Implicaciones de la precipitación máxima diaria en procesos de escurrimiento en una Cuenca: un caso de estudio en Zacatecas, Méx.

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1 Implicaciones de la precipitación máxima diaria en procesos de escurrimiento en una Cuenca: un caso de estudio en Zacatecas, Méx. Luis F Pineda-Martínez 1, Oscar Dzul-García 1, Rollin H. Hotchkiss 2, Mario Jiménez- Gallegos 1. 1 Universidad Autónoma de Zacatecas. 2 Brigham Young University

2 INTRODUCCION A nivel mundial las inundaciones están aumentando más rápidamente que ningún otro desastre, en gran medida porque el acelerado desarrollo de las comunidades modifica los ecosistemas locales, incrementando el riesgo de inundación al que están expuestas muchas poblaciones (CENAPRED, 2006). En México, la Secretaría de Gobernación (SEGOB) declaró como zona de desastre a un total de 128 municipios en el 2006, de los cuales 115 fueron debido al impacto de lluvias, inundaciones o ciclones (CENAPRED, 2006).

3 El problema Las poblaciones han perdido el contacto con su entorno y no conocen los sitios por donde escurre el agua en forma natural. En algunas ciudades las corrientes han sido canalizadas e incluso convertidas en calles o avenidas.

4 Los factores que generan los eventos de precipitación extraordinaria en el Noroeste de México Generalmente se han relacionado a mecanismos de gran escala: El Sistema Monzonico de Norteamerica (ó Monzón Mexicano) (NAMS) El impacto e intensificación de Ciclones Tropicales (CT) Mecanismos relacionados a fuentes de humedad y contrastes térmicos entre el la región del Pacífico Oriental y tierras continentales

5 Flujo de humedad verticalmente integrado JAS (Berbery, 2001)

6 Mes de ocurrencia del máximo de precipitación en el noroeste de México de Julio a Septiembre. Brito-Castillo et al., 2010

7 Flujo potencial de humedad

8 Regiones del Monzón Zhu et al., 2007

9 Precipitación media anual (Sección en 21.5 N Lat) Sección transversal topográfica

10 Year Precipitation JJA (mm) Precipitación diaria (JJA) estación Tlatenango

11 Localización del área de estudio

12 Por su ubicación geográfica, Zacatecas no está exenta a los efectos que provocan los ciclones tropicales. Dichos fenómenos al transportar grandes cantidades de humedad, pueden provocar tormentas de larga duración, del orden de varios días y abarcar grandes extensiones. Por lo que pueden ser causa de inundaciones en las principales cuencas del estado, principalmente en aquellas que vierten hacia el Golfo de México o hacia el Océano Pacífico (CENAPRED, 2004).

13 Descripción meteorológica del evento. El evento se presentó durante el periodo máximo de lluvias en el mes de julio de La inundación ocurrió el 18 Julio de 2008 en el poblado de Tlaltenango, Zacatecas, Méx. (situado a 173 km al sur de Zacatecas capital y a 155 km al norte de Guadalajara, Jal). El evento de precipitación se presento con una tormenta extraordinaria alcanzando una precipitación acumulada en 24 hrs de 167 mm. La tormenta tuvo una duración de 5hrs donde precipitaron 145mm.

14 HURACAN ELIDA

15 Vectores de viento y humedad especifica. Huracán Elida el día 18 de Julio 2008 a las TL, (datos del NARR).

16 Datos y modelación Para el análisis del evento a escala sinóptica se obtuvieron datos del North American Regional Reanalysis (NARR) (Mesinger et al., 2006). Los datos fueron de la climatología de de precipitación, vectores de viento, humedad específica y temperatura superficial. La modelación de mesoescala se realizó con el modeloo MM5 desarrollado por la Penn State University y la NCAR (Grell et al., 1994).

17 Simulación del evento Modelo Atmosférico MM5 Datos NCEP-NCAR Dominios D1 (60x60) 15Km D2 (76x76) 5km

18 Cuenca del estudio, dominio de modelación (D2 MM5)

19 Mapa Digital de Elevaciones y área urbana afectada

20 15-jul jul jul jul jul jul jul jul jul jul jul jul jul jul-08 Relative Humidity (%) Temperature ºC 15-jul jul jul jul jul jul jul-08 Precipitation (mm) Wind Speed (m/s) Valoración del MM Sitio Momax P MOD P OBS 21-jul jul jul jul jul jul jul-08 RH MOD Local Time RH OBS V MOD V OBS Local Time T MOD T OBS Local Time Local Time

21 Sitio Tepechitlán jul jul jul jul jul jul jul-08 Relative Humidity (%) RH MOD RH OBS jul jul jul jul jul jul jul-08 Wind Speed (m/s) V OBS V OBS jul jul jul jul jul jul jul-08 Temperature (ºC) T MOD T OBS jul jul jul jul jul jul jul-08 Precipitation (mm) P OBS P MOD

22 Datos de MM5 de lluvia acumulada (cm)

23 15-jul jul jul jul jul jul jul-08 Precipitable Water (cm) El evento se presentó durante el periodo máximo de lluvias en el mes de julio de 2008 y ante la presencia del Huracán ELIDA Tep Mox Centroid Local Time

24 Figuras lluvias MM5 Accumulated rain (mm) 2 hr 18 Jul

25 Accumulated rain (mm) 24 hr 18 Jul

26 Esquema de modelación hidráulica de cuenca hp Q PARAMETROS DE LA CUENCA HEC-1 PRECIPITACIÓN t ESCURRIMIENTO t

27 Proceso metodológico para la definición de zonas inundables

28 Modelación y Determinación de Parámetros Físicos. Delimitación de la Cuenca

29 Uso de suelos (1:50,000 INEGI)

30 Tipo de suelo (1:50,000 INEGI)

31

32 Parámetros de cuenca Unidades Área km² Pendiente de la cuenca Flujo superficial 1.38 km Porcentaje orientada al norte 0.63 Porcentaje orientada al sur 0.37 Distancia máxima de flujo 23.3 km Pendiente máxima de flujo Longitud de corriente máxima km Pendiente de corriente máxima Longitud de la cuenca km Perímetro de la cuenca km Factor de Forma de la cuenca Elevación media de la cuenca msnm

33 Gastos de diseño T, años Q (m3/s)

34

35 TR=2 yr TR=5 yr TR=10 yr TR=25 yr

36 TR=100 yr TR=500 yr TR=1000 yr TR=2000 yr

37 Corrección del DEM y cauces El insumo básico para poder realizar la simulación del tránsito de avenidas es el modelo digital de elevaciones del terreno, el cual debe representar con detalle tanto la forma del cauce, estructuras hidráulicas, y estar de manera espacial correctamente ubicado.

38 Geometría del Arroyo Xaloco Topografía del Cauce Secciones trasversales del Cauce

39

40 Triangulación del levantamiento topográfico

41 Ubicación de estructuras y determinación de área hidráulica

42 Algunos ejemplos

43 De un análisis hidrológico de la cuenca del arroyo el Xaloco, en datos observados y de modelación; se obtuvo una lámina de precipitación de 145 mm, y duración de tormenta de 2.0 hrs con distribución en el tiempo tipo II en 24 hrs.

44

45 Perfil 1 Perfil 2 Perfil 3

46 Perfil 1

47 Perfil 2

48 Perfil 3

49

50 Conclusiones La modelación numérica representa una herramienta útil en el caso de cuencas poco instrumentadas y sin datos Las condiciones reales de los causes así como una correcta descripción topográfica son importantes para una mejor caracterización de las zonas inundadas Las condiciones de humedad preexistente en el suelo aumentan el riesgo de avenidas máximas en tiempos más cortos

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