. Finalmente, se pone a disposicin de los usuarios un programa de cmputo sobre el estudio de trayectoriasciclnicas,tantodelgolfodeMxicoymarCaribe,comodelocanoPacfico,al cual se podr acceder a travs del sitio web del Centro. Esto permitir efectuar estudios locales, regionalesonacionalessobrelapresenciadeestosfenmenos,porloquevadirigidoa tomadores de decisiones, estudiosos del tema o a estudiantes. Delestudioyaplicacindelasmetodologaspropuestassepuedendesprenderlas siguientes acciones: Iniciarestudiosderiesgoaescalalocal,porpartedelasunidadesestatalesy municipales de proteccin civil,Utilizar estas metodologas como lineamientos para que terceros efecten los estudios de riesgo conducentes, Iniciarunadiscusinsobrelaaplicabilidad omejoradedichasmetodologas,conlas autoridades de Proteccin Civil o con otras instituciones, Proponer mecanismos para la capacitacin sobre las metodologas, e METODOLOGAS POR BAJAS TEMPERATURAS Y NEVADAS Iniciar el contacto de personal de proteccin civil de los estados con los especialistas en cada ramo. Comosepuedever,estasmetodologassonundetonadordeaccionesdiversas,algunas directas en el campo, otras de estudio y anlisis, esperando que este material no sea objeto de la indiferencia. En este sentido, el Centro est a disposicin de aquellas personas que se interesen en estos temas, ya sea para aclarar dudas o proporcionar asesora. Finalmente,sehacepatenteelhechodequelasmetodologasnoterminanconsu publicacin, sino que ser objetivo de este Centro mejorarlas con la participacin de quien tiene experienciaeinformacindeprimeramano,esdecirlasunidadesestatalesymunicipalesde ProteccinCivil,ascomolasdiferentesuniversidadesycentros deenseanzadelpas.Porlo anterior,noexistedudadequeenunfuturosetendrnnonicamentelectoresdeellas,sino colaboradores. 13I.ELABORACINDEMAPASDERIESGOPORINUNDACIONESY AVENIDASSBITASENZONASRURALES,CONARRASTREDE SEDIMENTOS Hctor Eslava Morales, Martn J imnez Espinosa, Marco Antonio Salas Salinas,Fermn Garca J imnez, Mara Teresa Vzquez Conde, Carlos Baeza Ramrezy David R. Mendoza Estrada RESUMEN En este documento se propone una gua metodolgica para la elaboracin de mapas de riesgo porinundaciones,conarrastredesedimentos,ascomoparalaidentificacindeavenidassbitas, con la que las Unidades Estatales y Municipales de Proteccin Civil de toda la Repblica Mexicana tendrnunaherramientatilparallevaracaboestatareaenaquellaslocalidadesconproblemas recurrentes de inundacin. La implementacin de esta metodologa en la poblacin de Santa Mara Jajalpa, municipio de Tenango del Valle en el estado de Mxico, ilustra su aplicacin, paso a paso, utilizando conceptos muybsicosylosrecursosdisponibles.Finalmente,semuestracomoresultadodeestaaplicacin los mapas de peligro, vulnerabilidad y riesgo por inundacin de esta poblacin. 1.1INTRODUCCIN Uno de los objetivos de la proteccin civil en Mxico es la prevencin de desastres de origen natural, en el caso que nos ocupa, de carcter hidrometeorolgico. Para lograr lo anterior, se deben llevaracabodiversasmedidasdemitigacin,tantoestructuralescomonoestructurales,que procurenreducirominimizarlosefectosdedesastresprovocadosporciclonestropicalesolluvias intensas.Dentrodelasmedidasnoestructuralesdestacalaelaboracindemapasderiesgocomo unaherramientatil,paraautoridadesdeproteccincivil,dedesarrollourbanoyordenamiento territorial, en la delimitacin de reas de peligro para la poblacin. Paralaelaboracindemapasderiesgohidrometeorolgico,especficamentede inundaciones,avenidassbitas,flujosdeescombro,depsitosdesedimentos,mareadetormenta, oleajeyviento,inclusosequayheladas,esnecesariocontarconmetodologasporcadaunode estosfenmenos,quepermitan,demaneraclara yrelativamentesencilla,suobtencinatravsde una combinacin de mapas de peligro y de vulnerabilidad de la vivienda, especialmente del menaje, y de la integridad fsica de las personas, principalmente durante avenidas sbitas. Lasinundaciones frecuentemente vienen acompaadas dematerial slido proveniente de las partes altas de la cuenca, cuya cantidad depende de las caractersticas de la cubierta vegetal, tipo de suelo y pendiente, las cuales definen las reas de depsito del material de arrastre. CAPTULO I 14 Por otra parte, los tiempos de concentracin de los escurrimientos en cada una de las cuencas y sus pendientes, definen si las inundaciones son sbitas o de proceso lento. Las avenidas sbitas se presentangeneralmenteencuencasubicadasenzonasconmontaadefuertependiente,donde existen pequeos valles, barrancas, y abanicos aluviales al pie de stas. Tambin pueden presentarse debido al rompimiento de un bordo, presa o represa, o en ciudades cuyo suelo, o piso, presenta un alto coeficiente de escurrimiento, es decir, son muy impermeables. Su caracterstica y peligrosidad msimportanteesqueocurrendemaneraimprevista,loquedificultaalertarcontiempode antelacin.Comoconsecuenciadeello,estefenmenopuedecobrarunamayorcantidaddevidas humanas, en comparacin con una inundacin lenta. En este trabajo se incluyen en una misma metodologa los fenmenos de inundacin, arrastre desedimentoyavenidassbitasenzonasrurales,yaqueestostresfenmenosestnrelacionados entre s. Para la elaboracin de estosmapas se puede aprovechar de prestadores de servicio social de carrerascomoingenieracivil,arquitectura,sociologaopsicologaeinclusodealumnosde bachilleratotcnico,paratrabajarjuntoconlasunidadesdeproteccincivilmunicipal,ascomo con la asesora del CENAPRED. La metodologa contempla lo siguiente: definicin de conceptos bsicos, tales como peligro, vulnerabilidadyriesgo;aspectosgeogrficos,talescomoescalasrecomendadas,proyecciones, integracin de la informacin y fuentes de informacin fundamental. Adicionalmente se analizar la maneradeidentificarelpeligro,elcriteriodeevaluacindelavulnerabilidadyelderiesgo. Finalmente se presentar un caso prctico de aplicacin de esta gua en la poblacin de santa Mara Jajalpa, municipio de Tenango del Valle en el estado de Mxico. ELABORACIN DEMAPAS DE RIESGO POR INUNDACIONES Y AVENIDAS SBITAS EN ZONAS RURALES, CON ARRASTREDE SEDIMENTOS 15 1.2IDENTIFICACIN DEL PELIGRO POR INUNDACIONES Y AVENIDAS SBITAS, CON ARRASTRE DE SEDIMENTOS Elobjetivodeestaseccinespresentarunametodologaquepermitaidentificarenuna primera aproximacin, las secciones de mayor peligro en un arroyo que est cerca o dentro de una poblacin y por otro lado, determinar las reas ms propensas a presentar inundaciones con arrastre de sedimentos. Asimismo, se incluye un procedimientopara analizar aquellas cuencas que por sus caractersticas fisiogrficas, sean capaces de producir avenidas sbitas. Esta metodologa no pretende sustituir los estudios hidrolgicos con los que se deben detallar diversos factores que determinan el tipo de medidas de mitigacin ms adecuadas, sino que brinde elementosquepermitandiscernirlagravedaddelosproblemasalosqueseenfrentanlas autoridades de proteccin civil, as como iniciar el proceso de anlisis necesario para la reubicacin de viviendas o el diseo de obras sencillas de proteccin. Dadalaimportanciadeidentificarelpeligrodeinundacinconarrastredesedimentos,es convenienteconsiderarlaparticipacindeotrasinstituciones,talescomoelInstitutoNacionalde Estadstica,GeografaeInformtica(INEGI),laComisinNacionaldelAgua(CNA)yla Secretara de Desarrollo Social (SEDESOL). De esta manera, el INEGI coadyuvaraa la obtencin decartografabsica,laCNAysusgerenciasregionalesyestatales,brindaranapoyotcnicoen hidrologaehidrulica,ylaSEDESOL,juntoconsusoficinasregionales,facilitaraelapoyo tcnico para la determinacin de la vulnerabilidad de la poblacin y la vivienda. Elprocedimientoquesedescribeacontinuacinpermiteestimarelpeligroapartirdela determinacin de las caractersticas fisiogrficas de la cuenca del arroyo que se encuentra cercano o cruza una poblacin rural con ayuda de mapas topogrficos escala 1:50,000 o con mayor detalle, as comotambindelacapacidadhidrulicadelosarroyosydeladistribucindelaslluviascon diferentes probabilidades de ocurrencia y duracin. Paraelaborarunmapadepeligroporinundacin,esnecesarioidentificarprimeramentelas reas potenciales a inundarse en las localidades rurales de inters. 1.2.1Identificacin del arroyo Elprimerpasoeslaadquisicindeunplanotopogrficoquecontengaelarroyoquese analizar, para lo cual se requiere uno de una escala 1:50,000 o menor, el cual se puede conseguir enlasoficinasdelINEGIodeplaneacinurbanadelestado.Dichoplanoservirparaidentificar cul es la zona que aporta el escurrimiento, su rea y la pendiente del arroyo. 1.2.2Visita al sitio Serequerirdeunavisitaallugarpararecorrerelarroyodesdesunacimientohastasu desembocadura.Sedeberntomarfotosentodoeltrayectoconelfindecotejarlasenanlisis posteriores, para lo cual se deber identificar su posicin con ayuda de alguna referencia. Mediante elusodeunflexmetrosepodrnestablecerlasdimensionesdelasseccionesylaspendientesde los tramos del arroyo. Lo ideal sera contar con un sistema de posicin global (GPS) para marcar las coordenadas geogrficas de estos lugares. CAPTULO I 16 1.2.3Identificacin de la cuenca del arroyo Con el objetivo de que se entiendan de forma clara y sencilla varios conceptos que se vern a lolargodeesteapartado,sedescribirlametodologaconuncasotericoenelquesetieneuna poblacin expuesta a inundaciones debido a la cercana con un arroyo. Unavezquesetieneelplanotopogrfico,seprocedealaidentificacindelacuencadel arroyo, la cual es una zona de la superficie terrestre en donde (si fuera completamente impermeable) las gotas de lluvia que caen sobre ella tienden a ser drenadas por el sistema de corrientes hacia un mismo punto de salida (figura 1.1). Para identificar la cuenca se requiere trazar su parteaguas, que son los puntosms altos de latopografa que rodean al arroyo oro analizado y que es la frontera queseparaaunacuencadelascuencascolindantes.Paraelloesnecesarioseguirlossiguientes pasos: Figura 1.1Cuenca hidrolgica 1)Identificar en el plano la comunidad y el arroyo de inters. Con ayuda de un lpiz de color azul semarcarelcauceprincipal,ascomotodoslospequeosarroyosqueasuvezconfluyen hacia l, desde su nacimiento hasta un punto de inters (salida de la cuenca), el cual puede estar antes o dentro de la zona rural analizada. Esta identificacin de la red de drenaje puede incluir reasfueradelapoblacin,haciacerrosomontaas,queesdondeseoriginanlos escurrimientosquedanorigenadichoarroyo(figura1.2).Paraelejemploseutilizunplano topogrfico escala 1:50,000 de INEGI. ELABORACIN DEMAPAS DE RIESGO POR INUNDACIONES Y AVENIDAS SBITAS EN ZONAS RURALES, CON ARRASTREDE SEDIMENTOS 17 Figura 1.2Identificacin del arroyo y sus afluentes 2)Identificacindelparteaguasdelacuenca.Elparteaguasesunalneaimaginariaformadapor los puntos de mayor nivel topogrfico y que separa la cuenca de inters de las cuencas vecinas (figura 1.3). Para trazar esta lnea imaginaria es necesario estudiar las curvas de nivel, identificando dnde sube y baja el terreno. Se iniciar el trazo en el punto de inters (figura 1.3), imaginndose que uno mismoestenelsitioycaminar,ensentidodelasmanecillasdelreloj,porlospuntosmsaltos que rodean el arroyo y sus tributarios (red de drenaje). Se debe caminar segn las curvas de nivel, porlaparteenlacuallosdosflancos,aladerechayalaizquierda,muestrenqueelterreno desciendeyalfrente,asciende.Elflancoderechosiempreapuntarhacialareddedrenajedela cuenca, mientras que el flanco izquierdo lo har hacia las cuencas vecinas. Cuandosellega al puntomsaltodel parteaguas(cerca delamitaddelrecorrido), elfrente comenzaradescenderysedirigirhaciaelpuntodeinters(salidadelacuenca).Elparteaguas nunca debe de cortar corriente alguna, excepto en el punto de inters (figura 1.3). CAPTULO I 18 Figura 1.3Trazo del parteaguas 1.2.4Clasificacin de las cuencas hidrolgicas Existen dos tipos de cuenca de acuerdo al tipo de salida de los escurrimientos: 1.Exorreicas: El punto de salida se encuentra en los lmites de la cuenca y est en otra corriente o en el mar (figura 1.4a). El caso ms tpico de cuenca hidrolgica, es el ro Bravo,ubicadoenlafronteranortedenuestropas,elcualest enunagrancuenca hidrolgica,queescompartidaporlosE.U.A.,ycuyasalidadahaciaelgolfode Mxico, cerca de la ciudad de Matamoros, en el estado de Tamaulipas. 2.Endorreica: Lacuencanotienesalida, y porlogeneralesunlago(figura1.4b).Un caso de este tipo de cuenca es el valle de Mxico. Histricamente este valle tena un lago,elcualhasidosecadoysobresulechoyergueactualmentelaciudadde Mxico,porloquesehatenidoquehacerunasalidaartificialparadescargarsus aguas pluviales. Punto de inters (salida de la cuenca) ELABORACIN DEMAPAS DE RIESGO POR INUNDACIONES Y AVENIDAS SBITAS EN ZONAS RURALES, CON ARRASTREDE SEDIMENTOS 19 De acuerdo con su tamao las cuencas pueden ser: Pequeas 50 km2 Medianas, entre 50 km2 y 100km2 Grandes > 100 km2 a) Cuenca exorreicab) Cuenca endorreica Figura1.4Tipos de cuencas (fuente: http://www.ccvm.org.mx/gestion.htm#1) 1.2.5Caractersticas fisiogrficas de la cuenca Identificadalacuencadelarroyoenestudioylacomunidaddeinters,sernecesario determinar las siguientes caractersticas fisiogrficas: Parteaguas Elparteaguasesunalneaimaginariaformadaporlospuntosdemayorniveltopogrficoy que separa la cuenca de las cuencas vecinas (figura 1.5). rea de la cuenca El rea de la cuenca se define como la superficie, en proyeccin horizontal, delimitada por el parteaguas (figura 1.5). Paradeterminarelreadelacuencasepodrnutilizarherramientasadecuadascomoson: planmetro,softwareespecialomtodossimplesparadeterminarreasdepolgonosirregulares.Paramedirelreadelacuencasepuedeutilizarlacuadrculadereferenciadelplanotopogrfico (cuadrculaUTM),lacualtienecuadrosde1kmpor1km,cadaunoconunreade1km2,ola utilizacin de un planmetro. Para el primer caso, se contarn los cuadros enteros que caen dentro la cuenca y se sumarn al conteo los cuadros que puedan ser completados por dos o ms fracciones. Punto de salida al mar o a una corriente Cuerpode agua(lago) CAPTULO I 20 Figura 1.5Principales caractersticas de una cuenca hidrolgica Para el ejemplo de la figura 1.6 se pueden contar dentrode la cuenca 8 cuadros enteros, 7 cuadros completados mediante fracciones de cuadro y un medio cuadro, en total 15.5 cuadros y por lo tanto la cuenca tiene un rea aproximada de 15.5 km2. Elplanmetroesuninstrumentoquesirveparamedirreasdefigurasplanas.Entoncesel readelacuencadelafigura1.3puedesermedidaconesteinstrumentosinmayorproblema. Existe una metodologa sencilla para hacer las mediciones de las reas con este instrumento, la cual se describe en su manual de operacin. Utilizando dicho instrumento se obtuvo un rea de 15.2 km2 que es muy similar al rea de 15.5 km2 obtenida por el mtodo anterior. Corrientes TributariasParteaguas readela cuenca Corriente principal Punto de salida al mar o a corriente ELABORACIN DEMAPAS DE RIESGO POR INUNDACIONES Y AVENIDAS SBITAS EN ZONAS RURALES, CON ARRASTREDE SEDIMENTOS 21 Figura 1.6Cuadrcula para determinar el rea de la cuenca Orden de la red de drenaje Lareddedrenajedeunacuencaestintegradaporuncauceprincipalyunaseriede tributarios, cuyas ramificaciones se extienden hacia las partes ms altas de la cuenca. Las corrientes tributariassonlascorrientessecundariasquelleganalcauceocorrienteprincipal.Lacorrienteo cauce principal de una cuenca es la corriente que pasa por la salida de la misma (figuras 1.5 y 1.7). Esta definicin se aplica solamente a las cuencas exorreicas. De lo anterior se desprende que todo punto de cualquier corriente tiene a su vez una cuenca de aportacin y toda cuenca tiene slo una corriente principal. Tambin la red de drenaje tiene una salida nica. Las cuencas correspondientes a las corrientes tributarias se llaman cuencas tributarias o subcuencas. Punto de inters (salida de la cuenca) Parteaguas 1 Km 1 Km CAPTULO I 22 Figura 1.7 Sistema de ordenacin de corrientes La clasificacin de corrientesms utilizada actualmente es la de Horton-Strahler, la cual las clasifica segn el siguiente procedimiento: 1.Loscaucesqueseoriginanenunafuenteuorigensondefinidoscomocorrientesde primer orden. 2. Cuando las corrientes de orden se unen, se crea una corriente de orden + 1. 3. Cuandodoscorrientesdediferenteordenconvergen,elsegmentodecorriente inmediatamente aguas abajo se toma como la continuacin de la corriente de mayor orden. 4. El orden de la cuenca es el de la corriente de mayor orden. En la figura 1.7 semuestra una red de drenaje de un ro, que fue utilizada por Strahler para dar a conocer su sistema de ordenacin de corrientes, en ella se puede apreciar que la red tiene una nica salida. Paralacuencadelafigura1.6,lacorrienteesdetercerorden.Enlafigura1.8semuestra cmo se identific su corriente de mayor orden o corriente principal. ELABORACIN DEMAPAS DE RIESGO POR INUNDACIONES Y AVENIDAS SBITAS EN ZONAS RURALES, CON ARRASTREDE SEDIMENTOS 23 Figura 1.8Identificacin de la corriente de mayor orden o corriente principal Pendiente de la cuenca (criterio de Nash) La pendiente de la cuenca es uno de los factores que deben ser considerados para conocer el peligro por avenidas sbitas. A continuacin se explica su obtencin: 1.Trazar una malla de cuadrados sobre el plano topogrfico del rea de la cuenca en estudio. Se debe tomar en cuenta que la aproximacin del clculo depende del tamao de la malla, porloqueserecomiendaorientarlaenelsentidodelacorrienteprincipal(figura1.9)y obteneraproximadamente100intersecciones(10x10divisiones),sisonreasgrandes (alrededorde250km2)yaproximadamenteunas30intersecciones(6x5divisiones) cuando el rea es muy chica (menor a 15 km2). 2.Calcular la pendiente en cada nodo o interseccin como: iildesnS =donde: Sipendiente en cada nodo i desndesnivel entre curvas de nivel que rodean al punto analizado lidistancia mnima entre curvas de nivel que pasa por el nodo de anlisis Punto de inters (salida de la cuenca) parteaguas Cauce principal (arroyo) LCAPTULO I 24 Cuandounnodoointerseccinocurreenunpuntoentredoscurvasdelmismovalor,la pendiente se considera nula y ese punto no se toma en cuenta para el clculo de la pendiente. Figura 1.9Cuadrcula para el clculo de la pendiente de la cuenca 3.Calcular la pendiente media, es decir, el promedio de las pendientes de todos los nodos: nSSic=Donde: SC pendiente media Sipendiente en cada nodo nnmero de intersecciones o nodos de lamalla. No contar aquellos puntos donde la pendiente se consider nula Para ejemplificar este procedimiento se utilizar la figura 1.9, que corresponde a la cuenca de Motozintla Chiapas, con el trazo de la malla (que no se relaciona con la cuadrcula UTM de la carta 1:50,000) para calcular su pendiente. Dicha malla tiene 11 divisiones sobre el eje x y 11 sobre el eje y, lo que hace 121 intersecciones, de las cuales 65 quedan dentro de la cuenca. En la tabla 1.1 aparecelainformacin,productodelaaplicacindelcriteriodeNash,indicandoparacada interseccin sus coordenadas (x, y), as como lamnima distancia medida entre curvas de nivel de cada interseccin y su pendiente. En este caso, el desnivel existente entre curvas de nivel es de 0.01 km, es decir, a cada 10 m, como se indica en el mapa 1:50,000 de la zona. 0 1 2 34567 8 9 10 11 x123 4 5 6 7 8 9 10 11 y0ELABORACIN DEMAPAS DE RIESGO POR INUNDACIONES Y AVENIDAS SBITAS EN ZONAS RURALES, CON ARRASTREDE SEDIMENTOS 25 Tabla 1.1Pendientes y elevaciones en los puntos de interseccin de la malla trazada para la cuenca de la poblacin estudiada CoordenadasCoordenadas Inter-seccinxy Dist. mn, km Pendiente S Elev. msnm Inter- seccinxy Dist. Mn. PendienteS Elev. msnm 1150.25 0.4000 248033670.150.66671940 216252034660.150.66671860 327244035650.120.83331780 4260.250.4000230036640.160.62501890 5250.20.5000238037630.180.55562140 6240.260.3846240038620.250.40002200 7382440397100.170.58821760 8370.20.5000230040790.150.66671640 9360.30.333322704178 0.20.50001780 10350.11.0000222042770.150.66671810 11340.30.333323404376 0.40.25001930 124110.150.666721204475 0.11.00001600 134100.11.0000218045740.250.40001920 14490.120.833224046730.150.66671960 15480.380.2632234047720.150.66672140 16470.250.400023604889 0.20.50001680 17460.20.500022604988 0.20.50001540 18450.150.6667204050870.250.40001620 19440.250.4000228051860.250.40001740 205110.150.666719205285 0.11.00001520 215100.150.666720005384 0.20.50001760 22590.130.7692202054830.110.90911900 23580.11.0000214055822200 24570.11.0000212056980.250.40001600 25560.150.666720405797 0.50.20001480 26550.160.625019605896 0.20.50001520 27540.170.5882216059950.250.40001540 28530.180.5556226060940.350.28571680 296110.350.285718406193 0.20.50001960 306100.20.5000176062107 0.40.25001580 31690.30.33331780631061360 32680.11.00001800641050.250.40001570 651040.150.66671700 Sumatoria34.2018128010 De acuerdo con la tabla 1.1, la pendiente de la cuenca es igual a: 57 . 0602018 . 34= = = nSSic donden = 65 - 5 = 60 (nmero de intersecciones con valor diferente a nulo). Longitud del cauce principal Esladistanciahorizontalquerecorrelacorrientedemayorordendesdesuiniciohastael sitio de inters. En algunos casos es posible tener ms de un inicio, por lo que se seleccionar el que produzca la longitud mayor. La medicin de esta distancia se podr hacer con la ayuda de unlongmetro o utilizando un cordn delgado y un escalmetro o la escala grfica indicada en el plano topogrfico. El longmetro esunaparatomecnicoquepermitemedirdistanciasenunplanoenformadirecta,debidoasu diseo. CAPTULO I 26 La forma de medir longitudes en un plano utilizando un tramo de cordn delgado o hilo, es la siguiente: Una vez identificado el cauce principal en el plano, se coloca el cordn sobre el trazo del cauce, tomando en cuenta todos los cambios de direcciones que tiene el trazo del cauce, para marcar posteriormenteenelcordnelpuntodondeterminaelcauce.Semedireltramodecordn utilizadoconayudadelescalmetroolaescalagrfica,conloquesetendrdeestemodola longitud del cauce principal. En la cuenca de la figura 1.8, una vez identificado el cauce principal y observando que en tres puntosintermedioshaycambiosbruscosdependiente,seconsiderdividirlalongitudtotaldel cauce en tres partes, figura 1.10, indicando la elevacin en el inicio y final de cada seccin. Figura 1.10Divisin de la corriente principal en tres tramos L1 = 2400 m L2= 1400 m L3 = 1200 m H1 = 2450 m H2 = 1800 m H3 = 1500 m H4 = 1360 m Entonces, la longitud total del cauce es la suma de L1 con L2 y L3. Lo cual da un valor de:

L TOTAL = 5000 m Pendiente del cauce principal Uno de los indicadoresms importantes del gradoderespuesta hidrolgica de una cuenca a unatormenta,eslapendientedelcauceprincipal.Nosedebeconfundirconlapendientedela cuenca. Dado que la pendiente vara a lo largo del cauce, es necesario definir una pendiente media, para la cual se propone el criterio deTaylor y Schwarz que utiliza la frmula siguiente: Punto de inters (salida de la cuenca) Parteaguas Cauce principal (arroyo) ELABORACIN DEMAPAS DE RIESGO POR INUNDACIONES Y AVENIDAS SBITAS EN ZONAS RURALES, CON ARRASTREDE SEDIMENTOS 27 22211+ + +=mmSlSlSlLSL Donde: S pendiente media de la corriente de mayor orden. mel nmero de segmentos en que se divide el cauce principal. L es la longitud horizontal del cauce principal, desde su nacimiento como corriente de orden uno hasta la salida de las cuencas. lmes la longitud horizontal de los tramos en los cuales se subdivide el cauce principal. S mpendiente de cada segmento, en que se divide el cauce principal. Enlafigura1.11semuestraunagrficaendondetpicamentesedescribelapendientedel cauce principal y que resulta til para estimar la pendiente media. Distancia, km.H Perfil del cauceL32 1 V V VVmii1 2 3 Figura 1.11 Pendiente media Con los datos de la figura 1.10 se calcula la pendiente en cada tramo del cauce principal 27083 . 024001800 245012 11===L H HS 21429 . 014001500 180023 22===LH HS 11667 . 012001360 150034 33===L H HS Sustituyendo los valores antes calculados en la ecuacin de Taylor y Schwarz para calcular la pendiente media del cauce principal, se obtiene: 20112 . 011667 . 0120021429 . 0140027083 . 0240050002=+ += S Por lo tanto la pendiente media del cauce principal es del 20.11%. Elevacin, msnm CAPTULO I 28

1.2.6Tipo de sueloPara los fines de este captulo, los suelos se clasifican en finos y gruesos, como se observa en latabla1.2.Losgruesosserefierenalmaterialquevaradesderocasygravashastaarenascon muy poco material fino (menos del 15% del suelo) y los finos se refieren a las arcillas y limos con nulaomuypocaarena.Paraidentificarsielsuelopresentaunamayorcantidaddearenaouna mayor cantidad de finos se aplican las pruebas que a continuacin se presentan. Tabla 1.2Tipo de Suelo Macizo RocosoRoca disgregada( 100 < < 500 mm ) Gravas( 3.5< < 100 mm ) Arena gruesa( 2.4 < < 3.5 mm ) Arena mediana ( 1.22 < < 2.4 mm ) Arena fina ( 0.075 < < 1.22 mm )Arena limosa Gruesos Arena arcillosa Limo arenoso Arcilla arenosa Limo Finos Arcilla es el dimetro medio de las partculas del suelo Mtodo consistencia cerca del lmite plstico Para determinar si el suelo es fino o arenoso se toma in-situ un puo de suelo hmedo y se debetratardehacerunrollo(bolillito);sistesepuedehacer,entoncessignificaquetienems suelofinoquearenasysielrollosedeshace,entoncessedicequeesunaarenaconfinos(figura 1.12). Figura 1.12Mtodo consistencia cerca del lmite plstico Ahora,paraidentificarsielsueloesunaarcillaolimosepuedenaplicarlossiguientes mtodos. ELABORACIN DEMAPAS DE RIESGO POR INUNDACIONES Y AVENIDAS SBITAS EN ZONAS RURALES, CON ARRASTREDE SEDIMENTOS 29 Mtodo dilatancia Consiste en tomar un puo de suelo hmedo, hacer con l una pastilla (una bolita de suelo de aproximadamente 1 cm de dimetro) y colocarlo en una de las manos (figura 1.13). Se deja abierta la mano y con la otra se dan unos pequeos golpes a lamano y se observa si la pastilla empieza a formargotitasdeaguasobrelasuperficie.Siestefueraelcaso,sedicequeesunlimo,delo contrario es una arcilla. Figura 1.13Mtodo dilatancia Mtodo Resistencia en estado secoConsisteenformarconelsuelohmedounapastilla,sedejasecarydespussetratade disgregar con la mano; si ste se disgrega fcilmente se dice que es un limo, de lo contrario se dice que es una arcilla. El proceso para identificar el tipo de suelo predominante en la cuenca es el siguiente: a)Sedividela cuenca enuna cuadrcula de 1kmpor1km,yse eliminanaquelloscuadros que tengan menos de la mitad de rea de la cuenca (figura 1.14). b)Se identifican los centroides de cada cuadro como los lugares donde se tomarn las muestras de suelo. Figura 1.14Malla para muestreo CAPTULO I 30 c)Se realiza el recorrido por la cuenca y en cada centroide se toma una muestra del suelo una vez que se ha eliminado la cubierta vegetal y se clasifica segn lo explicado anteriormente. d)Finalmente, el tipo de suelo predominante en la cuenca ser el valor que ms se repite dentro de lasmuestras(moda)obtenidasencampo.Encasodequeexistandostiposdesuelo predominantesdeberconsiderarseposteriormenteunpromediodesuscaractersticas(ver punto 1.2.8, Gasto slido). 1.2.7Cubierta vegetal Todas las cuencas tienen en mayor o menor grado cierta cubierta vegetal, y se ha observado quelasactividadeshumanashanmodificadolacubiertavegetaloriginal.Sepuedenidentificar diferentestiposdesta,siendolasmssobresalienteslasboscosas,pastizales,suelosagrcolasy suelos desnudos. Laszonasagrcolasenciertamedidaseconsiderancomolugaresdondeelsueloest desprotegido de los efectos climatolgicos ya que al barbechar para sembrar, se disgrega el suelo y se le quita la cubierta vegetal. Para el caso del ejemplo en la cuenca de Motozintla, de un recorrido por la cuenca se observ que la cobertura vegetal, entre zonasboscosas,matorrales y pastizales son de aproximadamente el 64 % del rea total de la cuenca. 1.2.8Estimacin del escurrimiento a la salida de la cuenca El escurrimiento que sale de la cuenca se considera como la suma de una fase lquida (agua) y una fase slida (sedimentos). Gasto lquido Sedebedeentenderporgastolquidoelvolumendeaguaquepasaporunaseccinenun cierto tiempo. Para determinar este escurrimiento se utilizar la llamada frmula Racional, la cual es uno de los modelos de relacin lluvia escurrimiento ms antiguos (1889), y probablemente todava es uno delosmsutilizados.Consideraqueelgastomximoopico(lquido)sealcanzacuandola precipitacinsemantieneconunaintensidadconstanteduranteuntiempoigualaltiempode concentracin. La frmula Racional es: A i C 0.278 = Qp Donde: Qpgasto mximo o de pico, en m3/s. Ccoeficientedeescurrimiento(usualmenteentre0.5y0.8,vertabla1.3parazonas urbanas) iintensidad media de la lluvia para una duracin igual al tiempo de concentracin de la cuenca, en mm/h Area de la cuenca, en km2 ELABORACIN DEMAPAS DE RIESGO POR INUNDACIONES Y AVENIDAS SBITAS EN ZONAS RURALES, CON ARRASTREDE SEDIMENTOS 31 Tabla 1.3Valores del coeficiente de escurrimiento Tipo del rea drenadaCoeficientedeescurrimiento Mximo Zonas comerciales: Zona comercial Vecindarios 0.95 0.70 Zonas residenciales: Unifamiliares Multifamiliares, espaciados Multifamiliares, compactos Semiurbanas Casas habitacin 0.50 0.60 0.75 0.40 0.70 Zonas industriales: Espaciado Compacto 0.80 0.90 Cementerios, parques0.25 Campos de juego0.35 Patios de ferrocarril0.40 Zonas suburbanas0.30 Calles: Asfaltadas De concreto hidrulico Adoquinadas 0.95 0.95 0.85 Estacionamientos0.85 Techados0.95 Praderas: Suelos arenosos planos (pendientes de 0.02 menos) Suelos arenosos con pendientes medias (0.02-0.07) Suelos arenosos escarpados (pendientes de 0.07 o ms) Suelos arcillosos planos (pendientes de 0.02 menos) Suelos arcillosos con pendientes medias (0.02-0.07) Suelos arcillosos escarpados (pendientes de 0.07 ms) 0.10 0.15 0.20 0.17 0.22 0.35 CAPTULO I 32 Para estimar el tiempo de concentracin se utiliza la frmula de Kirpich: 385 . 077 . 0000325 . 0SLtc = Donde: S es la pendiente media del cauce principal Les la longitud del cauce principal, en m tces el tiempo de concentracin, en horas Paraelcasodelasavenidassbitas,elrangodetiemposdeconcentracinqueseha encontrado es menor a 4 horas, con un promedio de 0.48 horas (29 min) (tabla 1.4). En la tabla 1.4 se muestran los casos estudiados de avenidas sbitas en Mxico, en E. U. A. y Venezuela. A partir de la tabla antes mencionada, se deduce que los valores a partir de los cuales se pueden presentar avenidas sbitas son: Tiempo de concentracin, tc < 4 horas Pendiente de la cuenca, Sc > 0.1193 Adems, en general, se trata de cuencas relativamente pequeas (en promedio son menores a los 30 km2). Los umbrales establecidos se deben tomar con cierta reserva, dado que la base de datos no es muy grande (56 valores). En la medida que se alimente la tabla con ms casos de avenidas sbitas, se reducir el grado de incertidumbre de los umbrales. Otro aspecto en el que se debe insistir, es el tiempo de concentracin, ya que aunque es ms importante, no necesariamente una cuenca debe cumplir con ambos parmetros para que est sujeta a avenidas sbitas, aunque ms importante es el tiempo de concentracin. Para determinar la intensidad a la que se refiere la frmula racional, para una duracin igual altiempodeconcentracin(tc),seutilizarnlosmapasdeisoyetasasociadosalosdiferentes periodos de retorno (Tr) considerados, que se muestran en el anexo 1; con una duracin de 24 y una hora.Conellosepodrncalculardiferentesgastoslquidosparacadaunodelosperiodosantes mencionados. En la figura 1.15 se muestra uno de los mapas de isoyetas del anexo 1. Este mapa de isoyetas corresponde a una duracin de una hora y un periodo de retorno de 5 aos. En los mapas de isoyetas antes mencionados se ubica geogrficamente la cuenca del arroyo en estudioydirectamentedelosmapas,seleelaalturadeprecipitacincorrespondiente,repitindose esteprocesoparacadaunodelosperiodosderetornoconsiderados,paraposteriormentecrearun registro de lminas de lluvia como se muestra enla tabla 1.5. ELABORACIN DEMAPAS DE RIESGO POR INUNDACIONES Y AVENIDAS SBITAS EN ZONAS RURALES, CON ARRASTREDE SEDIMENTOS 33

- 1 1 5- 1 1 0- 1 0 5- 1 0 0- 9 5- 9 015202530Ocano PacficoGolfo de MxicoE. U. A.AguascalientesJess MaraEnsenadaMexicaliTecateTijuanaCabo San LucasLa pazSan Jos del CaboCampecheCd. del CarmenComitn de DomnguezPijijiapanSan Cristbal de las CasasTapachulaTuxtla GutirrezChihuahuaCuauhtmocDeliciasHidalgo del ParralJurezAcua ArteagaMonclovaPiedras NegrasRamos ArizpeSaltilloTorrenColimaManzanillo Villa de lvarezDurangoGmez PalaciosLerdoCelayaGuanajuatoHuanimaroIrapuatoJaral del ProgresoLenMorolenSalamanca San Miguel de AllendeUriangatoValle de SantiagoAcapulco de JurezChilpancingo de los BravosIguala de la IndependenciaTaxco de AlarcnZihuatanejo - IxtapaAtitalaquiaAtotonilcoZempoalaPachuca de Soto Tepeji del Ro de OcampoTula de AllendeGuadalajaraCd. GuzmnLagos de MorenoOcotlnPuerto VallartaTepatitlnAtizapnAtizapn de ZaragozaChalcoChimalhuacnTolucaCoacalcoCuautitlnIxtapalucaMetepecTexcocoTlalnepantlaValle de BravoApatzingnJaconaLzaro CrdenasMoreliaUruapanZamoraAtlatlahucnAyala CuautlaCuernavacaTemixcoBaha de BanderasTepicLinaresMonterreyOaxacaSalina CruzGuadalupe VictoriaPueblaTehuacnCorregidoraHuimilpanQuertaroOthn P Blanco (Chetumal)Ciudad VallesDiez GutirrezSan Luis PotosAhomeCuliacnGuasaveMazatlnMochisSalvador AlvaradoTopolobampoAgua PrietaCajemeEmpalmeGuaymasHermosilloNavojoaNogalesSan Luis Ro ColoradoCrdenasComalcalcoParasoVillahermosaAltamiraCiudad MaderoCiudad ManteCiudad VictoriaMatamorosNuevo LaredoReynosaRo BravoTampicoTlaxcalaApizacoCalpulalpanHuamantlaTetlaAlvaradoAmatlnBanderillaBoca de RoCoatepecCoatzacoalcos CoatzintlaCrdobaCosoloacaqueEmiliano ZapataFortnIxhuatln del SuresteJalapaMartnez de la TorreMinatitlnOrizaba PnucoPoza Rica Ro BlancoTihuatlnTuxpanVeracruzYangaConkalKanasnMridaProgresoTixpehualUmnValladolidCalera de Vctor RosalesFresnilloZacatecasTuxpanPnjamoSinaloaTuxtepec Ocosingo5055606570506065707580857080656 560555045403530 25708035403540504050 60 70806055 5065606055656 05 55 03 54 04 530606055505560655045403575 7065 6055504540353070656055504540353045505545 40 35 30 25 2025252 03 03 540353025203 05 0 604 035353040455050407580351515556 0607 5Figura 1.15 Mapa de isoyetas con duracin de una hora y con periodo de retorno (Tr) de 5 aos (Salas, 2003) CAPTULO I 34 Tabla 1.4 Avenidas sbitas histricas Nmero Nombre de la cuenca rea de la cuenca, km2 Pendiente del cauce Inclinacin del cauce, grados Longitud, m Tiempo de concentracin, h Pendiente de la cuencaInclinacin de la cuenca, grados GUERRERO,ACAPULCO1 Pie de la Cuesta 1 2.80.137.333250.370.283215.8 2 Pie de la Cuesta 2 0.70.158.719500.230.17249.8 3Coloso2.30.094.923500.330.200111.3 Juan lvarez superior (Aguas Blancas) 4.50.179.540000.380.300116.7 4 Juan lvarez Total (Aguas Blancas) 9.80.084.458000.690.204711.6 Palma Sola-Camarn Superior 9.20.158.634000.350.321217.8 5 Palma Sola-Camarn Total 12.60.116.557000.590.246713.9 6Costa Azul7.10.053.134500.530.201011.4 BAJ A CALIFORNIA, TIJ UANALaureles Superior 2.40.042.139700.69 0.203711.5 1 Laureles total6.10.031.960300.98 0.196211.1 Mxico Lindo superior 3.00.063.632550.48 0.187310.6 2 Mxico Lindo total 4.00.052.945550.68 0.223312.6 3Camino Verde4.30.052.934100.53 0.216712.2 4 Snchez Taboada 4.80.052.837100.58 0.13277.6 5 Pasteje-Aviacin 7.70.021.34440 0.90 Aguaje de la Tuna Superior 12.60.052.682201.110.210511.9 6 Aguaje de la Tuna Total 14.00.042.491201.240.208911.8 7 Manuel Paredes 15.50.031.5103001.640.15899.0 CHIAPAS, MOTOZINTLA, TAPACHULA 1 MOTOZINTLA Arroyo Allende 15.50.2112.050000.420.570029.7 BAJ A CALIFORNIA SUR 1 Arroyo El Zacatal (hasta el cruce con la carretera) 19.50.116.181500.790.16879.6 NUEVO LEN, MONTERREY 1Topo Chico64.50.021.3136302.140.11936.8 E. U. A. (Colorado) Contina ELABORACIN DEMAPAS DE RIESGO POR INUNDACIONES Y AVENIDAS SBITAS EN ZONAS RURALES, CON ARRASTREDE SEDIMENTOS 35 Tabla 1.4 Avenidas sbitas histricas Nmero Nombre de la cuenca rea de la cuenca, km2 Pendiente del cauce Inclinacin del cauce, grados Longitud, m Tiempo de concentracin, h Pendiente de la cuencaInclinacin de la cuenca, grados 1 Drake, Big Thompson 88.52.00 2 Boca del can Big Thompson 379.84.00 VENEZUELACuenca alta 1 Ro Chichiriviche 76.10.5026.620000.15 2Ro Uricao62.60.4524.220000.15 3Carimagua6.40.2313.022000.21 4Ro Picure17.60.158.515000.19 5Ro Mamo139.60.105.755000.60 6La Zorra6.80.3519.310000.10 7Tacagua102.00.4021.810000.09 8Las Pailas6.90.3016.710000.11 9Curucut10.00.6031.012000.09 10Piedra Azul24.80.2514.020000.19 11Ro Osorio4.60.6031.012000.09 12Cariaco5.70.6031.015000.11 13Alcantarilla1.50.4021.824000.19 14Ro Macuto14.00.4021.816000.14 15El Cojo6.80.6031.012000.09 16 Ro Camur Chico 11.20.5528.814000.11 17Ro San Julin23.60.6031.020000.14 18Seca5.30.6031.010000.08 19 Ro Cerro Grande 26.60.9042.08000.06 20Tanaguarena2.10.8038.74000.04 21Uria11.60.9042.03000.03 22El Tigrillo2.90.9042.05000.04 23Ro Naiguat33.40.5528.821000.15 24 Ro Camur Grande 42.90.6533.020000.13 24A Ro Magdalena 19.00.3519.315000.14 25Care9.60.4423.73000.04 26Ro Anare24.80.5026.610000.09 27 Ro Los Caracas 77.70.3016.727000.23 27ARo El Chiquito21.10.2514.015000.15 27BRo El Limn23.70.5026.614000.11 Promedios28.50.321716.831370.480.226312.6 Max379.80.900042.0136304.000.570029.7 Mn0.70.02241.33000.030.11936.8 CAPTULO I 36 Tabla 1.5Lminas de lluvia Duracin Tr (aos) 24 h hp (mm) 1 h hp(mm) 2- 5-- 10-- 25-- 50-- 100-- 250-- 500-- 1000-- 2000-- Paraobtenerlaintensidaddelaprecipitacinparaunaduracinigualaltiempode concentracin (tc), se realiza una interpolacin, segn el valor del tiempo de concentracin, entre los valoresdelalminadelluviaparad=24horasyd=1hora,paracadaunodelosperiodosde retorno considerados. Primeramente,conloslogaritmosdeladuracindeunahorayde24horas(tabla1.6)yla lmina de lluvia leda de los mapas de isoyetas y con ayuda de la ecuacin general de la lnea recta (figura1.16),seobtieneelvalordelalminadelluviaparaunaduracinigualaltiempode concentracin. Tabla 1.6Logaritmo de la duracin vs precipitacin Duracin ( h ) ln (d)hp (mm) 10- 243.17805383- Figura 1.16 Frmula y representacin en el plano cartesiano de la lnea Recta

ELABORACIN DEMAPAS DE RIESGO POR INUNDACIONES Y AVENIDAS SBITAS EN ZONAS RURALES, CON ARRASTREDE SEDIMENTOS 37 Ecuacin general de la recta:b mx y + =Pendiente de la recta: 1 21 2x xy ym= Alrealizaruncambiodevariablesenlaecuacingeneraldelalnearecta,seobtuvola ecuacin siguiente: ) 1 ( ) ln() 1 ln( ) 24 ln() 1 ( ) 24 () ( hp thp hpt hpc c+ = ) 1 ( ) ln(1781 . 3) 1 ( ) 24 () ( hp thp hpt hpc c+ = la cual se interpreta de la forma siguiente: La lmina de lluvia para una duracin igual al tiempo de concentracin es igual a la diferencia de las lminas de lluvia de una duracin de 24 horas y la deduracindeunahora,divididaentreellogaritmonaturalde24(horas);multiplicadoporel logaritmonaturaldeltiempodeconcentracin,mslalminadelluviaparaunaduracindeuna hora. Finalmente,para obtenerlaintensidad delaprecipitacinparaunaduracin igual altiempo deconcentracin(tc),sedividelalminadelluviaantesmencionadaentreelvalordeltiempode concentracin cct t hpi) (= Gasto slido o cantidad de sedimentos por unidad de tiempo El gasto slido es la cantidad de sedimentos por unidad de tiempo que debe sumarse al gasto lquido para tener el escurrimiento de la cuenca. Una forma de obtener el gasto slido que produce una avenida es mediante la Frmula Universal de Prdida de Suelo (FUPS); sta se expresa como: P C LS K R E 224 . 0 =donde: Ees el ndice de erosin (kg/m2) por evento (ao, tormenta, etc.) Res el ndice de erosividad asociado a la lluvia en el sitio (adimensional) Krepresenta la erosionabilidad del suelo, o sea, el tipo de suelo (adimensional) LSson dos factores que toman en cuenta la pendiente y su longitud (adimensional) Ces un factor que toma en cuenta la cobertura vegetal (adimensional) Pesunfactorquetomaencuentalasobrasdeproteccincontraerosinqueexistenenla zona (adimensional). Dichas obras ayudan a disminuir el proceso de erosin en las laderas y en los caucesdelascuencas,ascomoevitareldepsitodesedimentoenlasreasdeinundacin.Entre las ms importantes se encuentran las terrazas, reforestacin, siembra de pastos, presas de gaviones y desarenadores. CAPTULO I 38 Factor R Se obtiene con la expresin: R =) ) ( 3865 . 0 213 . 1 ( 00576 . 02i Ln i +Donde i es la intensidad de lluvia para una duracin igual al tiempo de concentracin, que se obtiene como ya se mencion anteriormente. Factor K Estefactorserefierealtipodesueloquepredominaenlacuenca,paraelloelrangode valores que puede tomar estar en funcin de la clasificacin del suelo que se hizo anteriormente y que se presenta en la tabla 1.7. Tabla 1.7Valor del parmetro K Tipo de sueloFactorK Macizo Rocoso 0 Roca disgregada( 100 < < 500 mm ) 0.05 Gravas( 3.5< < 100 mm )0.1 Arena gruesa( 2.4 < < 3.5 mm )0.2 Arena mediana ( 1.22 < < 2.4 mm )0.23 Arena fina ( 0.075 < < 1.22 mm ) 0.26 Arena limosa0.30 Arena arcillosa0.33 Limo arenoso0.36 Arcilla arenosa0.40 Limo0.45 Arcilla0.50 Factor LS Estefactorserefierealarelacinlongitud-pendientedelcauceprincipaldelacuenca;para obtenerlo se sugiere utilizar la siguiente frmula. ) 0065 . 0 045 . 0 065 . 0 (222pmS SpxLS + += Donde: Xes la longitud delcauce, en metros Sp es la pendiente media del cauce principal, en porcentaje. m es un factor que depende del valor de la pendiente. En general m se selecciona con el criterio siguiente: m = 0.5siSp 5% m = 0.4si3% Sp 5%m = 0.3si1% Sp 3%m = 0.2siSp 1% Para obtener el gradiente de la pendiente media del cauce principal en porcentaje, se aplica la siguiente expresin. S Sp* 100 = ELABORACIN DEMAPAS DE RIESGO POR INUNDACIONES Y AVENIDAS SBITAS EN ZONAS RURALES, CON ARRASTREDE SEDIMENTOS 39 Factor C Este factor se refiere a la cobertura vegetal en la zona de estudio. Para determinar la cobertura vegetalseutilizanmapasdeINEGI,imgenesdesatliteomedianteunrecorridoenlazonaya grandes rasgos, definir en forma visual el porcentaje de la cobertura vegetal. El valor de C se determina a partir de los valores de la tabla 1.8. Tabla 1.8Valores del factor C Cobertura vegetal en porcentaje (%) Factor C Bosques bien definidos ( 97 %)0.02 80 % Cobertura vegetal 96 %0.2 60%Cobertura vegetal 79 %0.3 40%Cobertura vegetal 59 %0.4 16%Cobertura vegetal 39 %0.5 5 % Cobertura vegetal15 %0.6 Suelo desnudo4 % de la cobertura vegetal1.0 Nota: la cobertura vegetal se entiende que es entre pastizales, arbustos y bosquesFactor P Este factor tiene que ver con las obras que se han construido en las laderas para el control de la erosin, su determinacin se obtendr de realizar un recorrido por la zona de estudio. Las tcnicas ms usadas en Mxico para el control de la erosin es la reforestacin, el cultivo de fajas de pasto, laconstruccindeterrazas,presasdegavionesydesarenadores,siendolamsefectivala construccin de terrazas. Enlatabla1.9sepresentanlosvaloresquepuedetomarelfactorPparadiferentes actividades de control de erosin. Tabla 1.9Valores del factor P Tipos de obra de control de erosinFactorP Cuando ms del 90 % de las laderas de la cuenca tienen terrazas0.1 El rea de las laderas que tiene terrazas est entre 61 %y90 % 0.2 El rea de las laderas que tiene terrazas est entre 41 %y60 %0.3 El rea de las laderas que tiene terrazas est entre 21 %y40 %0.4 El rea de las laderas que tiene terrazas est entre 6 %y20 %0.5 Reforestacin ms del 90% del rea de la cuenca0.2 50 % < reforestacin < 90%0.3 30 % < reforestacin < 49%0.4 5 % < reforestacin < 29%0.5 Si existen presas de gaviones en las barrancas de la cuenca0.3 Si existen desarenadores en las localidades a la salida de la cuenca0.35 Si no existen obras de control de erosin en toda la cuenca1.0 ElndicedeerosinEserunindicadorparadeterminarlaconcentracindesedimentosCs quellevaelcauce.Pordefinicinsedicequelaconcentracindesedimentoseslacantidadde material slido entre el volumen total del fluido. Para calcular Cs se determina primero el valor de E, si ste es mayor que 30, entonces Cs ser igual a 0.6; si E es menor a 30, se sustituye en la siguiente ecuacin. 200063 . 0 A Cs =CAPTULO I 40 Conlosvalorescalculadosdelgastolquido(pQ )ylaconcentracin desedimentos(Cs)se calcula el gasto total del fluido que escurre sobre el cauce al final de la cuenca. Para ello se aplica la siguiente frmula. spTCQQ=1 Donde: QPes el gasto lquido, en m3/s. QTes el gasto total que escurre sobre el cauce al final de la cuenca, en m3/s. CSes la concentracin de sedimentos, adimensional. El gasto de slidos se obtendr finalmente con la expresin: p T SQ Q Q = DondeQSeselgastodeslidos,enm3/s,querepresentaelvolumendesedimentospor unidad de tiempo que acompaa a una avenida en un ro, es decir, que el gasto total es la suma de los gastos lquido y slido. Una vez que se ha calculado el gasto total se procede a calcular el rea hidrulica requerida en el ro para evitar desbordamientos. Paraejemplificarcmoseobtienenlosgastoslquido,slidoytotal,acontinuacinse tomar el caso de la cuenca de Motozintla, Chiapas, que se muestra en la figura 1.9. Clculo del gasto lquido ConsiderandoquelacuencadelejemploseubicaenMotozintla,Chiapas,delmapade isoyetas con una duracin de un hora y un periodo de retorno de Tr = 5 aos (figura 1.15) se lee una lminadelluviade75mmydelmapadeisoyetasconunaduracinde24horasyunperiodode retorno de 5 aos se lee una lmina de lluvia de 135 mm. Con las dos lminas de lluvias anteriores sepodrdeterminarlaintensidaddequesehablaenlafrmularacionalparadeterminarelgasto lquido, por lo que es necesario, primeramente, calcular el valor del tiempo de concentracin. Para la cuenca del ejemplo, se sustituyen los valores de la pendiente y la longitud del cauce principal,antesdeterminadas,enlafrmuladeKirpichyobteniendoqueeltiempode concentracin es: 42 . 0) 20112 . 0 () 5000 (000325 . 0385 . 077 . 0= =ct h Comparando este valor con el rango establecido para avenidas sbitas con respecto a tiempos de concentracin, se concluye que la cuenca de Motozintla puede estar sujeta a la presencia de este fenmeno. ELABORACIN DEMAPAS DE RIESGO POR INUNDACIONES Y AVENIDAS SBITAS EN ZONAS RURALES, CON ARRASTREDE SEDIMENTOS 41 Unavezcalculadoelvalordeltiempodeconcentracin,seprocedeacalcularlalminade lluviaparaunaduracinigualaltiempodeconcentracin(d=tc ),dadoquesecuentanconlos siguientes datos: hp(1) = 75 mm hp(24) = 135 mm tc = 0.42 h Sustituyendo estos valores en la siguiente ecuacin: ) 1 ( ) ln(1781 . 3) 1 ( ) 24 () ( hp thp hpt hpc c+ = mm hmm mmt hpc75 ) 42 . 0 ln(1781 . 375 135) ( + = mm t hpc59 ) ( = Setienequelalminadelluviaparaunaduracinigualaltiempodeconcentracinesde59 mm. Finalmente, para obtener la intensidad de la precipitacin para una duracin igual al tiempo de concentracin(tc),sedividelalminadelluviaantesmencionadaentreelvalordeltiempode concentracin. cct t hpi) (=hmmhmmi 14042 . 059 = Porlotanto,elvalordelaintensidaddelluviaparaunaduracinigualaltiempode concentracin es aproximadamente de 140 mm. De la tabla 1.3, con un tipo de rea drenada cementerios y parques se tiene un coeficiente de escurrimiento de 0.25. Sustituyendo los anteriores valores en la Frmula Racional se tiene: ) 5 . 15 ( ) 140 ( ) 25 . 0 ( 278 . 02km Qhmmp =smQp3151 Por lo tanto para la cuenca de Motozintla se tiene un escurrimiento crtico de 151 m3/s en el punto de inters. Clculo del gasto total y slido A continuacin, se calcularnlos parmetros necesarios para aplicar la frmula universal de prdida de suelo. CAPTULO I 42 Factor R Con la intensidad de lluvia de 140 mm/h se utiliza la ecuacin correspondiente para obtener el valor del parmetro R, quedando como R = 0.00576 (140)2 (1.213 + 0.3865 ln(140)) = 352.57 Factor K La cuenca en estudio se dividi en una cuadrcula de 1 km por 1 km (figura 1.17), por lo que el nmero de muestras es 16.Los resultados del recorrido por la cuenca y del muestreo en el lugar indicado por cada centroide se presentan en la tabla 1.10. Figura 1.17Muestreos para clasificar el tipo de suelo en la cuenca de Motozintla Tabla 1.10Clasificacin del suelo en cada centroide de la malla Eje x Eje y 123456 1 XXXXXX 2 XXXXXX 3XXGravas Arena limosa ArenasX 4 X Arenaarcillosa Arena limosa Arena limosa GravasArenas 5 Arena arcillosa Arena arcillosa Arena arcillosa Arena arcillosa Arena limosa X 6 XX Arena arcillosa Arenalimosa XX 7 XXXArena arcillosaXX ELABORACIN DEMAPAS DE RIESGO POR INUNDACIONES Y AVENIDAS SBITAS EN ZONAS RURALES, CON ARRASTREDE SEDIMENTOS 43 Lamodadelacoleccindemuestrasenlacuencaesarenaarcillosayaqueeseltipode suelo que ms se repite (7 veces).Entonces, el tipo de suelo predominante en la cuenca es arena arcillosa. Con este tipo de suelo predominante se consulta a la tabla 1.7 y se obtiene un factor K igual a K = 0.33 Factor LS Elvalorcalculadodelapendientepromediodelcauceprincipal,21.2%,sesustituyeenla ecuacin para obtener el trmino LS LS = (5000/22)0.5 (0.065 + 0.045 (20.11) + 0.0065 (20.11)2) = 54.3 Factor C Enunrecorridoporlacuencaseobservquelacoberturavegetal,entrezonasboscosas, matorrales y pastizales es de aproximadamente el 64 % del rea total de la cuenca. De la tabla 1.8y con esta cobertura vegetal de bosque, se obtiene un factor C igual a: C = 0.02 Factor P Al recorrer las laderas, arroyos secundarios y cauces principales, se encontr que no existen obrasdeproteccincontraerosin,sloexisteunareforestacindel60%delacuenca.Conesta informacin en la tabla 1.9 se obtiene un factor P igual a: P = 0.3 Finalmente,sustituyendotodoslosfactoresdelafrmulauniversaldeprdidadesuelo, resulta que el valor del ndice de erosin es E = 0.224 (352.56) (0.33) (54.3) (0.02) (0.3)=8.49 Como E es menor que 30, entonces se sustituye este valor en la expresin para calcular Cs y se obtiene un valor de Cs = 0.00063 (8.49)2 = 0.005 Finalmente,conlosvalorescalculadosdelgastolquido(Qp)ylaconcentracinde sedimentos(Cs)secalculaelgastototaldelfluidoqueescurresobreelcaucealasalidadela cuenca. Sustituyendo estos valores en la expresin para obtener QT resulta. 75 . 151005 . 0 1151=TQm3/s CAPTULO I 44 Una vez conocidos los valores de Qt y Qp se obtiene el gasto slido QS = 151.75 151 = 0.75 m3/s 1.2.9Determinacin del rea hidrulica requerida o permisible Elreahidrulicapermisibleeselreanecesariaparaqueelflujodeescurrimiento, expresadocomoelgastomximoodepico,fluyaporunaseccindeunarroyosinpresentar desbordamientos en sus mrgenes. Partiendo de la definicin de flujo de volumen o gasto: V A Qh T =Donde: QTes el gasto total en m3/s Ahes el rea hidrulica requerida Ves la velocidad del flujo en m/s El rea hidrulica permisible se puede calcular de la siguiente forma: VQATh =La velocidad se determina con la expresin siguiente: ctLV=3600 Donde: Les la longitud del cauce principal, en m tCes el tiempo de concentracin, en h Paracadaunadelasintensidadesdelluviaanalizadas,setendrungastototal,porloque para cada uno de estos gastos se determinarn las reas hidrulicas permisibles correspondientes. Con el valor del tiempo de concentracin de 0.42 h, calculado anteriormente, la velocidad del flujo es smtLVc31 . 3) 42 . 0 ( 36005000= = = lo que implica que el rea hidrulica permisible sea de 2362 . 4531 . 3151msmsmVQAp= = = Por lo tanto, es necesaria un rea hidrulica permisible de 45.62 m2 para un gasto total de 151 m3/s en nuestra cuenca de ejemplo. ELABORACIN DEMAPAS DE RIESGO POR INUNDACIONES Y AVENIDAS SBITAS EN ZONAS RURALES, CON ARRASTREDE SEDIMENTOS 45 1.2.10Levantamiento topogrfico del arroyo Paraidentificarlaszonaspotencialmenteinundables(figura1.18),sedeberealizarun levantamiento topogrfico del ro o arroyo que se est analizando, en la zona donde se encuentre la poblacin o pase muy cerca de sta. Deacuerdoconlavisita de camposeidentificarnlassecciones transversales del arroyoen lascualesstesedesbordaconsecutivamenteencadatemporadadelluvia,parasulevantamiento topogrfico. Serecomiendaqueellevantamientotopogrficodelarroyosearealizadoporpersonal especializadooporestudiantesdelascarrerasdeingenieracivilotopografadelasescuelasde nivel tcnico profesional. En la figura 1.19 semuestraun ejemplodel levantamiento de una seccin transversal de un cauce natural; en sta se puede observar que se deben tomar las mediciones necesarias para definir adecuadamente la seccin en estudio, tomando en cuenta algunas referencias como rboles, casas o grandes rocas. Figura 1.18Dibujo en planta del levantamiento de un arroyo En la figura 1.20 semuestraun ejemplodel levantamiento de una seccin transversal de un caucenonatural,esdecirqueelarroyopasaporseccionesyarectificadasorevestidas,oqueel arroyo pasa por una calle, funcionando sta como una calle canal en la poca de lluvias. Esrecomendabledibujaraescala,enpapelmilimtricolasseccionestransversalesquesean levantadas (figura 1.21). CAPTULO I 46

Figura 1.19Levantamiento de una seccin crtica para un cauce natural Figura 1.20Levantamiento de una seccin crtica para un cauce no natural B Casa particular l2 l1 b1 h b2b3 B l2 h2 h1 l1 ELABORACIN DEMAPAS DE RIESGO POR INUNDACIONES Y AVENIDAS SBITAS EN ZONAS RURALES, CON ARRASTREDE SEDIMENTOS 47 Figura 1.21Dibujo de dos secciones transversales a escala Paraelejemploseconsiderarunlevantamientotopogrfico(figura1.22)de475mde longituddelarroyo,conseccionestransversalesacada25m,inmediatamenteaguasabajodela salida de la cuenca en estudio. CAPTULO I 48 Y = 4800.000Y = 5000.000Y = 5200.000Y = 5400.000Y = 5600.000Y = 5800.000Y = 6000.000X=5000. 000X=5200. 000X=5400. 000X=5800. 000X=6000. 000X= 6 2 0 0 . 0 0 0X=6400. 000X=6600. 000X=6800. 000X=4800. 000X=5000. 000X=5200. 000X=5400. 000X=5600. 000X=5 800. 000X=6000. 000X=6200. 000X=6400. 000X=6600. 000Y = 5400.000V-0V-1SECCI ON0+000V-2V-3SECCION 0+250SECCION 0+500V-5V-4V-6SECCION 0+750V-7V-8V-9SECCION 1+000V-10SECCION 1+250V-11V-12SECCION 1+500V-13SECCION 1+750V-15V-14SECCION 2+000V-16V-17V-18SECCI ON2+250T R A S L A P E C O N T R A Z O 2 D E 3-----------------176.00373.940172.13477.861118.718131.387103.623146.387122.794127.19591.594156.479202.74549.183259.88697.604142.52016418513817911720820317321714320018318517218121959'50'51'33'17'52'45'13'39'04'35'50'15'36'48'45'05"45"15"20"05"15"15"10"35"15"55"25"50"25"55"30"1099410059593562548427942636772656710650'49'40'31'04'21'14'59'12'52'56'32'22'38'15'03'49'25"30"15"30"50"55"10"25"35"10"25"20"45"35"00"55"25"5009.8785165.5565239.2345408.3915475.4955577.3435569.0135613.1935723.6565806.1555931.3675993.7646133.8506320.9986367.9426603.9556693.8436830.2635039.5394940.2654934.0464902.1724941.6605002.6615133.7845227.5175323.5745414.5265436.8995503.9525573.6775651.6595666.3325775.1355813.1705771.920V-0V-1V-2V-3V-4V-5V-6V-7V-8V-9V-10V-11V-12V-13V-14V-15V-16LADODIST.ANG. HOR.AZIMUTXYCOORDENADASVERT.V-18V-16V-15V-14V-12V-11V-10V-9V-8V-7V-6V-5V-4V-3V-17V-13V-2V-0V-4V-17V-16V-15V-14V-13V-12V-11V-10V-9V-8V-7V-6V-5V-3V-1V-29548'50"V-18V-17V-49V-50V-15000.0005000.00035"01'1440.754V-0ESCALA = 1:2000VERTICE DE POLIGONALCAUCE DEL RIOPARAMENTOCURVA DE NIVEL PRIMARIACURVA DE NIVEL SECUNDARIAGUARNICION260259Metodologa para la elaboracin de mapas de peligro por inundacin Figura 1.22Dibujo en planta del levantamiento topogrfico del arroyo ELABORACIN DEMAPAS DE RIESGO POR INUNDACIONES Y AVENIDAS SBITAS EN ZONAS RURALES, CON ARRASTREDE SEDIMENTOS 49 Determinacin del rea geomtrica de las secciones transversales Elreadelasseccionestransversalesquesenecesitadeterminarserlaqueseencuentra entreelfondodelaseccinyelnivelmximoquepuedetenereltirantedeaguasinquestase salga del cauce de la corriente de agua. Paracalcularelreadeestasseccionessepodrutilizarunplanmetro,unprogramade cmputo o un mtodo de cuantificacin muy sencillo. Uno de estos mtodos es circunscribir a estas seccionesenfigurasgeomtricasregularescomocuadrados,rectngulosotrapecios.Altenerse figuras regulares ser ms sencillo calcular su rea geomtrica a travs de frmulas conocidas. En la tabla1.11semuestranlasfrmulasquepermitencalcularelreageomtricadelasfigurasms simples que se pueden utilizar. En la figura 1.23 se muestra cmo una seccin de un cauce natural puede ser circunscrita en un trapecio, con lo que su rea geomtrica se puede obtener fcilmente. En la figura 1.24 se muestra cmo una seccin de un cauce no natural puede ser circunscrita enunrectngulo.Enalgunoscasossernecesariocompensarelreadelasseccionesquequedan dentro y fuera de la figura geomtrica regular. Paraotrotipodeseccionessepuedenutilizarvariasfigurasgeomtricasregularespara determinar el rea geomtrica de stas. Figura 1.23 Seccin transversal de un cauce natural circunscrita en un trapecio CAPTULO I 50 Figura 1.24 Seccin transversal de un cauce no natural circunscrita en un rectngulo Tabla 1.11 Figuras geomtricas regulares Figurarea h B A = hb BA +=2 2h BA=h B B b h B h ELABORACIN DEMAPAS DE RIESGO POR INUNDACIONES Y AVENIDAS SBITAS EN ZONAS RURALES, CON ARRASTREDE SEDIMENTOS 51 Paradeterminarelreageomtricadelasseccionestransversalesdelejemploseutiliz AutoCad y con ste se obtuvo el clculo del rea geomtrica de las secciones transversales. La tabla 1.12 muestra las reas geomtricas de las secciones obtenidas por este mtodo y en la figura 1.25 se presentan algunas de las secciones transversales a cada 25 metros. Tabla 1.12 reas geomtricasSeccinrea geomtrica (m2)Seccinrea geomtrica (m2) 0+000.00036.340+250.00055.98 0+025.00018.070+275.00025.98 0+050.00022.180+300.00044.04 0+0750.0024.160+325.000110.5 0+100.00029.390+350.00056.44 0+125.00012.880+375.00029.31 0+150.00029.350+400.00032.31 0+175.00023.60+425.00030.78 0+200.00023.520+450.00015.65 0+225.00015.310+475.00047.43 1.2.11Comparacin entre el rea hidrulica requerida y el rea geomtrica Unaformadesabersiunaseccinenparticulartendrproblemaspordesbordamiento,es comparando las reas permisibles (reas hidrulicas, Ah) y geomtricas (AG). Si AG > Ah la seccin no presenta problemas por desbordamiento. Esto indica que existe ms rea geomtrica o espacio para que pase sin problemas el flujo de agua. Si AG < Ah la seccin presenta problemas por desbordamiento. Lo anterior indica que el rea geomtrica no es suficiente para contener el flujo de agua, por lo que se presentar un desbordamiento en la seccin en estudio. Estacomparacinsedebedehacerparatodaslasseccionestransversalesdellevantamiento topogrficodelarroyoyparacadaunodelosgastostotalesasociadosalluviascondiferentes periodos de retorno (Tr). En la seccin 1.4 sobre evaluacin del riesgo se sugieren los periodos de retorno que debern calcularse. CAPTULO I 52 Figura 1.25Secciones transversales del arroyo a cada 25.0 m Para el ejemplo, el rea hidrulica requerida de 45.62 m2 se compara con el rea geomtrica detodaslasseccionestransversalesdellevantamientotopogrfico.Enlatabla1.13semuestrala diferenciaqueexisteentreestasreasysedeterminalacondicinquesepresentaenlaseccin correspondiente. En la columna de diferencia de reas, el valor negativo se debe interpretar como el ELABORACIN DEMAPAS DE RIESGO POR INUNDACIONES Y AVENIDAS SBITAS EN ZONAS RURALES, CON ARRASTREDE SEDIMENTOS 53 rea geomtricamenor a la requerida por el gasto mximo y por lo tanto se presentar la condicin de desbordamiento. Tabal 1.13Comparacin entre las reas geomtricas y la hidrulica Seccin rea geomtrica (AG) rea hidrulica requerida (Ah) Diferencia de reas Condicin 0+000.00036.34 45.62-9.28 Desborda 0+025.00018.07 45.62-27.55 Desborda 0+050.00022.18 45.62-23.44 Desborda 0+0750.00024.16 45.62-21.46 Desborda 0+100.00029.39 45.62-16.23 Desborda 0+125.00012.88 45.62-32.74 Desborda 0+150.00029.35 45.62-16.27 Desborda 0+175.00023.6 45.62-22.02 Desborda 0+200.00023.52 45.62-22.1 Desborda 0+225.00015.31 45.62-30.31 Desborda 0+250.00010.04 45.62-35.58 Desborda 0+275.00025.98 45.62-19.64 Desborda 0+300.00044.04 45.62-1.58 Desborda 0+325.000110.5 45.6264.88 no desborda 0+350.00056.44 45.6210.82 no desborda 0+375.00029.31 45.62-16.31 Desborda 0+400.00032.31 45.62-13.31 Desborda 0+425.00030.78 45.62-14.84 Desborda 0+450.00015.65 45.62-29.97 Desborda 0+475.00047.43 45.621.81 no desborda 1.2.12Determinacin de las zonas inundables LaszonasinundablessepresentarncuandoAG