Valencia Barrera 1 Metodología de delimitación y codificación de Otto Pfafstetter Emanuel Valencia Barrera El Laboratorio de Análisis de Información Geográfica y Estadística, de El Colegio de la Frontera Sur. Unidad San Cristóbal. evalenci@ecosur.mx Resumen El presente documento muestra los mecanismos de la Delimitación y Codificación de las Unidades Hidrográficas en la cuenca Grijalva, utilizando técnicas de análisis espacial para la delimitación y el método Pfafstetter para la división y codificación de estas unidades hidrográficas. Describe la generación de las unidades hidrográficas con la utilización de los sistemas de información geográfica (SIG), desde modelos digitales de elevación (MDE), redes de drenaje hasta la obtención de las cuencas. Las unidades hidrográficas que se obtienen tienen la particularidad, que en la medida que se generan se van aplicando los criterios del método Pfafstetter, ello implica un proceso, que va desde la determinación del río principal, selección de las cuatro redes de drenaje de mayor tamaño hasta la generación de las cuencas. Las unidades hidrográficas (que para el método de Pfafstetter son de tres tipos: cuencas, intercuencas y cuencas internas o cerradas) menores divididas se codifican según el orden de jerarquía en el que se encuentren. El método de codificación de unidades hidrográficas que se describe en el presente documento fue creado en Brasil por Otto Pfafstetter en 1989 y difundido a partir de 1997 por Kristine Verdin a través del Servicio Geológico, de los Estados Unidos (USGS) en el Programa Nacional del Medio Ambiente de las Naciones Unidas. Pretende ser un estándar de codificación y delimitación de unidades hidrográficas. En la actualidad, con el avance científico y tecnológico (informática y de los sistemas de Información geográfica) es posible representar digitalmente la superficie de la tierra a través de una estructura numérica de datos que representa la distribución espacial de una variable cuantitativa y continua, cuando la variable a representar es la cota o altura del terreno se denomina Modelo Digital de Elevación (MDE), estos grandes aportes ayudan en las diferentes aplicaciones del estudio de la tierra; siendo asimismo fundamental para delimitar las cuencas.
Valencia Barrera 2 Palabras clave: Subcuencas: que son las áreas drenadas por los tributarios e Intercuencas: que son las áreas restantes que drenan directamente hacia un río principal. Salida: el punto a lo largo del límite de la cuenca por donde el flujo sale del área de drenaje Área de drenaje: Área de un territorio que drena a un punto. Parteaguas: línea imaginaria que separa múltiples áreas de drenaje a partir del relieve Rio principal: el rio al que descargan y/o drenan todos los ríos que llegan a esa salida (el de mayor longitud, volumen, etc.) Rio tributario: el o los ríos que fluyen a una salida y añaden flujo al rio principal Confluencia: punto de salida donde dos o más ríos se intersectan y solamente un rio fluye hacia afuera de la confluencia Cuenca endorreica o cerrada: área que no contribuye con flujo a otras áreas de drenaje
Valencia Barrera 3 Introducción: Esta sistemática ha sido propuesta para la delimitación y codificación de cuencas del mundo y adoptada como estándar internacional en 1997 por el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS). Representa un buen compromiso entre la complejidad y el requerimiento de datos, además de que ha sido ampliamente aplicada y validada. Es un sistema jerárquico y las unidades son delimitadas desde las uniones de ríos llamadas confluencias. En este sistema utilizaremos los términos de: Subcuencas: las áreas drenadas por los tributarios e Intercuencas: las restantes que drenan directamente hacia un río principal. Para la delimitación de cuencas desde la perspectiva de esta metodología, como en otras, todos los escurrimientos deben tener una dirección única (hacia abajo) y por consiguiente un orden en una red de bifurcaciones. Tradicionalmente se ha delimitado a las cuencas mediante la interpretación de mapas topográficos donde los territorios son subdivididos en: cuenca, subcuenca, microcuenca, nanocuenca, etcétera. El método Pfasftetter se utiliza términos de niveles: 1, 2, 3, etcétera y se les realiza con los Sistemas de Información Geográfica (SIG) llámese ArcView Ver 3.x o ArcGis Ver 9.x o 10. Insumos necesarios para realizar la delimitación de la cuenca Para la delimitación del territorio resulta necesario contar con un Modelo de Elevación Digital (DEM, por su acrónimo en inglés), el cual es posible obtener en formato digital del Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática (INEGI), o bien se genera con las herramientas que ofrecen los SIG, para lo cual es necesario contar con el conjunto de datos vectoriales de curvas de nivel con intervalos de 20 metros, así como todos y cada uno de los escurrimientos superficiales y cuerpos de agua del área de estudio, de cartas 1:50 mil, elaborando un mosaico para concebir un continuo del territorio,
Valencia Barrera 4 una de cuyas ventajas es que se puede lograr tener un tamaño de celda de menor tamaño que el de INEGI (50 metros), con lo que se obtiene mayor detalle del relieve. Un proceso previo a realizar la generación del DEM consiste en unir todas y cada una de las cartas que cubren el territorio, con ayuda de la extensión geoprocessing por medio del comando Merge de ArcView Ver. 3.2. Posterior a esto, se verifica continuidad y conectividad entre las curvas de nivel de cada carta, como muestra la Figura 1. El proceso se repite ahora para realizar también otro mosaico de todas y cada una de las cartas de escurrimientos superficiales, verificando en el proceso que todos los escurrimientos tengan una dirección correcta (hacia abajo), como la continuidad y la conectividad correctas entre una y otra, como señala la Figura 2. A partir de esta información en formato shape (.shp) o cobertura para ArcInfo es posible generar el DEM, insumo indispensable junto con los escurrimientos superficiales para proceder a la delimitación (automatizada o manual) y el resultado de ello es un GRID con la representación del relieve del territorio donde de manera fácil es posible visualizar los parteaguas o límites del área de drenaje, como exhibe la Figura 3. La metodogía de delimitación Como ya se cuenta con los insumos necesarios para hacer la delimitación (escurrimientos superficiales y cuerpos de agua, curvas de nivel y el modelo de elevación digital), explicaremos el sistema a partir de estas preguntas: En qué se basa el sistema de Otto Pfasftetter? En la delimitación de cuencas en orden de jerarquías, considerando las superficies y formas de las mismas. En qué consiste el sistema? En identificar al interior de la cuenca a lo largo del río principal los cuatro tributarios con mayor volumen que contribuyan con flujo hídrico y descarguen
Valencia Barrera 5 directamente hacia el primero, donde se ubicarán cuatro confluencias, que indican el punto de unión entre los ríos. Qué se hace al ubicar las cuatro confluencias? Se radia líneas sobre los parteaguas cercanos (recordemos que se trabaja sobre un DEM dentro de un SIG), partiendo de estos puntos de unión (confluencia) hacia la parte alta del área de drenaje. El resultado de este proceso será la obtención de nueve territorios y posiblemente en 10 o más cuencas cerradas o endorreicas. Qué se hace con estos nueve territorios? Para su codificación y clasificación se les asigna como identificadores los números impares (1, 3, 5, 7 y 9) que en lo sucesivo llamaremos intercuencas (áreas que drenan directamente hacia el río principal) y los pares (2, 4, 6 y 8) a las subcuencas (áreas que drenan hacia un principal a través de un tributario) y por último las cuencas endorreicas son clasificadas como 0 (cero). Bajo esta metodología, las unidades de drenaje son divididas en tres tipos: intercuencas, subcuencas y cuencas cerradas o endorreicas. Una subcuenca es un área que no recibe drenaje de ninguna otra área. Una intercuenca lo recibe de otras unidades aguas arriba. Y una cuenca cerrada es un área de drenaje que no contribuye con flujo a otra unidad o cuerpo de agua, tales como un océano o lago. Cómo se comienza a enumerar los territorios? La codificación en el sistema Pfasftetter está diseñada para explotar las características del sistema numérico de base 10. El orden natural de 1 a 9 en su condición binaria de pares e impares indica la posición relativa aguas arriba/abajo y la paridad la posición respecto al escurrimiento principal. La codificación empieza en los territorios de la parte baja de la cuenca con el número 1, que corresponde a una intercuenca (en la salida) y termina en la parte alta de la misma, correspondiéndole el 9.
Valencia Barrera 6 Además del conocimiento que se tenga de los afluentes del área de estudio, es importante cumplir con las siguientes reglas que determinan la ubicación de las confluencias. La 1, primer punto de unión del río principal con un tributario seleccionado previamente deberá ser el de los territorios 1, 2 y 3. La 2, punto de unión del río principal con el segundo tributario previamente seleccionado, aguas arriba, y que deberá ser el de los territorios 3, 4 y 5. La 3, punto de unión del río principal con el tercer tributario seleccionado, aguas arriba, deberá ser el de los territorios 5, 6 y 7. La 4 (más alta al interior de la cuenca), punto de unión del rio principal con el cuarto tributario seleccionado, aguas arriba, y que deberá ser el de los territorios 7, 8 y 9.(Figura 4). El siguiente esquema explica lo anterior y el orden para la delimitación y la codificación del territorio; de no cumplirse, es posible desplazar o modificar la ubicación de nuestras confluencias a las intersecciones del río principal con otros tributarios (aguas arriba o abajo) hasta que las reglas anteriores de ubicación sean acatadas (figuras 5 y 6). Cada una de las subcuencas y las intercuencas resultantes de la primera subdivisión puede ser subdividida sistemáticamente, de modo que la subcuenca 4, por ejemplo, genera las cuencas 42, 44, 46 y 48 y las intercuencas 41, 43, 45, 47 y 49(Figura 7). Por qué aplicarlo? Es hidrológicamente ordenado. Se emplea una metodología sistemática para la subdivisión. Asigna una única identificación a cada territorio. Facilita el uso eficiente de los dígitos. Considera a toda la cuenca, desde la parte alta hasta la desembocadura.
Valencia Barrera 7 Delimitación: Asumiendo que se deseara delimitar un territorio tan grande como Centro y Norteamérica y que un río principal cruzara las intercuencas 1, 3, 5, 7 y 9 la delimitación sería de la siguiente manera: - El nivel 1 corresponde a la escala continental de unidades de drenaje(figura 8). - Los siguientes (2, 3, 4, etcétera) representan mosaicos cada vez más finos de la superficie del terreno en unidades de drenaje más pequeñas, los cuales son subunidades de niveles inferiores de la red de drenaje (Figura 9). El 3 consistirá en subdividir cada uno de los territorios en nueve subdivisiones sistemáticamente hasta llegar al nivel deseado. Es posible visualizar en esta figura que la cuenca une a los ríos Grijalva y Usumacinta.. Lo consecutivo será a partir del continuo del DEM y los escurrimientos superficiales y separar de acuerdo con los dos escurrimientos las áreas de drenaje de cada una.
Valencia Barrera 8 Descripción del territorio: La totalidad del área de drenaje de la cuenca del río Grijalva es de 57,066 km 2, incluyendo territorio del vecino Guatemala. En ésta se asientan 15,144 localidades con 4, 804,794 habitantes, de los cuales 3, 945,722 en 13,161 localidades están en suelo mexicano (Censo 2010) y 859,072 en 1,983 del lado guatemalteco (Censo 2002). Ver Figura 10. Nivel 3 consiste en subdividir sistemáticamente este territorio llamado cuenca del río Grijalva, ubicando las cuatro confluencias en la desembocadura de los cuatro tributarios más importantes sobre el río principal, y a partir de ahí, como indica la metodología, generar nueve territorios que de acuerdo con su ubicación respecto a éste serán intercuencas o subcuencas, como muestra la siguiente figura. Módulo I Para la obtención del territorio (Figura 11) Entonces para pasar al siguiente nivel (4) se repite sistemáticamente el proceso anterior de delimitación para sólo uno de los nueve territorios o para todos. A efecto de simplificar y facilitar la comprensión de la metodología, haremos el ejercicio para la subcuenca 8 que corresponde a la ubicación del Módulo I (Motozintla, Chiapas). Nivel 4(Figura 12). El nivel 5 corresponde a subdividir de la misma manera todos y cada uno de los nueve territorios resultantes o sólo la subcuenca 4 como es el caso. Nivel 5 (Figura 13). Y nos quedaremos sólo con la intercuenca 5, que corresponde al área de estudio donde se ubica el asentamiento humano de Motozintla de Mendoza(Figura 14).
Valencia Barrera 9 Esta delimitación no excluye que comunidades como las del municipio de Mazapa de Juárez, ubicadas fuera del área de drenaje, puedan participar de las actividades que el proyecto contempla. Módulo II Para la obtención del territorio Respecto a la delimitación del módulo II (Huitiupán, Chiapas-Tacotalpa, Tabasco), se realizará de la siguiente manera. Se parte de ubicar al interior de la cuenca del río Grijalva las cuatro confluencias donde los tributarios descargan directamente sobre el principal, como muestra la siguiente figura. El área de interés es un territorio compartido por los estados de Chiapas y Tabasco y que se ubica en la subcuenca 2. Nivel 3 (Figura 15). Para facilitar la comprensión, se extrae únicamente el área de drenaje de la subcuenca 2 y se aplica la metodología de limitación de manera sistemática. Se ubica dentro de ese territorio cuál es el río principal y cuáles los tributarios que le aportan mayor flujo hídrico o volumen y se ubican ahí las cuatro confluencias; a partir de estos puntos de intersección se radia líneas sobre los parteaguas para obtener nueve territorios (Figura 16): Nivel 4 (Figura 16). El territorio de interés es la subcuenca 2, por lo que nos abocaremos a trabajar en la subdivisión y delimitación sólo para este territorio, ubicando al río principal de esta subcuenca así como a los cuatro tributarios que le aportan mayor flujo hídrico o volumen y se ubican ahí las cuatro confluencias; a partir de estos puntos de intersección se radia líneas sobre los parteaguas para obtener nueve territorios. Nivel 5 (Figura 17).
Valencia Barrera 10 El Módulo II se ubica en la intercuenca 5, territorio compartido por los dos estados mencionados, del cual se extrae sólo 23,122 hectáreas donde se realizarán lo trabajos, como lo muestra la Figura 18. Módulo III Para la obtención del territorio Respecto a la delimitación del éste (Costa) se parte de ubicar al interior de la cuenca del río Grijalva las cuatro confluencias donde los tributarios descargan directamente sobre el principal, como muestra la siguiente figura. El área de interés para el módulo costero o III es un territorio compartido por los municipios de Comalcalco, Paraíso, Jalpa de Méndez, en Tabasco, y que se ubica en la intercuenca 1. NIVEL 3 (Figura 19). Haciendo un acercamiento al área de estudio, la Figura 20 muestra el territorio a delimitar. Para este módulo en específico, por así convenir a los intereses, se solicitó trabajar con una franja de 20 kilómetros de la línea costera de los municipios de Paraíso, Jalpa de Méndez y Comalcalco, todos del estado de Tabasco(Figura 21). La división municipal en la cuenca del río Grijalva en la parte baja está conformada por los de Paraíso, Comalcalco, Jalpa de Méndez, como muestra la Figura 22. Debido a que algunos de los investigadores realizan actividades previas al proyecto fuera de la cuenca del río Grijalva, se consideró extender el área de trabajo y se determinó un polígono como espacio de estudio, según indica la Figura 23. Figuras: Figura 1.
Valencia Barrera 11 Figura 2. Figura 3.
Valencia Barrera 12 Figura 4. Figura 5.
Valencia Barrera 13 Figura 6. Figura 7.
Valencia Barrera 14 Figura 8. Figura 9.
Valencia Barrera 15 Figura 10. Figura 11.
Valencia Barrera 16 Figura 12. Figura 13.
Valencia Barrera 17 Figura 14. Figura 15.
Valencia Barrera 18 Figura 16. Figura 17.
Figura 18. Valencia Barrera 19
Valencia Barrera 20 Figura 19. Figura 20.
Valencia Barrera 21 Figura 21. Figura 22. Figura 23.
Acentuar Paraíso. Valencia Barrera 22