Red Hidrográfica Digital Conectada Escala 1:250 000, aplicaciones y utilidad en el contexto del manejo y estudio de cuencas hidrográficas y su vinculación con la delimitación de las cuencas hidrográficas de México. Autores: Víctor Manuel Romero Benitez; Rogelio Mondragón Bonilla Instituto Nacional de Estadística geografía e Informática (INEGI) victor.romero@inegi.gob.mx; rogelio.mondragon@inegi.gob.mx Resumen: Tradicionalmente la fuente de información hidrográfica en México ha sido el INEGI; actualmente, el uso de información digital en plataformas SIG, demanda información del tema con la calidad y estructura necesarias para realizar análisis de redes, medición de segmentos, dirección de flujo y magnitud de orden de corrientes, además de la delimitación de cuencas naturales o a partir de un punto de interés, entre otros. El INEGI como órgano responsable de genera información geográfica de calidad que ayude a satisfacer la demanda de los usuarios especializados y público en general, se dio a la tarea de incursionar en el concepto de redes hidrográficas conectadas, una vez asimilado se desarrollaron documentos metodológicos para el desarrollo de redes hidrográficas conectadas en zonas donde la topografía es abrupta y la correspondiente de zonas planas, el trabajo fue realizado por especialistas en Hidrología del INEGI en colaboración con la Comisión Nacional del Agua (CNA) y participación del Consejo del Sistema Veracruzano del Agua (CSVA). La conectividad de la red hidrográfica, consiste en generar por medios automatizados y/o manuales; la continuidad en el trazo desde donde inicia una corriente hasta donde termina, generando trazos virtuales en los cuerpos de agua que forman las obras hidráulicas, o áreas urbanas, en estas últimas generalmente el trazo original de una corriente de agua ha sido modificado. Las condiciones actuales de la red hidrográfica con que cuenta el INEGI no permiten realizar, entre otras cosas, análisis de redes, debido a que no existe continuidad en el trazo, el sentido de digitalización no siempre coincide con la dirección real del flujo superficial y las líneas están fragmentadas de manera aleatoria. Representación cartográfica Esquema del concepto de conectividad. La importancia de realizar este proyecto deriva de la importancia que tiene realizar trabajos derivados del análisis de redes, que permite, entre otras cosas, obtener indicativos básicos para evaluar una cuenca (Densidad de drenaje, densidad de corrientes, elongación de la cuenca, etc.) Estos parámetros permiten definir volúmenes máximos de drenaje en caso de lluvias excepcionales y lo que facilita la elaboración de programas permitan tener capacidad de respuesta ante los cada vez mas frecuentes fenómenos extremos a los que están sometidas diversas zonas del país. Desarrollo de Metodologías La planeación del proyecto inició en 2005, para ello se realizó, a manera de prueba, la conectividad de la subcuenca del Río San Pedro, ubicada entre los límites de los estados de Zacatecas y Aguascalientes, además del conocimiento de la región por parte del equipo de trabajo se consideró zona ideal ya que presentan considerable contraste en el
relieve, lo que facilita el desarrollo de documentos metodológicos y de criterios. documentos metodológicos, uno describe y documenta el desarrollo de la conexión de redes hidrográficas en zonas serranas, el proceso fue probado y aceptado por la CNA y por los propios especialistas en el tema del INEGI. La metodología para zonas planas considera que gran parte de los procesos se realizaron en forma manual con apoyo de información vectorial de la carta topográfica y el uso del servicio de ortofotos digitales del INEGI, para ello se ha generado un catálogo de consideraciones para que sean tomados en cuenta en situaciones específicas. Red Hidrográfica conectada de la Subcuenca Río San Pedro En forma paralela y con la idea de documentar los procesos de manera incluyente se realizó el prototipo en la subcuenca Río Chunpam que se localiza en el estado de Campeche, esta región se caracteriza por ser una zona donde predomina el relieve plano, con abundante vegetación y sistemas hidrográficos complejos en el sentido de darle continuidad al flujo superficial debido a la interconexión de las corrientes temporalidad de las mismas, desviaciones y formación de importantes cuerpos de agua con numerosos tributarios y sitios de descarga. L. de Términos Red hidrográfica conectada en la subcuenca Río Chumpan. El producto del desarrollo de ambos prototipos dio como resultado dos Documentos metodológicos para la conexión de redes hidrográficas. Al final de la edición se esta en proceso de generar un documento de criterios para zonas específicas, este documento será también una justificación de las excepciones en el contexto de redes hidrográficas conectadas. Insumos de tr abajo: Para realizar la conectividad de la red hidráulica nacional utilizamos: Información digital vectorial escala 1:250 000 Red Hidrográfica Cuerpos de agua Áreas urbanas Cuenca hidrográfica (polígono que limita el área de trabajo) Curvas de nivel Corrientes que desaparecen (información puntual de carta básica) Topónimos (escalas 1: 250 000 y 1:50 000) Información raster MDE y sombreado en grises Ortofotos
Imágenes de satélite Plataforma de edición ArcGIS (ArcINFO y Arcview) Descripción del proceso: Lo primero es desplegar las coberturas de red hidrográfica y cuerpos de agua, con la finalidad de detectar, en que parte el río o arroyo no existe continuidad, puede ser, debido a exista algún cuerpo de agua intermedio en ambos segmentos del río, alguna zona urbana, terreno sujeto a inundación, vegetación densa, etc. Ejemplo: Falta continuidad en la red hidrográfica debido a la presencia de un cuerpo de agua. El criterio para trazar la línea que une los dos segmentos separados por un cuerpo de agua interior, es que esta pase por la parte media del cuerpo de agua, además de trazar el número de corrientes que conecten con el cuerpo de agua y se prolonguen hasta la línea central recientemente trazada, para que, precisamente conecten con la misma. Con estos criterios se generan líneas virtuales, mismas que tendrán un código que permitirá diferenciarlas de líneas reales o trazadas directamente sobre ortofoto digital. Criterios generales para el desarrollo del proyecto: Cuerpos de agua Generación de líneas virtuales en la parte media de los cuerpos de agua y asignación de dirección de flujo de acuerdo con la pendiente natural del terreno. Distritos de riego En cuencas donde se ubiquen distritos de riego el principal criterio para darle continuidad a la red de drenaje natural es considerar los canales principales, si es claro con los insumos disponibles, definir el sentido y la continuidad, considerar canales secundarios como parte de la red. Localidades urbanas o grandes ciudades Para el caso de ciudades muy grandes se necesita recopilar información histórica que permita conocer las modificaciones que se han realizado a la red hidrográfica natural debido al crecimiento urbano. México es un país con características geográficas diversas, debido a ello, existen muchas corrientes que no pueden ser conectadas, los factores pueden ser naturales o tipo antropogénico. Factores por lo cual una corriente no puede conectarse: Presencia de karst (alto grado de disolución en la roca, principalmente en zonas calcáreas). Presencia de fallas o fracturas (Basaltos y riolitas, principalmente) Zonas agrícolas (alteración de cauces naturales y poca definición del cauce natural. Zonas desérticas (ambientes desérticos con alta permeabilidad y porosidad donde las corrientes se infiltran al subsuelo). En las grandes ciudades, por falta de documentos que registren los cambios en el trazo de la red hidrográfica natural (encauzamiento artificial) Granular (para zona de cultivos, ambientes desérticos y planicies costeras). Vegetación densa (Principalmente en zonas selváticas donde la vegetación y la topografía no permiten definir el cauce) No definible (cuando ni con apoyo de imagen podemos definir su flujo). No aplica (cuando las corrientes están conectadas)
Tabla de atributos y formato de la información vectorial El desarrollo de la conectividad se realizó a nivel de subcuenca, la entrega de la información para revisión y validación se realizó a nivel de cuenca, con la siguiente nomenclatura: RH12A. SHP RH = Región Hidrológica A = Clave de la subcuenca La información estará proyectada, si el archivo esta en UTM, con Datum Clarke 1866, el siguiente paso es proyectar con los siguientes parámetros para integrar en CCL. Proyección: Datum: itrf92, época 1988 wgs84 Elipsoide: Clarke 1866 Parámetros para proyectar los archivos a Cónica Conforme de Lambert: Latitud del primer paralelo estándar: 17 30 00.000 N (17.5) Latitud del segundo paralelo estándar: 29 30 00.000 N (29.5) Latitud del origen de la proyección: 12 00 00.000 N (12) Longitud del meridiano central: 102 00 00.000 ( 102) Origen de la proyección Este: 2500000m. (2500000). Origen de la proyección norte:0.000 (0) Escala: 1.0 Unidades de medida: metros Parámetros para ITRF92: (Parámetros definidos en Arc Tools versión 9.0) Datum: 1992 Spheroid: 1980 Semieje mayor: 6378137.00000 Semieje menor: 6356752.3141403561 Angulo inverso: 298.25722210100002 Unidad angular: 0.017453292519943299 Primer meridiano:0.00 TABLA DE ATRIBUTOS DE LA RED HIDROGRÁFICA Nombre Tipo Ancho Decimal Shape Shapeline 8 0 Fnode_ Numérico 11 0 Tnode_ Numérico 11 0 Length Numérico 12 3 RH12Aa_ Numérico 3 0 RH12Aa_id Numérico 3 0 Fc Numérico 5 0 Nombre Carácter 42 0 Orden Numérico 3 0 Definiciones: Shape El software asigna un nombre para diferenciar el tipo de dato que se esta representando en la cobertura, para la conexión de la red hidrográfica. Fnode_ Nodo inicial del rasgo lineal, campo tipo numérico con un ancho de once sin decimales, lo designa el arc info al generar topología. Tnode_ Nodo final del rasgo lineal, campo tipo numérico con un ancho de once sin decimales, lo designa el arc info al generar topología. Length Longitud del rasgo lineal, campo tipo numérico con un ancho de doce y tres decimales, lo designa el arc info al generar topología. Rh12aa_ Campo generado por el software al momento de generar la topología, es un identificador que se asigna a cada rasgo, es de tipo numérico, con un ancho de tres sin decimales. Rh12aa_id Campo generado por el software al momento de generar la topología, es un identificador que se asigna a cada rasgo, es de tipo numérico, con un ancho de tres sin decimales. Fc (Feature code) Campo numérico donde se registra el código del rasgo (Feature code) que aplica para esta
base de datos, con un ancho de cinco sin decimales. 3272 Régimen Perenne 3271 Régimen Intermitente 3180 Canal Nombre: Campo en el que se registra el hidrónimo (nombre de la corriente), o bien especificar cuando se carezca de algún hidrónimo si es: río, arroyo o canal, es de tipo texto con un ancho de cuarenta y dos. El nombre del río o arroyo se designará para el segmento que se intercepte con el hidrónimo escala 250 mil. En caso de que un río o arroyo que cuente con más de dos nombres en un mismo segmento se designará el nombre que este más cercano a la intersección con otro río o a la desembocadura al mar. Clasificación de ríos y Arroyos con el esquema de Horton (1932, 1945) y Strahler (1957). La imagen inferior muestra el criterio a seguir en la salida de la subcuenca o cuenca, es decir, cuando tenemos un río que pasa de una subcuenca o cuenca a otra, seguirá conservando la misma clasificación de Horton (el mismo valor), cambiando de orden al intersectarse con otro río del mismo valor. Imagen que despliega el nombre del hidrónimo cor respondiente par a un segmento del Río o Arr oyo. Magnitud de Orden: Se realizará con base a la clasificación de Horton, iniciando en la parte más lejano de la cuenca y concluyendo en la salida de la cuenca, es importante mencionar que el orden continuará para una subcuenca vecina. Clasificación de Horton. Ejemplo del orden a seguir, la cuenca en el gráfico corresponde a una de orden 4. Conservación del orden para ríos que sobrepasan alguna subcuenca o cuenca. Par ticipación del Consejo del Sistema Veracruzano del Agua (CSVA). El proyecto de conectividad tiene aplicaciones concretas y significativas en el ámbito estatal, por lo que se calificó como actividad pertinente para el estado de Veracruz. Un ejemplo de ello es la utilización de los subproductos por el Estado de Veracruz, gracias a la generación de estos subproductos, el estado ha podido llevar a cabo análisis detallados, específicamente, balances
hidráulicos superficiales de acuerdo a la norma NOM 011 CNA 2000, que califican la gran disponibilidad promedio por habitante existente para la entidad, y determinan que 27% de los municipios del estado tienen una disponibilidad clasificada entre Baja y Extremadamente baja, constituyendo así objetivos naturales de la planificación hídrica, de la acción reguladora y de las inversiones que se deriven de la atención coordinada entre los tres niveles de gobierno al sector hídrico, la participación del CSVA consistió en realizar la conectividad de la red hidrográfica en todas las subcuencas que se encuentran dentro del estado incluso aquellas que nacen fuera de la entidad y pasan por el estado. Corrientes que aparecen documentadas Aplicaciones: La red hidrográfica conectada permite realizar análisis de redes que aplican en: Implementación de monitoreo de la calidad del agua, en el contexto de manejo de redes hidrográficas digitales coherentes. Determinación con mayor precisión la longitud de las corrientes que integran la red hidrográfica. Implementación en proyectos de prevención de desastres ya que permite la modelación ante fenómenos hidrometeorológicos extremos (determinación de zonas sujetas a inundaciones). Determinación con mayor precisión la disponibilidad de agua por cuenca al ubicar la red hidrométrica y asociarlo a los datos obtenidos por esta. Información para estudios de impacto ambiental. Delimitación de cuencas hidrográficas derivado del comportamiento de la red hidrográfica conectada, particularmente en cuencas exorreicas Análisis del trayecto de un contaminante y poblaciones que puede afectar. Disponibilidad de la r ed hidrográfica conectada 1:250 000 Continuo nacional en proyección Cónica conforme de Lambert y metadato. Red conectada en formato de Región Hidrológica en proyección Cónica Conforme de Lambert y metadato.
Corrección en el proyecto Cuencas hidrográficas de México escala 1:250 000. Detalle del análisis de redes, dirección de flujo y límites de cuencas hidrográficas. La relación espacial entre redes hidrográficas y cuencas es constante y permanente, la corrección de los límites de cuencas, apoyado en el trazo de la red hidrográfica ha permitido tener consistencia espacial entre los dos productos, en pocos casos fue necesario homologar dos polígonos o mas para definir una cuenca considerando los criterios definidos en el documento de respaldo Cuencas Hidrográficas de México escala 1:250 000, (cuencas endorréicas, exorreicas o arréicas). Referencias: Tim Whiteaker; (2001); A Prototype Set of ArcHydro Tools, Center for Research in Water Resources Online Help for Arc Hydro Tools Version 1.0 Release 1, June 2002; ESRI, 2002. Metodología para definir y conectar red de drenaje en zonas planas; INEGI, (2005); inédito. Metodología para definir y conectar red de drenaje; INEGI; (2005), inédito. Las cuencas mas pequeñas se localizan en la Península de Baja California, el estudio de la red hidrográfica es indispensable para definir el límite de las cuencas hidrográficas.