La Importancia de las inundaciones en la gestión integrada de los recursos hídricos en México by RedesClim

La Importancia de las Inundaciones en la Gestión Integrada de los Recursos Hídricos en México

Editado por:

Enrique González Sosa Carlos Díaz Delgado Víctor Hugo Guerra Cobián M. Alfonso Gutiérrez López N. Maricela Ramos Salinas

LA IMPORTANCIA DE LAS INUNDACIONES EN LA GESTIÓN INTEGRADA DE LOS RECURSOS HÍDRICOS EN MÉXICO

* * * * Editores: Enrique González Sosa Carlos Díaz Delgado Víctor Hugo Guerra Cobián M. Alfonso Gutiérrez López N. Maricela Ramos Salinas Universidad Autónoma de Querétaro junio 2012

* * * * I.S.B.N. 978-607-513-004-0 DR © Universidad Autónoma de Querétaro Cerro de las Campanas s/n Col. Las Campanas C.P. 76010 Santiago de Querétaro, Querétaro. Tels.(442) 192 12 00 ext. 6074 E-mail editores: egs@uaq.mx cdiaz@uaemex.mx cobian_64@hotmail.com alfonso.gutierrez@uaq.mx nmrs5@hotmail.com Formación y Diseño: L.A.V. Ofelia Ocampo Jaramillo Impreso y hecho en México, junio 2012.

DIRECTORIO

* * * * Dr. Gilberto Herrera Ruiz Rector Dr. César García Ramírez Secretario Académico Dr. Irineo Torres Pacheco Dirección de Investigación y Posgrado Dr. Aurelio Domínguez González Director Facultad de Ingeniería

AUTORES

* * * * Ofelia Astudillo Esquivel Khalidou M. Bâ José Emilio Baró Suárez Rocío Becerril Piña Sayuri Bedoya Lara Alin A. Cârsteanu Raymundo Castañeda Caballero Carlos Díaz Delgado Juan Carlos Díaz Espíritu María Vicenta Esteller Alberich Adrián Fabela Estrada Juan Antonio García Aragón Juan Gaytán Iniestra Miguel A. Gómez-Albores Enrique González Sosa

Víctor Hugo Guerra Cobián Aurelio Guevara Escobar Marivel Hernández Téllez Martín Bolivar Jaimes Jaimes Ricardo Manzano Solís Carlos A. Mastachi Loza Fco. Javier García Meléndez Emmanuelle Quentin N. Maricela Ramos Salinas Oscar Rodríguez Espíndola Javier Romero Torres Oscar Sánchez Flores Aleix Serrat Capdevila Humberto Suzán Aspiri Alejandro Velasco Chilpa

PREFACIO

* * * * Ante las actuales políticas de gestión ambiental, es muy probable que el planeta enfrente una crisis mundial del agua en las próximas décadas. Por ello es fundamental establecer las definiciones ecológicas, sociales y económicas para instituir los recursos hídricos como un bien común, así como uno de los ejes principales en la construcción de un proceso orientado hacia la sustentabilidad. El desarrollo de una nación es una función de su capacidad para gestionar sus recursos naturales, en particular los hídricos, y capital humano para definir las políticas públicas que faciliten un desarrollo armónico en beneficio del socioecosistema. La capacidad de análisis y comprensión que tengan las instituciones gubernamentales, científicas, y sociedad en general sobre: las relaciones existentes con los excesos de agua producto de las inundaciones; de la escasez ocasionada por una inapropiada gestión hídrica; y la resultante de largos periodos de sequías, son fundamentales como cimiento para el desarrollo sustentable de una región o país. Sin duda el aprovechamiento potencial y disponibilidad de los recursos hídricos de una nación están relacionados con su ubicación dentro del planeta. A título de ejemplo se cita la disponibilidad media anual de Brasil con 8233 km3, Canadá con 2902 km3, USA con 2071 km3, Italia con 191 km3, Francia con 203.7 km3, Mauritania con 11.2 km3, Kuwait con tan sólo 0.02 km3, en contraste, México cuenta con 458.2 km3. Ante ello, es simplemente impostergable buscar mecanismos para transformar la escasez en suficiencia, o incluso abundancia. Este proceso exige una mejor gestión de los excesos de agua, temporales y de corta duración, producidos por las inundaciones. En efecto, generalmente estos volúmenes de agua son desaprovechados

por circunstancias propias, es decir falta de planeación y preparación, y porque la sociedad parece estar acostumbrada a responder en forma reactiva ante los daños producidos, sin percatarse de la excelente oportunidad de beneficio que representan las inundaciones. Así, es necesario reflexionar y encontrar la funcionalidad entre abundancia y escasez, para la generación de políticas públicas apropiadas y pertinentes para una mejor utilización de los recursos hídricos. Muchas historias rodean la buena gestión del agua, pero poco se ha hecho para mejorar los beneficios que a corto y largo plazo ocasionan las inundaciones. Incluso surgen ideas sectarias en todas las sociedades ante una posible guerra del agua. El libro presenta trabajos que dan pauta para una reflexión profunda sobre los daños ocasionados por las inundaciones y que al mismo tiempo pudieran ser aprovechados como elementos en la formulación de planes de gestión, prevención, mitigación y remediación a favor de una mejor calidad de vida de la sociedad. Es importante señalar que la historia de la humanidad ha demostrado que es indispensable aprender a convivir con una inundación y que hoy en día, este fenómeno natural debe estar incluido en el marco de una gestión integrada de los recursos hídricos (GIRH) como un elemento para garantizar el bienestar social. La producción de esta obra ha sido posible gracias al apoyo y financiamientos otorgados a través de diversas instituciones: Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT, México); Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT, México); Universidad Autónoma del Estado de México (UAEM,México); Facultad de Ingeniería (FI-UAEMEX); Centro Interamericano de Recursos del Agua (CIRA; UAEMEX); Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ, México); Facultad de Ingeniería (FI-UAQ); CIAQ (UAQ); Comisión Nacional del Agua (CONAGUA, México); Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL, México); Facultad de Ingeniería (FI-UANL); Centro Internacional del Agua (CIA-UANL); Red Mexicana de Recursos Hídricos (REMERH-Cap-Net-Mex). Finalmente, la elaboración de este libro ha fortalecido los lazos de amistad y colaboración científica entre los Cuerpos Académicos participantes, y es anhelo de todos los artífices del presente documento que el esfuerzo invertido contribuya en proporcionar elementos útiles y suficientes para encontrar mejores soluciones ante la presencia de las inundaciones y fomente una mejor gestión hídrica. Enrique González Sosa, Carlos Díaz Delgado, Víctor Hugo Guerra Cobián, M. Alfonso Gutiérrez López y N. Maricela Ramos Salinas (Editores)

AGRADECIMIENTOS

* * * * Los autores agradecen el apoyo brindado a las siguientes instituciones para la realización de esta obra: SEMARNAT-CONACYT: (Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales; Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología) Fondo Sectorial a través del Proyecto: La valoración económica de la vul¬nerabilidad socioeconómica y demográfica ante inundaciones en la República Mexicana, clave: CONACyT 23478. CONAGUA-CONACYT: (Comisión Nacional del Agua; Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología) Modelo de Administración y Gestión de los Usos del Agua en la Cuenca del Rio Querétaro, clave: CONACyT 148159. UAEMEX: (Universidad Autónoma del Estado de México) Fondos Concurrentes a través del Proyecto: La valoración económica de la vul¬nerabilidad socioeconómica y demográfica ante inundaciones en la República Mexicana, clave: UAEMex 2753/2009C Facultad de Ingeniería de la UAEMEX, Centro Interamericano de Recursos del Agua (CIRA), Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL), Facultad de Ingeniería de la UANL, Centro Internacional del Agua (CIA): Por apoyo recibido para la realización de tareas de investigación y edición de esta obra.

Red Mexicana de Recursos Hídricos (REMERH-Cap-Net-Mex): Por apoyo recibido para la vulgarización de resultados de investigación y mejoras a los productos de esta obra. REMERH es miembro de la red de redes latinoamericana en capacitación en gestión integrada de recursos hídricos (Latin-American Water Education Training Network LA-WETnet) y de la red mundial de capacitación en gestión integrada de recursos hídricos (CAP-net- PNUD). Universidad Autónoma de Querétaro: Por su apoyo para la investigación y desarrollo de actividades relacionadas con el sector agua.

SUMARIO

* * * * SECCIÓN I

* CAPÍTULO I Génesis de 200 años inundaciones en Querétaro. Catástrofes y riesgos en el patrimonio cultural. Parte I. * CAPÍTULO II Génesis de 200 años inundaciones en Querétaro. Catástrofes y riesgos en el patrimonio cultural. Parte II. * CAPÍTULO III Riesgo de inundación en la ciudad de Toluca, Estado de México. * CAPÍTULO IV Diagnóstico del impacto social generado por inundaciones en México: Tres casos de estudio . * CAPÍTULO V Metodología para la ubicación de albergues, centros de distribución y determinación de la política de abastecimiento inicial en inundaciones en México.

15 43 73 91 131

SECCIÓN II

155

* CAPÍTULO I Valoración económica de daños directos por inundación en Valle de Chalco Solidaridad, Estado de México.

157

* CAPÍTULO II Medición de años de vida ajustados por discapacidad para enfermedades relacionadas con inundaciones ocurridas de 2000-2006 en la Cuenca Lerma-Chapala (México). * CAPÍTULO III Valoración de daños intangibles por ansiedad en inundaciones: metodología y aplicación al caso mexicano.

177

SECCIÓN III

233

* CAPÍTULO I Desarrollo de un módulo hidro-geomático para la estimación de costos de daños por inundación: aplicación en la Cuenca LermaChapala (México).

235

SECCIÓN IV

259

* CAPÍTULO I Modelación hidrológica con precipitación estimada por imágenes satelitales: el caso del Río la Sierra (México). * CAPÍTULO II Aplicación de datos de precipitación estimados por radar en la modelación hidrológica de cuencas con pluviometría deficiente.

261

SECCIÓN V

307

* CAPÍTULO I El bosque urbano y su interacción con los escurrimientos. Querétaro, México. * CAPÍTULO II Formación de capital humano y gestión integrada de recursos hídricos.

309

203

289

343

SECCIÓN I

* * * *

CAPÍTULO I GÉNESIS DE 200 AÑOS INUNDACIONES EN QUERÉTARO. CATÁSTROFES Y RIESGOS EN EL PATRIMONIO CULTURAL. PARTE I. N. Maricela Ramos Salinas1, 2 • Enrique González Sosa1 • Humberto Susán Aspirir3

* * * * Resumen Los eventos de la Independencia y Revolución le agregaron un valor al patrimonio cultural de México, imprimiéndole también a Querétaro un nuevo rumbo urbanístico. Las inundaciones ocurridas en los últimos 200 años, en Querétaro, también son parte la historia de México y adquieren un valor cultural invisible, en tanto no pasen de la subjetividad a valores urbanísticos que armonicen con la realidad social. Por la falta de información directa del clima para reconstituir las inundaciones, el trabajo recupera información documental del deterioro del patrimonio cultural y ecológico de Querétaro. El modelo urbanístico de Querétaro, núcleo central compacto, actualmente se encuentra estrangulado. Éste, se perpetuo con las vías del ferrocarril: Nacional, Central y el de

1 Universidad Autónoma de Querétaro. 2 Instituto Tecnológico Regional de Querétaro. 3 Facultad de Ciencias Naturales. Universidad Autónoma de Querétaro. 15

Acámbaro, y las carreteras: Querétaro-San Luis Potosí, la Panamericana y la carretera México-Querétaro, que fijaron la frontera de las zonas inundables. Actualmente el modelo urbanístico-hidráulico fragmenta los caminos naturales del agua y rompen con el equilibrio natural del valle al tratar de adaptarse a la urbanización moderna. Palabras claves: Patrimonio cultural, inundaciones.

1. Introducción Cada vez que sobreviene una inundación crece la inquietud de saber si ésta corresponde a situaciones ya vividas. La última inundación ocurrida febrero del 2010, que afecto 5 delegaciones de Querétaro además del Centro Histórico (Alameda), los Arquitos, Quintas del Marqués, entre otras colonias (Diario de Querétaro, 3 febrero 2010), es testimonio de la realidad vigente y reflejo de una larga historia que continua alterando el patrimonio cultural de Querétaro y de México. Las grandes catástrofes climáticas en el México prehispánico hasta nuestros días, son vestigios indelebles y de gran interés científico ya que sustentan el conocimiento sobre las secuelas en el patrimonio cultural del país. En los anales de la historia de México la cultura Azteca ya tenia conciencia de las catástrofes climáticas e importancia en la producción agrícola y deterioros en su patrimonio cultural. Los aztecas registraban año con año mediante señales pictóricas en códices y calendarios, sequías, inundaciones, heladas, granizadas y epidemias, que para su interpretación fue necesario articular su calendario con el calendario gregoriano (Therrel Matthew et al, 2004). Pero al hablar de la historia de México nos referimos ciertamente a la historia de la ciudad de Querétaro, la cual circunscribe pasajes históricos confinados en la historia de las catástrofes por inundaciones y su impacto en el patrimonio cultural. En 1446 el emperador Moctezuma Ihuicamina ya hacia mención de la región queretana, la cual era frontera norte de su imperio (Villalba, 1996). Septién y Septién (1999, pag.17, Tomo I) señala, “Las noticias que recibían los otomíes de la fertilidad de las tierras del valle de Querétaro, los atrajeron a ese lugar…”. Esta condición conjuntamente con su ubicación geográfica y topoformas fijaron el crecimiento de la ciudad, grabando profundamente su destino histórico, su arquitectura y trazo urbano. Jiménez Villalba (1996) menciona que los vestigios arqueológicos de siglo XIII que restan en el bajío, en las sierras del norte de Guanajuato y de Querétaro y el sur de San Luis Potosí, son muestra que los pueblos agrícolas abarcaron el Altiplano Central de México, incluso muy al norte del río Lerma. Igualmente enfatiza que las fluctuaciones climáticas, como las precipitaciones irregulares fijaban el avance y retroceso de los límites de la frontera norte mesoamericana. A periodos de alta precipitación una línea imaginaria fija los campos cultivados con zonas de secos matorrales. Conin el tlaxcalteca convertido al cristianismo como Fernando de Tapia, después de tomar posesión de San Juan del río, el 25 de julio de 1531 dominó en la loma de Sangremal (donde hoy existe el templo de la Cruz. Frías, 1977) a los chichimecas 17

residentes para iniciar la fundación del actual Santiago de Querétaro.Trazó personalmente el pueblo para los españoles hacia el poniente a partir del templo de San Francisco. La ciudad la diseño con la traza de las ciudades españolas,“en forma de un juego de ajedrez, con muy grandes espacios y calles espaciosas y puestas por buen concierto y orden”, (Septién y Septién, 1999, pag. 21, Tomo 1). A los indígenas los ubicó en el barrio de San Francisquito, La Cruz y Hacienda de Carretas, quedando entre ambos pueblos un espacio de monte boscoso. También desecó la laguna que existía en el valle formado entre el cerro de la Cruz y cerro de Carretas. En 1770 Don Ignacio Ruiz Calzado mando empedrar y embanquetar las calles y ponerles nomenclatura y numeración, iniciando con ello la urbanización de Querétaro. Para 1910 la ciudad de Querétaro contaba con 372 calles, las cuales formaban 195 manzanas, repartidas en 10 cuarteles (barrios), con casas de un solo piso a excepción de las construcciones del centro. A partir del núcleo central hacia el poniente las calles fueron trazadas con cinta (zona plana) en cambio el trazo de las calles del sector oriente, un trazo no axial, con formas torcidas y caprichosas, condición sin duda obligada por la topografía. (Plano histórico de 1917 construido por la Secretaria de Comunicaciones, por orden de don Venustiano Carranza, Tomo II, Septién y Septién, 1999). En las crónicas de grandes inundaciones en el mundo (1900-1999), China y México han tenido afectaciones semejantes. China sufrió en 1959 la mayor catástrofe, 2 millones de víctimas y México en 1999, lluvias torrenciales que afectaron a 1, 997, 654 habitantes, con 400 víctimas mortales. En la memoria de la historia de la República Mexicana del siglo XX (1900- 2000), en julio de 1912 ocurrió la mayor inundación en Querétaro, pérdidas por 2 millones de pesos (Nungaray Nuñez, 1999). “Con el noble fin de arbitrarse fondos para socorrer a las víctimas de la inundaciones ocasionadas por el desbordamiento del río que atraviesa la población, la junta de navidad, de acuerdo con el señor gobernador, organizó una función en el teatro Iturbide, la noche del sábado pasado”, julio 11, Sombra de Arteaga, 1912. No obstante los acontecimientos históricos de tal dimensión, el altiplano mexicano no está clasificado como zona de alto riesgo de inundaciones, tanto por huracanes y lluvias invernales (CENAPRED, 2001). A pesar de ello, la región del bajío incluyendo la queretana sufre de inundaciones recurrentes e incluso de magnitudes insospechadas, como la inundación ocurrida en Guanajuato en 1760 (Correón Nieto, 1998). Las intensas lluvias nacen por los efectos marginales de tormentas tropicales o bien de precipitaciones invernales, como ocurrió en 1958 y 2010. El estado de Querétaro es uno de los estados con menores índices de incidencia 18

y de riesgo potencial de desastres por inundación generados por ciclones o tormentas tropicales (INEGI, 2009). A pesar de ello, a partir de la década de los 60´s los daños por inundaciones se han visto magnificados, relacionándolos con el cambio acelerado de uso del suelo y el desordenado crecimiento del valle de Querétaro, esto aunado a una alta densidad de población, a su condición topológica, depresiones y laderas con altas pendientes que favorecen el riesgo de flujos torrenciales con tiempos de concentración de minutos, acumulando daños de altas consecuencias económicas en el patrimonio cultural de México y de la Humanidad (UNESCO, Ref. 792. 1996). En el periodo 19702003 en el país se registraron 1744 inundaciones, en Querétaro sólo ocurrieron 10 casos que lo ubican en el lugar 22 en la clasificación por frecuencia de inundaciones, Matías Ramírez et al (2007). Desde el nacimiento de Santiago de Querétaro (1455) los usos de cambio del suelo encauzaron el estrangulamiento actual de la ciudad, por un lado al no respetar la trayectoria natural de los caminos del agua hacia el cauce del río Querétaro, modificación de los trayectos de arroyos, por lo que las canalizaciones acupadas por colectores o drenes que integran el actual sistema de desalojo de aguas urbanas de Querétaro es una red enmarañada que rompe con la arquitectura y trayectoria natural de los caminos del agua. Por otra parte, los terraplenes del sistema ferroviario y de carreteras que envuelven a la ciudad, fueron ciñendo las fronteras de enormes reservorios que fueron limitando el paso del agua, obstruyendo y retardando el tiempo el desalojo natural de los escurrimientos urbanos. Al mismo tiempo las fronteras fueron forzando una disposición desarticulada de la arquitectura del sistema de desalojo de aguas urbanas y de los reservorios de regulación de crecientes circunscritos en la zona periurbana de Querétaro. En muchos casos las adaptaciones provocan interconexiones perpendiculares entre los drenes y colectores, situación que constriñe la salida ordenada del agua, generando movimientos agitados que inducen su fuga de las secciones de encauzamiento. Ante la dificultad de disponer datos de precipitaciones históricas, inclusive a veces contradictorios y dispersos cuando se dispone de ellos, en algunos de dudosa confiabilidad, lo cual complica la reconstrucción del clima y de desastres naturales, esencialmente de eventos asociados a sequías, y lluvias históricamente recurrentes que generan inundaciones, el presente trabajo tiene como objetivo reconstruir las génesis de 200 años inundaciones en Querétaro y las catástrofes en el patrimonio cultural de Querétaro a partir de la reconstitución histórica de la precipitación, mediante la revisión de la información documental periodística y archivos históricos. Partiendo de la hipótesis 19

de la regularidad del clima independiente de la acentuación del cambio climático de los últimos 20 años. 2. Las inundaciones, riesgo invisible de objeto público En los 200 años de historia de Querétaro los eventos catastróficos causados por sequías e inundaciones, desde la Independencia pasando por la Revolución Mexicana hasta nuestros días, han marcado el patrimonio cultural de la entidad y de México. La elaboración de una memoria social reconstituida con la construcción histórica de las inundaciones en Querétaro, clarifica la memoria de la sociedad queretana acerca de la incomprensión y reticencia sobre los daños que sufre el patrimonio cultural por inundaciones. Del mismo modo, el seguimiento histórico de las inundaciones no solo constituye una exploración de las acciones públicas sobre la realización de obras de protección, sino también actualiza la concepción del patrimonio cultural, ya que fija y cultiva la memoria social del saber de la preservación del territorio. Hablar de las inundaciones es referirse al desbordamiento de cauces por una excesiva escorrentía como consecuencia de fuertes precipitaciones. Sin embargo, desde una perspectiva naturaleza-sociedad del patrimonio cultural es referirse a la memoria histórica de eventos catastróficos producidos por precipitaciones estacionales e históricamente recurrentes, las cuales muy pocas veces quedan en la memoria de la sociedad. Igualmente las inundaciones son sujeto de debate público y de controversia técnica-social entre las entidades gubernamentales y la población que sufre de embates y transformación de su modo de vida. En el contexto holístico se dice que los desastres naturales originados por precipitaciones superiores a las normales o denominadas “lluvias extremas” son producto del los mecanismos propios de la naturaleza para mantener su equilibrio. Empero, para la República Mexicana tal concepción es producida por su ubicación geográfica dentro del continente americano y del mundo, ya que al territorio está expuesto a condiciones climatológicas sui géneris que tienen origen con las barreras montañosas por ambas vertientes, Golfo y Pacífico, las cuales interactúan con tormentas y huracanes de origen tropical o bien originadas por el fenómeno denominado ENSO (Niño South-Western Oscilation) y frentes fríos provenientes por el descenso de masa de aire polar. Las precipitaciones extremas históricamente recurrentes y la transformación urbana de Querétaro generada por el crecimiento industrial y por la integración de los municipios periurbanos del Marqués, Villa Corregidora y Santa Rosa Jáuregui, ponen en 20

riesgo el patrimonio cultural del pueblo queretano y de México, generalmente invisible ante eventos catastróficos ocasionados por inundaciones. Durante la época de la Independencia y la Revolución y hasta la mitad del siglo XXI, la prioridad social era el abastecimiento del agua, tanto para centros urbanos como para agricultura, quedando al margen las catástrofes por inundaciones, es por ello que en gran parte de las investigaciones fueron encaminadas a la valorización de las catástrofes por sequías. Sin embargo en años recientes, a partir de la estabilidad social del país y el paso a una sociedad rural urbana, las inundaciones adquieren valor en la conciencia social. Ocurrió un cambio en la estructura social y en la cultura. Gracias a la redistribución de la tierra se redujo la vulnerabilidad a catástrofes por inundaciones, el Valle de Querétaro sufrió una transformación, inició la desconcentración de los sectores sociales, la clase obrera fue ubicada en los sectores norte y sur de la ciudad, sin embargo, una buena parte de la población quedó acinada en la zona baja del valle, obligada por el desarrollo industrial. Aguilar Uribe, et al (1974) ya marcaba en los años 70 los riesgos potenciales de inundaciones en el Valle de Querétaro. Identificaron las áreas susceptibles de inundación y la posible localización de almacenamientos para la solución del problema. Los almacenamientos futuros con mayor factibilidad: Atongo, Los Vega, Pueblito, La Cañada, Ixtla, Tetillas, Olvera, Bolaños y Menchaca, podrían controlar el 18% de los escurrimientos, correspondiente a una inversión de 90 millones de pesos. Encuentran problemas de inundación en la confluencia de los ríos Querétaro y Amazcala. En la parte baja del valle, confluencia de los ríos Querétaro, el Pueblito y el arroyo del Arenal se producen inundaciones de gran magnitud, que afectan gran parte de la ciudad de Querétaro, Zona Industrial Benito Juárez, Jurica, así mismo las colonias: Obrera, San Pablo, Carrillo Puerto, Santa María Magdalena, San Antonio de la Punta, San Juanico, San Pedro Mártir, Jurica. Por último cabe mencionar, a pesar de la relevancia que tiene actualmente el “cambio climático global” el impacto de los daños por catástrofes climáticas, escasez o exceso de agua, está ceñido por la riqueza social y las tecnologías disponibles para afrontar las transformaciones políticas-económicas de país y del altiplano mexicano. 2.1 Querétaro, ciudad estrangulada

Los nuevos cambios sociales y políticos-económicos implican nuevas relaciones con la naturaleza y una mayor compresión a la vulnerabilidad de eventos climáticos de sequías e inundaciones. La construcción de Querétaro tiene sus raíces 21

en la concepción de las ciudades españolas, los tres poderes social-religioso-gobierno como núcleo estructural del urbanismo del siglo XV hasta el siglo XVIII, integrando urbanísticamente a la sociedad con polos satelitales en función de clases sociales (Figura 1). Podemos constatar en el trazo original de Querétaro, rasgos geométricos armónicos en torno al núcleo y un caos topológico hacia el poniente, calles y avenidas sin simetría entre los diferentes estratos de que actualmente integran el trazo urbano, que fue conformando al mismo tiempo la delineación del sistema de desalojo de aguas urbanas de Querétaro y rompiendo los caminos naturales del agua. “El gobernador Tapia avecindó a todos los indígenas en el cerro de Sangremal, alrededor de la Santa Cruz y hacia el barrio de San Francisquito. A los españoles les señaló para vivir el valle que se encuentra al poniente, siguiendo en la traza de la población el viejo principio de la conveniencia de la separación entre los indios y los españoles”, (Septién y Septién, 1999, Tomo I). La superficie original corresponde al trazo referido a Conín en la fundación de Santiago de Querétaro. (Septién y Septién, 1999, Tomo I). A inicios de la Independencia como puede verse en la Figura 2, la ciudad aún guarda la composición original, núcleo en forma cuasisimétrica (oeste-este) para mantener el desarrollo a lo largo del río Querétaro, sin embargo comenzaba a extenderse hacia la zona de Hércules (Villa Cayetano Rubio), el Noreste por la zona de la Hacienda de Pathé y zona sur en los límites de las garitas de San Miguel de Allende y El Pueblito, producto del crecimiento económico-industrial, situación que vino a marcar los límites del trazo de la ciudad, pasando de una conformación extendida, estrangulando el estilo compacto en su trazo. En la Figura 3 se muestra la evolución de la arquitectura urbana a partir de 1778 hasta nuestros días. Es comparada la conformación de la red de calles, acequias y drenes, con la delineación urbana de la ciudad en los años: 1778, 1802, 1879, 1917, 1950, 1965, La arquitectura urbana instituida en la fundación de Querétaro en el año 1531 creció al mismo ritmo que la historia de México. “Se canalizaron las aguas del río que venía de la Cañada y se hizo una red de acequias, a las cuales se debió el gran número de huertas que hicieron famoso a Querétaro por sus risueños huertos y gran variedad de frutos”, (Septién y Septién, 1999,Tomo I). Hasta la década de los 50´s los caminos naturales del agua del sector sur estaba compuesto por más de 13 arroyos torrenciales que drenaban hacia la planicie de Carretas, ocupando la superficie formada desde la garita de México hasta Hacienda de la Capilla, cruzando el pie monte del barrio de San Francisquito, al sur de la Alameda y la zona de la Hacienda de Casa Blanca, siendo el límite la confluencia de la acequia proveniente de la Hacienda de San Juanico y la acequia que venía del rumbo de 22

La línea central (II) es la actual avenida Corregidora.

de Guadalupe, el 4 Convento de San Francisco y el 16 al Colegio de la Santa Cruz.

Figura 1. Plano de la Querétaro 1778. El número 2 corresponde a la Congregación de Nuestra Señora

Figura 2. Plano 1897. El trazo de las principales vías que estrangula el crecimiento urbano. En azul, la Acequia, en gris, la vía de ferrocarril y en negro, la carretera.

Ferrocarril Mexico-Querétaro, Ferrocarril Guadalajara-México (terraplén carretera Panamericana).

la Cañada y que cruzaba la ciudad de nororiente al surponiente, justo por el rumbo del camino a Celaya. La acequia rodeaba casi paralelamente al trazo del Acueducto, justo hasta el Piamonte, rodeando el cerro de la Cruz en el sector oeste, y quebrar nuevamente hacia el poniente a la altura del Hospital de la Merced, atravesando en forma diagonal a partir del convento de San Antonio, al cual confluían las acequias provenientes de la Alameda y la Hacienda de Casa Blanca, vestigio claro del desalojo de las aguas urbanas del centro histórico y alimentación de las tierras agrícolas y huertos, la acequia permaneció por más de 100 años (1800-1930, plano por Francisco Ruiz Cabañas, Septién y Septién, 1999, Tomo II). En el sector poniente, 4 arroyos torrenciales descendían hacia la zona constituida a partir de la margen derecha río Querétaro y el Cerro de Carretas hasta la franja limítrofe de la garita del camino de México. El valle formado entre los cerros de Pathé, San Pablo, San Gregorio, por donde circulaba el agua de la acequia que alimentaba el bordo del rancho Jesús María (Plano hecho por Francisco de P. Herrera, Septién y Septién, 1999. Tomo II) 14 arroyos drenaba hacia ese valle. Con la llegada del ferrocarril a Querétaro, inicia la nueva traza urbana que empieza a constreñir los caminos naturales del agua. La vía del ferrocarril Nacional por la margen derecha del río Querétaro, el ferrocarril central cruzando por el poniente desde la garita de la Cañada en dirección de la garita de México, vadeando por los bordos del Cerro de Carretas para continuar en dirección poniente justo por el lado sur de la Alameda, hasta la Hacienda de Casa Blanca. Por el poniente el terraplén del Ferrocarril de Acámbaro, entre la Hacienda de la Era, la Hacienda de La Capilla y la Hacienda de Casa Blanca. Los trazos de las tres vías ferroviarias formaron la primera línea fronteriza de la zona inundable de Querétaro. (Plano de Querétaro por Francisco Ruiz Cabañas, Septién y Septién, 1999, Tomo II). En el mismo contexto, la acequia que atravesaba la ciudad y que ayudaba a drenar los puntos a y b señalados en la Figura 3, desafortunadamente fueron desapareciendo con el paso de los años, por la inestabilidad social por las pugnas de Independencia, Revolución y Postrevolución (1917-1943) y por el nacimiento (1943-1961) y crecimiento industrial (1961-2010). El crecimiento de la ciudad de Querétaro dio paso a una nueva urbanidad y crecimiento del patrimonio, marcando ajustes urbanísticos que demandaba la nueva era de Querétaro. Sin olvidar la infraestructura carretera, como la carretera Panamericana, la cual pasaba por la actual avenida constituyentes y también paso a ser parte de la frontera de la área inundable del centro de la ciudad y el sector de la antigua planicie de Carretas. Históricamente en este sector están registradas dos inundaciones 25

a) 1978, b) 1802, c) 1879, d) 1917, e) 1950 y f ) 1965.

de Independencia y Revoluci贸n hasta 1965.

Figura 3. Proceso de desarrollo de la zona urbana entre a partir de 1778 pasando por el periodo

catastróficas, una en la antigua Central de Autobuses y la segunda ocurrida en el mercado Escobedo (14 noviembre de 1964, Diario de Querétaro). 2.2. Las precipitaciones en el Valle de Querétaro

En México la distribución de las precipitaciones se transforma a lo largo del año, geográficamente crece de armónicamente de sur-norte y de norte-sur. Las condiciones ambientales de la frontera septentrional de Mesoamérica según narraciones de los descubridores y conquistadores españoles indican que tanto en el altiplano central como en la zona costera del noreste de la frontera, el límite de la agricultura en las marcas septentrionales de la civilización mesoamericana a principios del siglo XVI coinciden con isoyetas de importancia crítica, Armillas (1964). La precipitación anual en el valle del río Lerma oscila entre 700 y 800 mm, reduciendo a 500-600 en la región del noreste de Jalisco, Sierra de Guanajuato y el sur de Querétaro; en el noreste de Guanajuato y en la ciudad Querétaro no llega a los 450 mm, siendo en promedio de 350 mm por año. El avance y retroceso de la frontera de la agricultura está asociada con ciclos climáticos que impactaron el delicado equilibrio de la zona de transición de la frontera septentrional. La zona urbana de la ciudad de Querétaro, se encuentra situada entre dos formaciones montañosas principalmente: por la zona norte de la ciudad, se localiza la cordillera de Cerro Prieto-San José El Alto con altitud aproximada de 2,440 msnm y por la zona sur la cadena montañosa del Cerro del Cimatario con altitud de 2,380 msnm. Entre estas formaciones montañosas, se encuentra una zona baja que es donde los flujos de masas de aire se ven favorecidos en su desarrollo, por lo que se observa que las corrientes pueden desplazarse de una manera favorable de este a oeste; de la misma manera, esta zona que definen estas cordilleras, es una depresión por donde acometen los escurrimientos de las zonas altas de la cuenca del río Querétaro hacia la zona de planicie, que es donde se localiza la ciudad de Querétaro. A partir de esta zona, el desarrollo de las cañadas es múltiple, sin embargo es predominante la dirección norte y oeste, que es en esta última, donde se localizan las llanuras más importantes, Figura 4. En algunas regiones de México existen datos meteorológicos desde inicios del siglo XIX (Servicio Meteorológico Nacional, Comisión Nacional del Agua y Comisión Federal de Electricidad) sin embargo ante la escasez de datos históricos de centenas de años, la gran parte de los estudios de la historia del clima del país ha sido reconstruida con el análisis de los anillos de los troncos de árboles (tree rings), 27

polen y niveles de lagos. Las precipitaciones gran parte de llamado altiplano mexicano (Querétaro, Guanajuato) tienen su origen en sistemas convectivos generados por las oscilaciones térmicas del Océano Pacifico y del Caribe, así como las corrientes frías provenientes del polo norte. Las montañas y la topografía vienen a ser otro factor clave que influye en el clima, favoreciendo lluvias torrenciales (Metcalfe, 1987, Mosino and Garcia, 1973). Jáuregui (1979) sugiere la presencia de fluctuaciones significativas en la precipitación en la región norte y del centro de México. Menciona que el comportamiento de las ondas tropicales, son más frecuentes las provenientes del este entre agosto-septiembre, se distorsiona con la topografía al cruzar el Sistema Volcánico Transversal, por lo que en la parte trasera de la onda, las nubes crecen hasta los 7 u 8 km produciendo abundantes lluvias. Durante septiembre de 2003, las lluvias abundantes fueron generadas por una línea de vaguada (configuración en la que a partir del centro de una baja presión las isobaras se deforman al alejarse de él). La región del valle queretano sin duda igualmente se ve afectada por las fluctuaciones de la circulación atmosférica, por lo que la reconstrucción de eventos extremos con series históricas como sequías e inundaciones permite establecer una representación temporal del presente, la reconstrucción del pasado y futuro inmediato del clima bajo diversos escenarios. En este sentido la región central de México dada su localización por debajo de trópico de cáncer está sujeta a una dinámica particular de las oscilaciones climáticas, las cuales algunos investigadores la relacionan con oscilaciones naturales del ciclo solar (Mendoza et al, 2005). El ingreso de aire frío es evidente en las partes altas del norte y centro del país, en algunas ocasiones alcanza la planicie costera de sur, en ocasiones produciendo fuertes precipitaciones en la región central de México. El patrón anual de lluvias se caracterizan por dos máximos, junio y septiembre, y una disminución por el decaimiento convectivo en los meses de julio y agosto, llamado “canícula” o sequía de medio-verano (Mosiño y García, 1966, Magaña et al, 1999). Méndez González et al (2008) indican un cambio en la tendencia de las precipitaciones en las regiones áridas y semiáridas, un incremento del 1.8%, en promedio. El análisis de precipitaciones diarias registradas en 789 estaciones climatológicas, periodo 1920-2004, ubica al altiplano en la región III, donde se tiene una reducción de la precipitación, 0.1 mm año-1. Estacionalmente reportan un variación de la precipitación, en verano una disminución del 6.83 %) y un incremento del 13.17%. 28

Figura 4. Relieves predominantes en la zona urbana y conurbada a la ciudad de Querétaro. La existencia de cadenas montañosas principales, forman un paso frontal de los vientos procedentes del oriente y en sentido inverso.

2.3 Las sequías, un índice de tendencia alterna de precipitaciones extremas

Los periodos prolongados de sequías van interrelacionados con años muy húmedos. En la reconstrucción de precipitaciones históricas se encuentra en asociación con sequías, exponiendo su simultaneidad natural entre ellos. Therrel et al (2004) integran una comparación del crecimiento de anillos de árboles 29

de tres sitios: Puebla, Durango y Chihuahua, con la cronología Azteca, entre 1332 y 1543. Los códices Aztecas señalan la presencia de 13 eventos de sequías: 1332,1333, 1334, 1335, 1452,1453, 1454, 1455, 1464, 1502, 1503, 1514 y 1543. Pueden verse periodos de sequías multianuales, y sequías con frecuencia de 127, 9, 38 y 29 años. Es importante destacar la gran crisis de 1785-1786, el llamado año del hambre. En ese tiempo, mientras que los indios del valle de México comían raíces y hierbas y vendían sus animales y otras posesiones, y los que podían huían a la ciudad de México en busca de un modo de ganarse la vida y el sustento, en Michoacán había suficientes granos básicos. En 1785, los signos de la crisis que acabó con el maíz en muchas regiones comenzaron a percibirse desde el 3 de mayo, el día de la Santa Cruz, cuando la tradición indicaba que debían caer las primeras lluvias. Para ese momento los campos estaban ya preparados y algunos sembraron maíz a pesar de la sequía, pero sus semillas fueron devoradas por pájaros y gusanos. Comenzó a llover hacia la tercera semana de junio; con esas primeras aguas todos se apresuraron a sembrar. Sin embargo, cuando todavía no jiloteaban las milpas un nuevo estrago azotó los campos: las heladas tempranas entre agosto y septiembre acabaron con el maíz y el frijol. En 1785 llamado “año de hambre”, el verano fue frío, ha sido el evento más catastrófico en lo que se refiere a sequías. En 1786 las lluvias volvieron a retardarse y ser escasas, prácticamente inexistentes en abril y mayo, cuando eran más necesarias en la zona central. Se ha calculado que durante el siglo XVIII, por lo menos en cada década se presentó una crisis agrícola: San Vicente. Los años de crisis agrícola en el siglo XVIII señalados por esta autora son: 1724-1725; 1730-1731; 1740-1741; 1749-1750; 1759-1760; 1771-1772; 1780-1781; 1785-1786; 18011802 y 1809-18111. Sin embargo, por lo menos la de 1780-1781, debería revisarse, pues Pastor señala que desde 1780 a 1784 hubo cosechas abundantes (posible año lluvioso), Souto Mantecón. En el catálogo de desastres naturales agrícolas en México son reportadas para el periodo de 1450-1900, en el centro del país, 10 sequías severas en los años 1483, 1533, 1571, 1601, 1650, 1691, 1730, 1783, 1818, y 1860. 1540, 1579, 1751, 1765, 1798, 1810, 1850, 1860, 1950 y 1965. En el periodo 1822-1900 para Querétaro se reportan 14 sequías (1848, 1851, 1852, 1853, 1854, 1879, 1881, 1882, 1885, 1887, 1888, 1889, 1890, 1891) y 20 para Guanajuato (1830, 1840, 1841, 1849, 1857, 1858, 1863, 1864, 1886, 1877, 1880, 1883, 1885, 1886, 1891, 1892, 1895, 1897, 1898). Liverman (1999) quien analizó el comportamiento del Palmer Drought Severity Index (PDSI) en México, detectó sequías severas en el oeste de la región de central de México (Guanajuato, Jalisco, Michoacán) a inicio de los años 1950´s, 1969-1979, verano 30

de 1976, 1979, 1982, y 1988. Los estudios de la cronología de escasez de precipitaciones (sequías) muestran una periodicidad bidecenal de 18.9 y 21 años, Mendoza et al (2005). En la Figura 5 se esquematiza la firma espectral de las sequías (-1) y las inundaciones (1) registradas y documentadas para la región del centro del país, partiendo de la base de los sitios de Querétaro, Guanajuato y Celaya. Puede observarse una alternancia entre sequías e inundaciones para la región, lo cual deja ver la existencia de una interrelación periódica entre ambos fenómenos meteorológicos catastróficos. De igual forma puede visualizarse a escala regional una amplitud entre fenómenos de 60 y 100 años, y escala local una amplitud en menor, desde un periodo decenal hasta tridecenal. Figura 5. Esquema comparativo de eventos de sequías e inundaciones de la región central de México: Querétaro, Guanajuato y Celaya, para el periodo 1710-2010.

3. Reconstrucción de la precipitación La reconstrucción de inundaciones de la ciudad de Querétaro con registros históricos abundantes de precipitación está constituida en el análisis estadístico de 31

series históricas de la precipitación de la ciudad de Querétaro y su comparación con series de sitios de la región central del altiplano mexicano, compuesto por los estados de Querétaro y Guanajuato. El método conocido como doble masa es considerado para evaluar la homogeneidad de las series, tomando como referencia la estación Querétaro. (Kohler, 1949). En la Figura 6 se muestra una comparación de la precipitación de las estaciones Celaya, San Miguel del estado de Guanajuato y de la estación Observatorio de la ciudad de Querétaro. A parte de observar que Querétaro tiene una precipitación intermedia en comparación con Celaya y San Miguel de Allende, puede notarse una persistencia semejante y bien definida en las estaciones de Celaya y Querétaro, sin embargo en términos de oscilaciones pueden percibirse una mayor amplitud de la precipitación en Celaya a lo largo del periodo revisado, a pesar de ser un periodo más corto, comparado con los registros de las observaciones en Querétaro y Celaya. Figura 6. Curva masa de las estaciones de Querétaro, Celaya y San Miguel de Allende, Gto.

El sencillo análisis de la curva masa doble de los tres sitios de la región central de México, apoya la hipótesis de la zonificación de la precipitación del Altiplano Mexicano, la persistencia y estacionalidad de la misma, como también lo señala Giddings et al (2005), con el estudio del SPI (Standardized Precipitacion Index) con 3,313 estaciones (21 de Querétaro) para el periodo 1940. Índice considerado ampliamente como un indicador para evaluar la severidad de las sequías o precipitaciones excesivas. Méndez González et al (2008). 3.1. Reconstrucción de las precipitaciones históricas en el Valle de Querétaro

El registro de 24 años (1950-1973) de la estación Cerro de las Campanas reporta una precipitación promedio de 619 mm, de manera que el escurrimiento medio anual para toda la cuenca (1486.8 km2) equivale 255x106 correspondiente a 110.42 mm de lámina de lluvia, con un coeficiente de escurrimiento de 40.9% (modificado de 32.23%) y un coeficiente de variación de 40.4%. Aguilar Uribe, et al (1974). 3.2. Métodos de reconstrucción de precipitaciones

La reconstrucción de la precipitación se fundamenta mediante una perspectiva de las fluctuaciones del ciclo anual del agua, representada mediante la observación de precipitación anual correspondiente a un proceso estocástico estacionario por oscilaciones de la precipitación registrada en los últimos 90 años (1921-2009), mismas que pueden ser reconstituidas bajo la hipótesis de persistencia del ciclo anual regido por dicho proceso. 3.2.1. El exponente de Hurst Wallis y Mandelbrot (1969) mostraron en su trabajo de auto similitud sintética en Hidrología, que esta técnica en comparación del análisis Markoviano, representa en mejor forma los procesos hidrológicos como sequías e inundaciones a través del exponente de Hurst (1951). Si el proceso tiene una variancia y una memoria finita, una buena medida del proceso puede establecerse con el exponente de Hurst (H):

(1) Donde R(n) el rango de la muestra de tamaño n y s la desviación estándar de la muestra.

Si el proceso es independiente produce un ruido (white noise) gausiano no correlacionado, por la analogía del conducta del espectro de la luz blanca, su conducta aleatoria (ruido browniano) produce H=0.5. Sin embargo las series hidrológicas tiene un H>0.5, usualmente H�0.5. La evidencia del exponente de Hurst es una herramienta de caracterización de sistemas no lineales, y el hecho que H sea diferente de 0.5 vislumbra una consecuencia subyacente de una dinámica no lineal. Un estudio con los datos históricos de precipitación del periodo 1901-1995, en Venezuela y Ghana, reporta valores del exponente de Hurst de 0.638 y 0.586, respectivamente (Van de Giesen y Mata, 2002). En el caso particular de las series históricas de los tres sitios considerados en estudio los valores resultan entre 0.516 <H< 0.982, del orden a los reportados por Van de Giesen y Mata (2002) y los por Wallis y Mandelbrot (1969). Por otro lado, partiendo de la base que un ruido gaussiano puede construirse con la media móvil de un ruido blanco, en el cual permanece la historia de los eventos con efectos perdurables, fue derivado un modelo de base anual de la precipitación con comportamiento sinusoidal de cuatro parámetros, con las medias móviles de la precipitación histórica de la estaciones Observatorio en Querétaro, y las series de las estaciones Celaya y San Miguel de Allende, en Guanajuato. En la Figura 7 puede verse que la amplitud de los diversos modelos está gobernada por el espacio de tiempo o lag (s). Es clara una permanencia estocástica estacionaria para los tres sitios sin importar el lag, sin embargo, la amplitud del modelo de la serie histórica de San Miguel de Allende es de 30 años, en tanto la de Querétaro es del doble 60 años, entre periodos extremos de años húmedos y secos, pasando por valores intermedios. Con en el soporte de los modelos del tipo sinusoidal mostrados en la Figura 8 y procediendo en forma inversa, fue posible reconstituir la precipitación anual de los últimos 200 años a fin de asociarla con las inundaciones o sequías. Llama la atención que la persistencia en San Miguel de Allende sea prácticamente la mitad de Querétaro, 31 y 65.5 años, respectivamente. A pesar que la amplitud de la precipitación es de magnitud semejante, entorno a los ±50 mm, al parecer un efecto local provoca una mayor frecuencia de eventos catastróficos en la región de del norte de Guanajuato. Sin embargo, para la región del valle de Querétaro, no obstante mostrar una mayor amplitud de las oscilaciones, se observa una persistencia en las precipitaciones, indicio de la presencia de un proceso estocástico estacionario, comportamiento semejante al reportado en el trabajo de Wallis y Mandelbrot (1969). Al insertar gráficamente información histórica acerca de reporte de inundaciones de Querétaro y de León, Guanajuato (altiplano mexicano) se observa una buena concordancia 34

histórica, en la zona de máximos, y los valores de precipitación podrían concentrarse dentro de la banda de predicción del 95%, siempre y cuando los años húmedos fueron ciertamente periódicos como lo muestra el modelo, del orden de 65 años. Regionalmente existe un cierto desfasamiento, es decir los valores históricos del estado Guanajuato se localizan en la zona de máxima amplitud del modelo PSMA, en tanto el mismo dato se ubica ligeramente a la derecha del modelo PQRO , muy probablemente a efectos de escala local. Figura 7. Análisis de las medias móviles de las precipitaciones del período 1921-2006, de las estaciones Querétaro, Celaya y San Miguel de Allende Guanajuato.

Con base en los resultados observados anteriormente e intercalando eventos de sequías como un índice alterno de eventos lluviosos catastróficos para la región del centro de México y del Valle de Querétaro, en la Figura 8 son indicados gráficamente diversos datos históricos del periodo 1810-2010, articulando los efectos regionales con los efectos locales. Las evidencias climáticas del periodo de 1332-1543, Therrel et al (2004), prueban la presencia de 13 eventos de sequías que coinciden con la cronología del clima reconstruida con la técnica denominada dendrología, basada en el análisis del desarrollo de los anillos del 35

tronco de árboles del centro de México La zona central referida a los estados de Puebla, Hidalgo, Tlaxcala, Morelos Distrito Federal y estado de México ha sido ampliamente escrutada para el periodo 1450-1900 (Mendoza et al., 2005). A partir de las series históricas del Catálogo Histórico de Desastres Naturales (García-Acosta et al. 2004 y 2005) se tienen 388 reportes de 70 sequías para la zona central sin hacer mención del estado de Querétaro y la ciudad del mismo nombre. El análisis de las sequías reporta frecuencias de 3-5 años, 15, 24 y 55 años, incluso se menciona una periodicidad de 60 años asociada a la actividad solar. Entre 1970 y 2003 se registraron 1744 eventos en el país: 232 (13.2%), 231 (13.1%), 183 (10.5%), 86 (5%), 10 (0.6%) en los estados de Veracruz, México, Distrito Federal, Chiapas y Querétaro, respectivamente. Diversos estudios tratan de explicar el origen y los patrones de lluvia del centro del México (Wallen (1955), Jáuregui (1969) y García, E. (1977), Hosler (1956). Mendoza et al (2005) quien analizó series históricas de seis centurias (1400-1990) encontró una periodicidad de sequías en la región central de México de 3, 5, 15, 24 y 50 años, compatible con la actividad solar. García, E. (1999) muestra que en el periodo 1970-2001 en Querétaro menos de 50 eventos abundantes de agua, sin precisar magnitud y periodicidad de los mismos. Utilizando la relación de entre el índice de crecimiento y precipitación (Díaz et al, 2008) y los valores observados en la región central de México, se obtiene la precipitación asociada a inundaciones históricas de Querétaro (8) Donde Y es la precipitación julio-septiembre e X el índice de crecimiento de los anillos.

PSMA y PQRO para les estaciones de San Miguel de Allende y Quer茅taro

Figura 8. Reconstituci贸n del ciclo del agua mediante los modelos del tipo sinusoidal para medias m贸viles de 30 a帽os,

4. Conclusiones La independencia y la Revolución mexicana sin duda agregaron un valor en patrimonio cultural de México y de Querétaro, marcaron el nuevo rumbo urbanístico de la ciudad de Querétaro. Por otro lado vino acentuar el estrangulamiento de la ciudad al perpetuar el esquema de núcleo central, las nuevas vías de comunicación, Ferrocarril Nacional, Ferrocarril Central y Ferrocarril de Acámbaro, y las carreteras Querétaro- San Luis Potosí, La carretera Panamericana y la Carretera México- Querétaro establecen los límites de la arquitectura urbana. Desde su fundación la ciudad y el Valle de Querétaro dispusieron de sistemas hidráulicos para secar lagos, lagunas, pantanos, bordos y acequias para aumentar las superficies de riego. Al mismo tiempo, con el crecimiento de la zona urbana la infraestructura hidráulica fue utilizada para el desalojo de aguas urbanas, sin separar los escurrimientos de las descargas urbano-agrícolaindustriales. Hoy en día con el crecimiento de la zona urbana y conurbana de Querétaro, el sistema de desalojo de aguas urbanas tiene como objetivo fundamental desalojar las aguas en forma expedita sin importar el costo social, urbanístico y ecológico, mezclado aguas de lluvia con aguas negras sin evaluar el impacto que tiene en el patrimonio cultural de Querétaro. Es cierto en el que a partir de la Independencia la tenencia de la tierra y la irrigación influenciaron la relación entre el estado y la sociedad, originando con ello visiones complejas sobre la importancia de los excesos de agua por inundaciones. Los efectos sobre el patrimonio cultural no iban más allá de afectaciones en la producción agrícola. Sin embargo con el crecimiento de la zona urbana de Querétaro, los excesos de agua cobran otra magnitud, sin duda alguna son ocasionados por los cambios de uso del suelo y la impermeabilización de áreas donde anteriormente se infiltraba. Condición que verdaderamente ha creado problemas aún más graves para la población ya que a parte de inundar sus viviendas y llevar consigo fuentes de contaminación ambiental, afectan su patrimonio cultural. En el apartado de la revisión documental es clara la recurrencia de las zonas afectadas, los daños son generados por un espectro muy grande, de lluvias ligeras a fuertes, es decir que el umbral de daños es dependiente de la distribución espacio-temporal de la precipitación, del estrangulamiento de la ciudad y la perturbación de los caminos naturales del agua. La ciudad de Querétaro debe estar preparada para afrontar eventos catastróficos derivados de inundaciones estacionales e históricamente recurrentes, sin que afecten el patrimonio cultural, para mantener su legado para generaciones futuras. 38

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CAPÍTULO II GÉNESIS DE 200 AÑOS INUNDACIONES EN QUERÉTARO. CATÁSTROFES Y RIESGOS EN EL PATRIMONIO CULTURAL. PARTE II N. Maricela Ramos Salinas1, 2 • Enrique González Sosa1 Aurelio Guevara Escobar3 • Humberto Susán Aspiri3

* * * * Resumen Mediante una cronología de hechos históricos y ante la falta de información climatológica para identificar su tendencia y poder reconstituir las inundaciones, en este trabajo se recupera información documental del deterioro del patrimonio cultural y ecológico de Querétaro. Se comenta como el modelo urbanístico de Querétaro, núcleo central compacto, actualmente se encuentra estrangulado los caminos del agua. Este estrangulamiento, tiene su origen con el desarrollo de las vías del ferrocarril: Nacional, Central y el de Acámbaro, y las carreteras: Querétaro- San Luis Potosí, la Panamericana y la carretera MéxicoQuerétaro, que fijaron la frontera de las zonas de inundables. Actualmente el

1 Universidad Autónoma de Querétaro. 2 Instituto Tecnológico Regional de Querétaro. 3 Facultad de Ciencias Naturales. Universidad Autónoma de Querétaro. 43

modelo urbanístico-hidráulico fragmenta los caminos naturales del agua y rompen con el equilibrio natural del valle al tratar de adaptarse a la urbanización moderna. Así mismo, por la falta de planeación urbana y áreas de amortiguamiento, lo que incide en un nuevo paradigma que resta por resolver, el impacto hidrológico, urbano, y climático de las cuencas periurbanas. Palabras claves: Patrimonio cultural, inundaciones.

1. Cronología crecimiento urbano-inundaciones en Querétaro. En los anales de la historia de Querétaro el tema de las inundaciones es poco mencionado debido que la concepción de los daños del patrimonio cultural se encontraba en plena emergencia y por otro lado los daños tenían una mayor incidencia en el patrimonio de las familias adineradas, disponían de haciendas y grandes superficies agrícolas, al mismo tiempo que las afectaba venía a enriquecer sus tierras con los depósitos de sedimentos y materia orgánica, de manera que los daños estructurales a sus viviendas eran poco trascendentes y poco afectaba su conciencia social. No obstante que los flujos y los caminos del agua eran impredecibles en los inicios del siglo XV con el paso de los años los caminos del agua se fueron estrangulando con el crecimiento de la Ciudad. De tal forma que con el paso del tiempo y la construcción de la infraestructura del equipamiento urbano nace lo que hoy en día conocemos como patrimonio cultural. En este ámbito, sin duda el patrimonio de Querétaro también está íntimamente emparentado con su ubicación geográfica y lugar que ocupa en la historia de México. Querétaro se localiza en la segunda cuenca más importante del país, Lerma-Chapala-Santiago. Desde el punto de vista hidráulico en la historia de México ocupa un lugar prominente y lo continúa siendo con la construcción del sistema Acueducto II que recorre más de 100 km para abastecer la capital del estado. Las sequías, las inundaciones, la sobre-explotación de los mantos acuíferos son signos que nos obligan a una profunda reflexión acerca de los daños que viene sufriendo en el patrimonio cultural de Querétaro en los últimos 200 años. Uno de sus orígenes, quizá uno de los principales, es el estrangulamiento de la red hidrológica del valle queretano al ser adaptada en forma fragmentada a un sistema para el desalojo de aguas urbanas, (Figuras 1 y 2). El sistema natural de desagüe de la ciudad (está compuesto principalmente por drenes a superficie libre, colectores en donde se mezclan en la mayoría de los casos las aguas negras del sistema de alcantarillado con las aguas de lluvia) y vasos reguladores urbanos (principalmente los bordos Reforma Agraria, Juárez y Tángano I y II). El principal sistema natural, es el río Querétaro, y sus afluentes torrenciales que confluyen y franquean el núcleo de la zona urbanizada. Comienza su desarrollo en la zona noroeste de la cuenca, a partir de los escurrimientos de las partes altas de la cuenca, delimitada en sus cercanías por el cerro del Zamorano. En la zona norte de la cuenca, se presentan los escurrimientos generados en el arroyo el Arenal (actualmente drena) y sus aportadores principales, estos tienen un 45

desarrollo de norte a sur y con trayectoria hacia el poniente. Sin embargo, el desalojo de aguas urbanas se agudiza día con día ante eventos históricamente recurrentes que ocultan el patrimonio cultural. En seguida son sintetizados en orden cronológico los eventos catastróficos de inundaciones reportados para el Valle de Querétaro. La extensión urbana ha mostrado un crecimiento ascendente hacia la parte alta de la cuenca, de valle hacia la montaña, lo que ocasionó una fragmentación de los caminos naturales del agua y una adaptación forzada del trazo de sistema de desalojo de aguas urbanas de Querétaro, quedando siempre desprotegida la parte baja de la cuenca, básicamente entre las altitudes 1800 y 1850, que es donde se localiza gran parte de la zona urbana. Los arroyos torrenciales del sector norte y sur fueron modificados o desaparecidos para formar parte del sistema de calles y avenidas, pasando el coeficiente de escurrimiento de 0.4 (Aguilar Uribe et al, 1974) a 0.9 (asfalto) lo cual provoca concentraciones de agua en cuestión de minutos, que ahogan por completo la capacidad hidráulica de drenes, canales y sistema de alcantarillando. Del mismo modo la adecuación del sistema de desalojo de aguas urbanas provoca un caos hidráulico al integrarse en forma natural los flujos laterales que desciende de calles y avenidas, a todo lo largo de su trayectoria, rebasando generalmente su capacidad hidráulica mucho antes que ésta alcance su destino final. Aún más grave, la adaptación del sistema está obligado a conexiones perpendiculares, en consecuencia provoca turbulencia local y desbordamiento local en los puntos con este tipo de conflicto hidráulico. Así mismo, el conflicto se acentúa en las zonas bajas, porque también la infiltración es prácticamente nula, ocasionado por los cambios de uso del suelo y porque la magnitud de la superficie impermeable crece día con día. 2. Cronología de las inundaciones en la Ciudad de Querétaro En la Tabla 1 son expuestos diversos eventos de inundaciones desde 1710 a la fecha. Puede observarse que en los últimos años se presenta una mayor recurrencia de ellas, lo cual sin duda se debe que los registros de series hidrológicas son sistemáticos después de finalizada la Revolución, en el caso que nos ocupa a partir de 1921, así mismo, los daños se incrementan a partir del despegue industrial de Querétaro y el crecimiento urbano en los últimos 40 años.

Figura 1. Red de drenaje urbano de la zona urbana y periferia de la Ciudad de Querétaro. Fuente: Gobierno del Estado de Querétaro, Municipio de Querétaro y Comisión Estatal de Aguas de Querétaro (Agosto de 2004). En el bienio 1785-1786, los excesos de agua (inundaciones) están relacionados con el fenómeno del Niño.

Figura 2. Evoluci贸n de la urbanizaci贸n de la ciudad de Quer茅taro, puede observarse el crecimiento fragmentando de la zona urbana.

Tabla 1. Reconstrucción cronología de las inundaciones en Querétaro 1810-2010. Periodo

Año

Precipitación

Sector

en mm Entre la colonia y

1704-1741, 1749

Sitios

Observaciones

afectados Guanajuato, Gto.

1704-1741 y 1749

la independencia

1756,1759, 1760

inundaciones sin

(1540-1810).

1770, 1772, 1778

desgracias. En 1756 y 1759 lluvias muy intensas. En 1756 desbordamiento del río Silao. Precipitaciones intensas en 1770. Inundaciones 1770, 1772, 1778. Una amplitud de 37 y 19 años en eventos de inundación. A partir de los setena las inundaciones son más frecuentes y desastrosas.

Independencia de México (1810-821).

Imperio y Reforma (1821-1861).

Tabla 1. Reconstrucción cronología de las inundaciones en Querétaro 1810-2010. Periodo

Año

Precipitación

Sector

en mm 1861- 1910

1887

Sitios

Observaciones

afectados San Luis Potosí

El observatorio

(Preisser y

Meteorológico

Ohmstede).

de León, Guanajuato, reportó que el mes de junio había tenido 26 días de lluvia en la ciudad y sus alrededores; el día 14 hubo una lluvia acompañada de granizo (Periódico oficial del gobierno del Estado Libre y Soberano de Guanajuato, julio 8 de 1887) .

Revolución (1910-1920)

Márgenes del río

Pérdidas de 2 millones

Querétaro y

de pesos.

tierras agrícolas1.

Post revolución (1920-1936)

Modernismo (1936-2010)

Julio 1999.

1 de julio 2001.

1 Se estima la zona de inundación con base al plano histórico de 1917 de Querétaro. Septien y Septien (1990).

Tabla 1. Reconstrucción cronología de las inundaciones en Querétaro 1810-2010. Periodo

Año

Precipitación

Sector

en mm Modernismo

5 de julio

250 mm

(1936-2010)

Sitios

Observaciones

afectados Centro Histórico,

Av. Bernardo

Quintas del Marqués,

Poniente, Sur.

Quintana, Calle

El Marqués, Palmas,

Doctores,

Mercurio, Estrella,

Veterinarios en El

Casa Blanca

Marqués y

y Club Campestre.

Popocatépetl en

Loma Dorada,

Palmas. Antigua

Av. Corregidora,

carretera a México.

Peñuelas, Menchaca.

Universidad Cuauhtémoc, desbordamiento de la Presa del Diablo.

19 de agosto

Inicio 19:35,

Centro Histórico,

duración 25 min. Norponiente, Sur.

Frente Parque

Caos vial, hasta 1 m

Querétaro 2000

alcanzo el agua.

(90 cm el nivel del Ciudad trastornada en agua). Zaragoza

sus calles y avenidas.

zona de la Alameda, La zona mas afectada Av. 5 de Febrero,

en el Cimatario,

varias calles del

el agua alcanzo 40 cm.

centro histórico. En los Arcos el agua hasta1.0 de altura. Cimatario.

23 agosto 2003

20 mil

La autopista

damnificados.

Querétaro-Irapuato estuvo cerrada 11 días.

Tabla 1. Reconstrucción cronología de las inundaciones en Querétaro 1810-2010. Periodo

Año

Precipitación

Sector

en mm Modernismo

Sitios

Observaciones

afectados

3 julio 2004

Drena 5 de febrero, Geo-plazas,

ingreso en algunas

31 julio 2004

Fundadores,

casas por las ventanas.

Industrial, Obrera,

Afectación.

(1936-2010)

8 de julio 2005

El agua acumuló 1m,

Rocío, Sauces, Felipe Carrillo

01 de mayo 2006

>40 mm.

Norte

1h 30 min.

Noroeste

Puerto, Epigmenio González, Delegación Félix Osores.

5 de julio 2007

127 mm, 3 horas

Juriquilla,

Peñuelas,

Desquicia torrente.

de duración

Santa Rosa

Loma Dorada,

2 autos fueron

-1)

( 37.9 mm h

Jaúregui.

Acueducto,

arrastrados.

Los Arcos, Carretas.

Dren Norponiente

Blvd. Bernardo

en Juriqilla. Viviendas

Quintana, Parque

inundadas en diversos

Querétaro 2000,

puntos de Santa

Plazas del Sol,

Rosa Jaúregui.

Palmas.

28 julio 2007

Duración 40 min.

Juriquilla

Juriquilla 88 mm.

Villas de Mesón.

Tromba y daños

Provincia Juriquilla.

en Juriquilla.

Carrillo 39.5 mm.

1300 familias afectadas.

Hidalgo 21 mm.

Canal desbordado.

Observatorio

Intenso caudal en

21 mm.

Villas del Mesón.

Corregidora 51.5 mm.

Tabla 1. Reconstrucción cronología de las inundaciones en Querétaro 1810-2010. Periodo

Año

Precipitación

Sector

en mm

Sitios

Observaciones

afectados .

Modernismo

1 agosto 2007

60 mm

Poniente

(1936-2010)

Centro Histórico, Causa estragos la lluvia. toda la ciudad.

Vierte la presa el Batan, el gasto del río Pueblito con 3 m3s-1.

2008

14 de septiembre

46 mm en

de 2009

varias zonas

Poniente

de la ciudad. El Marqués

Norte

43.31 mm.

Centro Histórico

Centro Histórico Oriente-Poniente

Blvd. Bernardo

El agua alcanzo los

Quintana y

0.3 m en algunas

Av. 5 de Febrero.

colonias como Palmas.

Pie de la Cuesta.

Colegio Hispano

Zaragoza y

inundado. Lluvia muy

Constituyentes.

fuerte.Vertió la presa del

22.0 mm.

Palmas (30 cm).

Zapote localizado

Santa Rosa

Los Molinos.

al norte de la ciudad.

Jáuregui 25 mm (El Universal).

19 de febrero

200 mm

Municipio de

Centro Histórico.

Lluvia continua entre

de 2010

en 96 h

Querétaro

Constituyentes.

3 y 7 de febrero.

5 de febrero. Intensidad promedio2. 2.6 mm h-1.

2 Intensidad estimada.

3. Las inundaciones y la distribución de la precipitación en la zona urbana de Querétaro La cultura hidráulica en la región central de México inicia con el establecimiento de la hacienda de la época colonial. A mediados del siglo XVII al oeste del Valle de Querétaro en la zona de Apaseo se establecen los primeros sistemas de bordos para controlar el agua y abastecimiento de tierras agrícolas, sistemas que permanecen en la actualidad. En términos del ciclo anual de agua, en el Valle de Querétaro el promedio anual de precipitación varía 410 mm a 690 mm, según sea el periodo de observación. García Quintero (1943) reporta en la evaluación de los Recursos Hidráulicos de la República Mexicana una lluvia anual para el estado de Querétaro de 833 mm (1943). La temperatura media diaria, oscila entre los 7 y 25ºC. Los vientos provienen del este y noreste a una velocidad promedio de 17 ms-1, equivalentes a 61.2 kmhr-1. La evaporación potencial media anual es de 2,050 a 2,200 mm. Sin embargo, el crecimiento asimétrico y el estrangulamiento de la ciudad de Querétaro rigen los mecanismos y el modo en que se distribuye la precipitación y los caminos del agua para salir de la cuenca urbana. La forma de la cuenca es sin lugar a dudas un elemento singular que regula el comportamiento de las inundaciones y sus efectos en la sociedad, como mencionan Aguilar Uribe et al (1974) quienes dicen que tiene un aspecto de Águila, la cabeza hacia al norte y a las constituidas por el río Querétaro en su tramo oriente-poniente, y González Sosa et al (2004) quienes asimilan su forma a cebolla. Sin duda la determinación de los patrones de comportamiento de la precipitación mejora la comprensión de los caminos del agua. El análisis de la distribución espacio-temporal de la precipitación identifica las zonas donde se concentra la lluvia y en consecuencia permite identificar y establecer medidas preventivas contra inundaciones, definir zonas para captación de agua de lluvia y conocer las zonas de mayor contaminación debido al transporte de los escurrimientos urbanos. La exploración de los patrones del comportamiento espacial-temporal se llevó a cabo en la ciudad de Santiago de Querétaro a partir de las cinco estaciones climatológicas de la Secretaría de Desarrollo Sustentable (SEDESU) (Figura 3). Con ellas se obtuvieron las características de los eventos pluviométricos correspondientes al periodo 2001–2005. De las cinco estaciones estudiadas se consideraron válidas si tenían registros de al menos el 70% del total de datos anuales, para el año 2001 no se obtuvieron datos en la estación Galerías, y 54

para el año 2003 los datos climatológicos de la estación Osores no fueron consistentes por lo que se descartaron para los años mencionados. Fueron analizados 10 eventos por cada año de donde se obtuvieron “comportamiento”, y sus mapas de la distribución espacial. La construcción de la estructura espacial de la precipitación con el método de Kriging, para los eventos del 6 de junio del 2001 y 10 de julio del 2002, es confirmada con los reportes de la Comisión Estatal del Agua de Querétaro para la tormenta del 30-31 de julio del 2004. Contextualmente pueden destacarse dos aspectos significativos con las inundaciones recurrentes de los sectores I, III y IV (Tabla 3). En el sector I, la zona externa y baja de la cuenca la lluvia tiene una mayor concentración que en el sector III y IV, y por otro lado en el norponiente cobertura es menor que en parte sur de Querétaro. En la Figura 4 se ejemplifica la trayectoria que siguió la tormenta del 31 de julio de 2004. Puede observarse que el ingreso por el sector sur sigue una trayectoria principal en el oriente de la ciudad, cruzando por completo la ciudad y un desarrollo parcial en la dirección noroeste. Trayectoria favorecida por la morfología de la zona que encauza la corriente por el Cerro de la Cruz y de Carretas. En la Tabla 2 se resumen las características de 18 eventos registrados en la estación climatológica de la FIUAQ. Los eventos ocurren generalmente después de las 7:00 p.m. y una duración promedio de 1h 30 min, siendo las más severas las de 55 min, que llega a producir hasta 44 mm es decir 75 mm h-1. No obstante las diferencias en los sectores la combinación de intensidadcobertura provoca inundaciones al mismo tiempo en todos los sectores, acumulación inmediata en la parte baja y respuesta rápida en la parte alta, lo que provoca un ahogamiento prematuro del sistema desalojo de agua urbanas, y daños frecuentes en el patrimonio cultural de Querétaro. Coincidentemente la mayor precipitación se concentra en el sector I situado al norponiente, el cual confirma la recurrencia histórica de la zona con mayor incidencia de inundaciones y daños catastróficos en los últimos 200 años. El acoplamiento de las condiciones urbanísticas y los patrones de la distribución espacial de la precipitación manifiestan la recurrencia de problemas de inundaciones en los sectores I y III. La mezcla de la acumulación de agua a la salida de la cuenca con flujos descendiendo de las zonas altas al mismo tiempo crea una opresión en el sistema de desalojo de aguas urbanas de Querétaro. 55

Con este análisis podemos documentar el comportamiento de la distribución de la precipitación, la estructural espacial y temporal que originan los escurrimientos urbanos en la zona urbana y conurbada de Querétaro. Concluir que la distribución espacial de las precipitaciones en la zona urbana presentan dos trayectorias, mismas influenciadas por el Cerro de las Campanas y La Cruz, ya que fragmentan el flujo de masa. En la Figura 5 la espacial de la precipitación por sectores del año 2002. Puede notarse que el norte , Carrillo y Juriquilla, presentan las lluvias de mayor intensidad, mismo que es coincidente con la distribución espacial de las tormentas del 2001 y 2002 mostradas en la Figura 6. Aquí es necesario marcar la existencia de tormentas de magnitud aun mayor a las indicadas en la Tabla 3, mismas que en su caso contienen efectos devastadores al patrimonio cultural de Querétaro. Aunque oficialmente no se conocen valores mayores a 70 mm h-1, observaciones personales registra tormentas con del orden de 150 mm h-1 en 15 minutos es decir una lluvia de 42 mm en tan sólo 15 minutos, lo cual llega a producir un volumen equivalente a 42 000 m3km-2.

Figura 3. Localizaciรณn de de las estaciones climatolรณgicas de SEDESU, consideradas en el anรกlisis de la distribuciรณn espacio-temporal de la precipitaciรณn. Periodo 2003-2005.

Tabla 2. Resumen de las tormentas registradas en el a帽o 2002 (383mm). Tor-

Fecha

Duraci贸n Tiempo

menta

de inicio

Veloci-

Direc-

dad

ci贸n

(ms^-1) (grados)

Tempe- Presi贸n ratura

(Bar)

Total

Acumu-

(mm)

lado

(oC)

(mm)

12-01-02

12:00

0.00

156-4

11.71

805.00

2.50

13-01-02

10h

15:00

0.15

238-6

7.90

795.00

19.50

22.00

05-04-02

21:00

1.81

143-4

14.71

806.00

8.25

30.25

11-05-02

30 min

16:40

5.23

140-4

7.80

790.00

12.00

42.25

01-07-02

25 min

20:55

0.00

205-5

14.80

791.00

4.75

47.00

01-07-02

1h 25 min

19:45

0.86

160-4

12.60

791.00

12.75

59.75

01-07-02

55 min

19:20

1.00

252-6

12.30

791.00

14.25

74.00

01-08-02

55 min

19:35

3.17

186-5

10.00

791.00

44.00

118.00

05-08-02

1h 15 min

20:40

1.70

123-3

10.00

791.00

25.00

143.00

13-08-02

2h 40 min

21:15

0.13

191-5

13.70

791.00

10.50

153.50

15-08-02

2h 40 min

20:25

0.70

217-5

12.20

791.00

0.51

154.01

10-09-02

55 min

21:10

1.80

228-6

10.30

791.00

10.00

164.01

14-09-02

2h 5 min

19:30

1.40

125-3

7.40

817.00

20.75

184.76

15-09-02

30 min

16:25

0.73

210-5

14.00

799.00

6.75

191.51

16-09-02

3h 40 min

18:45

0.60

136-4

10.00

802.00

14.5

206.01

10-09-02

18:54

0.28

224-5

12.00

797.00

9.00

215.01

27-09-02

1h 50 min

14:25

4.83

129-3

17.00

784.00

4.75

219.76

27-10-02

2h 5 min

19:30

0.90

214-5

17.00

791.00

38.25

258.01

Tabla 3. Relación de puntos conflictivos por sectores. .

Sector

Puntos críticos*

Drenes

Sitios conflictivos .

Norte

San José, Coahuila, Av. de la Piedra,

Instalaciones Coca-Cola y Vidriera

Vidriera

Henequén, Garambullo,Tláloc, Cerro

Queretana, instalaciones de Pemex

Industrial

del Sombrerete, Cerro del Peñón,

esquina con calle Veterinaria. Avenida de

Calle Ejido.

las Piedras en Paseo de las Peñas en colonia Infonavit-Satélite. Zona norte Cerrito Colorado-COMEVI, La Peña, La Loma.

Bolaños

Bordo Benito Juárez, Paseo

Instalaciones del Tecnológico de

Benito Juárez

Constitución, Av. Plateros, Cerro del

Monterrey en Felipe Ángeles. Paseo

Peñón, Cerro del Sombrerete, Paseo

Constitución y Av. Plateros. Cerro del

Constitución, Felipe Ángeles, Epigmenio

Sombrerete-Tláloc. Prolongación

González, Psicometría,Trigonometría,

Invierno y Trigonometría. Ramiro de

Corregidora Norte,Vivero, Plaza del

Maeztu de la Colonia Molinos.

Parque, Manufactura.

Vivero-Corregidora Norte y Plaza del

Reforma Agraria

Parque con Manufactura.

III

Tejeda

Cimatario

Av. Luis Vega y Monroy, Av. Cimatario,

(I, II, Colinas)

Cerro de Acultzingo, Cerro del Cubilite,

Luis Vega y Monroy. Av. 4 de Loma

Tángano (I y II)

Av. 4 de Lomas de Casa Blanca,

Blanca. Calle Guatemala con Bvld. de las

Confluencia de Av. Cimatario con Av.

Cuesta China

Guatemala, Plaza Constitución,

Américas. Calle Armando Ostos de la

(I, II, y III)

Plaza del Volador, Quintas del Marques,

colonia Reforma Agraria en el límite de

Argentina

F. S.Teresa de Mier, F.A. de Montecinos,

Club Campestre. Colonia las Plazas esq.

Armando Ostos

Profesores, Chimborazo, Arquitectos.

Plaza de la Constitución y Plaza del Volador. Fray Servando Teresa de Mier, Fray A. de Montesinos, Profesores y Chimborazo de las colonias Quintas del Marqués y El Marqués. Calle Arquitectos de la colonia del Marqués.

* Juan Manuel González Rodríguez. 2007.

Tabla 3. Relación de puntos conflictivos por sectores. .

Sector

Puntos críticos*

Drenes

Sitios conflictivos .

Centro Histórico

Los Arcos, Capuchinas, Guerrero,

Zaragoza, Corregidora, Av. Universidad,

Zaragoza, Corregidora, Juárez, Allende,

Allende, Juárez, Guerrero. En los linderos

Ocampo,Tecnológico, 5 de Febrero.

de Av. de los Arcos y Colonia Carretas.

Río Querétaro

Intersección de Av. Zaragoza con las calles Corregidora, Juárez, Allende, Guerrero Ocampo y Av.Tecnológico. Esquina Av. 5 de Febrero y Av. Zaragoza frente al IMSS.

* Juan Manuel González Rodríguez. 2007.

Figura 4. Trayectoria de la tormenta del 31 de julio 2004. Variabilidad de la precipitaci贸n acumulada en diferentes sitios situados dentro de la cuenca urbana de la ciudad de Quer茅taro. Donde L corresponda a la trayectoria principal, L1 la trayectoria secundaria, a y b los coeficientes de proporcionalidad de la precipitaci贸n seg煤n los tramos recorridos L1-1 o bien L-1 (Fuente. www. ceaqueretaro.gob.mx).

Figura 5. Distribuci贸n de la precipitaci贸n por sectores. Norte, Centro y Sur.

a partir de observaciones puntuales. Estaciones SEDESU.

Figura 6. Distribuci贸n espacial simulada con el m茅todo de Kriging,

4. Las inundaciones de 2003, una crisis anunciada La ciudad de Querétaro tiene en la memoria social los eventos catastróficos acontecidos en el verano-otoño del 2003, los que produjeron daños en el patrimonio de la sociedad queretana y vino a ser un duro golpe en el ánimo de la memoria hidrológica de Querétaro, sobre todo porque las inundaciones ocurridas confirma una crisis anunciada. Lluvias reiteradas de origen estocástico estacionario (capítulo 1) como una condición normal que se repite año con año, despertaron recuerdos en la población, avivando lo que se vive año con año con inundaciones sin una percepción profunda de los daños del patrimonio cultural de Querétaro. En la Tabla 4 son resumidas cronológicamente las inundaciones y sus efectos en dentro de la zona urbana y conurbada. Entre el 6 de junio y el 6 de septiembre ocurrieron 9 eventos con efectos diversos. En el apartado la recurrencia de las zonas afectadas mostradas en la Tabla 4, puede ver que los daños son generados por un gran espectro de lluvias, ligeras a fuertes, es decir, el umbral de lluvias catastróficas aún permanece indefinido en forma territorial, sobre todo porque la reproducción de los escurrimientos urbanos, también es dependiente de la huella espacio-temporal de la precipitación. En la Figura 7 se puede ver como se distribuyen las zonas afectadas por encharcamientos e inundaciones. Puede notarse cómo interactúan ambos elementos, un el estrangulamiento urbano y la perturbación de los caminos naturales del agua también juegan un rol significativo en formación de escurrimientos inconvenientes que generan daños al patrimonio cultural. Una permanente repetición de daños en sitios de los cuatro sectores de la ciudad. Es una replica de los mismos, sin importar la magnitud de la precipitación, desde luego entre más intensa fue la precipitación los años fueron acentuándose. 5. Resultados y discusión El 31 de mayo de 2006 el presidente Vicente Fox aseguró “la implementación del radar meteorológico proyecta a Querétaro como pionero Nacional en la prevención, obtención, análisis e interpretación de información precisa y en tiempo real las condiciones climatológicas que afectaran la entidad”, con una inversión de 19.5 millones en 2005 se puso en marcha el radar meteorológico. Históricamente la ciudad ha presentado serios problemas con la presencia de lluvias, como la gran inundación de septiembre de 2003 (lluvia promedio en un rango de 64.10 y 94.10 mm). El secretario de Obras Públicas, 64

declaró que sin embargo, con la infraestructura de casi 70 km de drenes, cuya inversión de 270 millones se tienen identificados 12 puntos considerados de posible riesgo. (Presidencia de la República). La expresión ciudadana es marcada por una serie de frases que van conformado día a día el modus vivendi de la población y su adaptación a situaciones catastróficas que van conformado la cultura de la inundaciones sin que refleje una merma visible del patrimonio cultural. Las voces se alzan con cuestionamientos de como resguardar el patrimonio de los habitantes de la colonia Palmas. Durante años, comentó, sufrió inundaciones en su domicilio, el agua, indicó, llegaba a estancarse junto con el lodo y la basura que era arrastrada. “Pasaban días en los que tenía que sacar el agua por debajo de mis muebles y todo se me echaba a perder”. Hace un año quiso terminar con las molestias que le traían las inundaciones que sufría y decidió construir una barda de aproximadamente de 50 cm de altura, frente a su puerta; con esto dijo, se defiende de las lluvias. El gobierno nos ayuda en cierta medida. Ahora que viene el tiempo de la lluvia nos trae costales de arena (Tribuna, 30 de junio 2008, año XII, No. 457). “El agua viene de los fraccionamientos nuevos, no es posible que el caudal que antes era de 20 a 30 cm de tirante, ahora se eleve a mas de 80 cm”, (28 de julio, 2007, Diario de Querétaro). Como una medida de incrementar la eficiencia del sistema de desalojo de aguas urbanas, concebimos un modelo de dados sectorizados para el desalojo de aguas urbanas para restaurar el sistema hidrológico del valle Queretano y para proteger y conservar el patrimonio cultural de Querétaro, a partir de una reconstrucción histórica de las inundaciones de los últimos 200 años.

Tabla 4. Relación de los eventos de lluvia que provocaron inundaciones y/o encharcamientos en 2003 No.

Fecha

Precipi-

Sector

Drenes

tación

Lugar de las

Descripción de

afectaciones

sitios críticos

Presidentes,

Encharcamientos en

Comerciantes, Santa

sitios tradicionales en

Mónica II,Vista Alegre.

Casa Blanca.

(mm) 1

6 de junio

11 de junio

---

20 mm

Norte 80-90%

Carrillo Puerto, Obrera, En la madrugada del 10

Felipe Carrillo Puerto

Sauces, Insurgentes,

de junio 2:55–4:48.

Acceso III

Satélite, Lomas de Casa

En el tintero el agua

Calesa y Arcos 60%

Blanca,Tintero,

llegó al nivel de las

Epigmenio González

Av. Epigmenio González,

banquetas.

50%

San Roque, Zona

En Santa Rosa alcanzó

Arenal e Industrial 40%

Centro, Av. Zaragoza

los 20 cm.

esquina con Allende Juárez, Av. 5 de Febrero.

6 de julio

I y IV

Arenal

Carrillo Puerto, Los

Epigmenio González

Molinos, Loma Linda,

inundan 6 colonias. El

Las Palmas,

agua alcanzó los 70 cm.

Se desbordan drenes e

Las Américas, Cimatario.

6 de agosto

I y IV

Norte 100%

Carrillo Puerto,

Daños menores,

Industrial 100%

La Obrera, Satélite,

en Las Américas el agua

Epigmenio González

La Cimatario,

alcanzó 50 cm. Entre

Arenal 60%

Las Américas,

20 cm en los otros

Fraccionamiento

fraccionamientos.

Santiago, Ensueño,

En Bernardo Quintana

Los Molinos, Del Sol,

y Av. 5 de febrero,

Bernardo Quintana,

el agua alcanzó 40 cm.

5 de Febrero.

Tabla 4. Relación de los eventos de lluvia que provocaron inundaciones y/o encharcamientos en 2003 No.

Fecha

Precipi-

Sector

Drenes

tación

Lugar de las

Descripción de

afectaciones

sitios críticos

Epigmenio González,

Caos vial el agua

(mm) 5

19 de

I y IV

agosto

Cimatario, Los Arcos,

alcanzó 1.0 m,

Av. Zaragoza,

frente al Querétaro

Av. 5 de Febrero.

2000 el agua alcanzó 90 cm. Varios drenes trabajaron al 100% sin desbordar. El Cimatario la zona más afectada.

20 de

I, III y IV

agosto

Cimatario 50%

Burócrata, Prados del

18 colonias afectadas.

Arenal 50%

Mirador, Palmas,

Carrillo 7 domicilios

Peñuelas 50%

El Marqués, Plazas del

dañados y del Sol 40

Epigmenio González

Sol, Loma Bonita,

viviendas.

30%

Lázaro Cárdenas,

Norte (Espuela

Av. Tecnológico,

del Ferrocarril-Mabe-

Av. 5 de Febrero.

Vitro) desbordado.

22 de

I y IV

70 familias damnificadas,

agosto

Carrillo Puerto, Santa

200 viviendas afectadas.

Mónica, El Tintero,

El agua alcanzó 60 cm

La Obrera, Satélite,

en nueve colonias.

Loma Bonita, Palmas

Bordos y presas al

y Cimatario.

60%, de las cuales 7 al 100%.

Tabla 4. Relación de los eventos de lluvia que provocaron inundaciones y/o encharcamientos en 2003 No.

Fecha

Precipi-

Sector

Drenes

tación

Lugar de las

Descripción de

afectaciones

sitios críticos

El Tintero, Carrillo Puer-

Puntos tradicionales

(mm) 8

23 de

I y IV

agosto

Norponiente (Desbordado)

to, Santa Mónica,

Torrente se forma en

Arenal (Desbordado)

La Loma. Zaragoza

Menchaca y San Pedrito

(alameda central),

Peñuelas. 3 decesos

Av. 5 de Febrero y

y 1 desaparecido.

Bernardo Quintana,

En río Culiacán un

Av. Constituyentes 9

auto es arrastrado

(Cimatario), Puente

por la corriente.

Singer, Carretara 57

Fraccionamiento del Sol

(Papanoa).

severas inundaciones.

6 de sep-

Estación

I, II, IV,

Carrillo I

Lomas de Querétaro,

En tan solo 14 días

tiembre

Observa-

Centro

(Desbordado altura

Boulevard de las

segunda tromba, la

torio

Histórico. espuela del ferrocarril,

Américas, Calle

misma historia el agua

7 años en forma

Argentina, Centro

alcanzó entre

Estación

continua).

Histórico, Pasteur y

40 y 80 cm.

Hidalgo

Cimatario 100%

Constituyentes, Av.

El Río Querétaro y

67.2 mm.

Peñuelas 100%

Bernardo Quintana,

drenes desbordados por

Estación

Arenal se desbordó

Av. Constituyentes

los cuatro costados de la

Pueblito

y estuvo al 80%

Fuente del Balón,

ciudad. Lo peor en Av. 5

63.0 mm.

(Carrillo a río

Cimatario, Colinas del

de febrero, Zaragoza,

Querétaro).

Cimatario, Palmas; Santa

Constituyentes y

Mónica, Los Alcanfores,

Universidad.

Niños Héroes,

Comparativamente con

Desarrollo San Pablo,

la lluvia del 23 de

71.8 mm.

Espíritu Santo y

agosto, esta fue de

Capuchinas, Lomas de

menor magnitud. En el

San Pedrito. Francisco

campo militar el agua

Márquez (Niños Héroes).

alcanzó 30 cm.

e inundaciones, durante el periodo 2003.

Figura 7. Distribuci贸n de las zonas afectadas por encharcamientos

6. Conclusiones La independencia y la Revolución Mexicana sin duda agregaron un valor en patrimonio cultural de México y de Querétaro, marcaron el nuevo rumbo urbanístico de la ciudad de Querétaro. Por otro lado vino acentuar el estrangulamiento de la ciudad al perpetuar el esquema de núcleo central, las nuevas vías de comunicación, Ferrocarril Nacional, Ferrocarril Central y Ferrocarril de A cámbaro, y las carreteras Querétaro- San Luis Potosí, la carretera Panamericana y la Carretera México-Querétaro, establecen los límites de la arquitectura urbana. Desde su fundación la ciudad y el Valle de Querétaro dispusieron de sistemas hidráulicos para secar lagos, lagunas, pantanos, bordos y acequias para aumentar las superficies de riego. Al mismo tiempo, con el crecimiento de la zona urbana la infraestructura hidráulica fue utilizada para el desalojo de aguas urbanas, sin separar los escurrimientos de las descargas urbano-agrícolaindustriales. Hoy en día con el crecimiento de la zona urbana y conurbana de Querétaro, el sistema de desalojo de aguas urbanas tiene como objetivo fundamental desalojar las aguas en forma expedita sin importar el costo social, urbanístico y ecológico, mezclado aguas de lluvia con aguas negras sin evaluar el impacto que tiene en el patrimonio cultural de Querétaro. Es cierto en el que a partir de la Independencia la tenencia de la tierra y la irrigación influenciaron la relación entre el estado y la sociedad, originando con ello visiones complejas sobre la importancia de los excesos de agua por inundaciones. Los efectos sobre el patrimonio cultural no iban más allá de afectaciones en la producción agrícola. Sin embargo con el crecimiento de la zona urbana de Querétaro, los excesos de agua cobran otra magnitud, sin duda alguna son ocasionados por los cambios de uso del suelo y la impermeabilización de áreas donde anteriormente se infiltraba. Condición que verdaderamente ha creado problemas aún más graves para la población ya que a parte de inundar sus viviendas y llevar consigo fuentes de contaminación ambiental, afectan su patrimonio cultural. En el apartado de la revisión documental es clara la recurrencia de las zonas afectadas, los daños son generados por un espectro muy grande, de lluvias ligeras a fuertes, es decir que el umbral de daños es dependiente de la distribución espacio-temporal de la precipitación, del estrangulamiento de la ciudad y la perturbación de los caminos naturales del agua. La ciudad de Querétaro debe estar preparada para afrontar eventos catastróficos derivados de inundaciones estacionales e históricamente recurrentes, sin que afecten el patrimonio cultural, para mantener su legado para generaciones futuras. 70

7. Referencias Aguilar Uribe G., Venegas Moreno J. G., Ramírez Tovar R., 1974. Estudios técnicos sobre cimentaciones e inundaciones en el Valle de Querétaro. Tesis para obtener el titulo de Ingeniero Civil. Escuela de Ingeniería. Universidad Autónoma de Querétaro. García Quintero A. 1943. Recursos Hidráulicos de la Republica Mexicana. Irrigación en México. Septiembre-Octubre. González Sosa E., Mastachi Loza Carlos A., Ramos Salinas N. M. 2011. El ciclo anual del agua y las variaciones climáticas en el Valle de Querétaro. Cap. 2. El Valle de Querétaro y su Geoentorno. Editorial. FUNDAp. Septién y Septién, M. 1990. Obras de Manuel Septién y Septién. Tomo II. Apéndice Cartografía de Querétaro. Gobierno del Estado de Querétaro. Archivo Histórico. Souto Mantecón M. El hambre en la Nueva España del siglo XVIII. www.economia.unam

CAPÍTULO III RIESGO DE INUNDACIÓN EN LA CIUDAD DE TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO Juan Antonio García Aragón1 • Carlos Díaz-Delgado1 • Martín Bolivar Jaimes Jaimes1

* * * * Resumen En el presente trabajo se describe el empleo de una herramienta geomática para evaluar el efecto de eventos hidrológicos en la cuenca del río Verdiguel, una zona altamente urbanizada donde se encuentra inserta la ciudad de Toluca. La herramienta permitió calcular las características fisiográficas de la cuenca, la topología de la red de drenaje de las zonas rurales y urbanas, variables hidrológicas como el tiempo de concentración, la infiltración, la evapotranspiración potencial, los hidrogramas de las subcuencas y el tránsito de éstos por la red de alcantarillado. Este instrumento se aplicó y validó con el fin de analizar las causas que generan las inundaciones recurrentes de la ciudad de Toluca y proponer alternativas para controlar o mitigar inundaciones futuras. Con base en la información de las dependencias oficiales se logró la definición detallada del sistema de alcantarillado de la ciudad de Toluca. La modelación

1 Centro Interamericano de Recursos del Agua, Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma del Estado de México. Cerro de Coatepec s/n, Ciudad Universitaria, Toluca, Estado de México, México, C.P. 50130, Tel. (722) 2965550, Fax (722) 2965551. jagarciaa@uaemex.mx, cdiazd@uaemex.mx 73

hidrológica-hidráulica de la cuenca del río Verdiguel facilitó la determinación de los hidrogramas de los eventos hidrológicos de periodos de retorno de 2, 5, 10 y 20 años, así como su tránsito a través de los ríos y conductos artificiales en zona urbana. Finalmente, se logró la identificación de los puntos críticos y sectores altamente vulnerables, es decir, cuellos de botella que impiden la evacuación adecuada del agua y sedimentos.

Introducción

La función principal de un sistema de alcantarillado pluvial es la conducción y evacuación del agua precipitada hasta sitios donde no provoquen daños o inconvenientes a las poblaciones y sean vertidos a cuerpos naturales de agua. Sin embargo, a medida que las zonas urbanas crecen, las superficies impermeables se incrementan modificando características hidrológicas e hidráulicas en las cuencas. En particular, las inundaciones en la ciudad de Toluca ocasionan pérdidas materiales importantes representando amenazas de daños irreparables y subsidencias para edificios históricos y residencias, además del problema de circulación de vehículos y personas durante los eventos pluviales. El río Verdiguel tiene su origen en las faldas del volcán “Nevado de Toluca”. Este curso de agua, a través del tiempo, ha recibido varios nombres, originalmente se llamó “Xicualtenco” que significa “el de las floridas márgenes”, después fue denominado “río Toluca” y desde la época colonial se le llama “río Verdiguel”. Este río ha funcionado como desagüe de la ciudad desde la época de la ocupación española hasta hoy en día. Resaltando que en los albores del siglo XIX, a pesar de que la zona urbana era muy pequeña, no se contaba con servicio de recolección de basura y limpieza pero ello ya representaba un problema mayor para la vida de todo ciudadano y en particular para la salud y funcionamiento hidráulico del río Verdiguel. En su recorrido, y antes de incursionar en la zona centro de la ciudad de Toluca, se le une el arroyo Cano aportándole un caudal adicional significativo. El río Verdiguel fue embovedado por etapas desde el año de 1944, cruza la zona urbana como conducto cerrado revestido de mampostería, posteriormente se bifurca en los arroyos Tlacopa y Miltepec para nuevamente funcionar a cielo abierto hasta su biconfluencia con el río Lerma (Figura 1). El tramo embovedado tiene una longitud de 8987 m y se encuentran 398 inmuebles sobre, o adyacentes, a esta infraestructura. La bóveda presenta agrietamientos e incluso ha colapsado en varias ocasiones y diversos puntos, a consecuencia de la debilitación estructural generada por el flujo de crecientes. La bóveda presenta un sinnúmero de variaciones en las dimensiones y geometría de su sección transversal.Y aún cuando se han efectuado reparaciones recurrentes enfocadas en la estructura de la bóveda, el peligro sigue latente y se estima que la causa real de deficiencia hidráulica no ha sido atendida de forma adecuada. Como factor adicional, la urbanización de la ciudad de Toluca se ha acelerado a partir de 1985 luego del terremoto que 75

Figura 1. Cuencas de los ríos Lerma y Verdiguel en el contexto geográfico nacional e hidrológico del Estado de México.

asoló la ciudad de México, pues al momento de planear las obras de alcantarillado no se podía prever un crecimiento de tal magnitud. Por lo anterior, este trabajo prioriza el análisis hidrológico en busca de la determinación de las causas de las inundaciones de la ciudad de Toluca. Se realiza una simulación hidrológica de la cuenca rural del Verdiguel utilizando hidrogramas sintéticos y datos espaciales obtenidos con base en la herramienta hidrogeomática innovada. Así se determinan los caudales que debe soportar el sistema de alcantarillado de la ciudad de Toluca durante los eventos hidrológicos con 76

periodos de retorno entre 2 y 20 años con lo que se identifican las deficiencias del sistema. Finalmente, el producto obtenido de este trabajo pretende constituirse en una herramienta valiosa para establecer medidas que reduzcan la probabilidad de los daños materiales por inundaciones y sirva de soporte en el proceso de toma de decisiones por parte de las autoridades correspondientes con la finalidad de facilitar el desarrollo de la vida diaria de los habitantes de la ciudad de Toluca. Metodología Los modelos en hidrología urbana son de diferentes tipos donde unos se centran en la función de producción de agua y sedimentos a nivel de cuenca, sin tener el mismo cuidado en la función de transferencia, es decir, sobre los procesos de transporte y deposición en conductos o canales artificiales y otros tratan el tema del transporte considerando entradas estacionarias y puntuales (Crawford & Linsley, 1966). Sin embargo, actualmente se cuenta con herramientas como los sistemas de información geográfica (SIG) que poseen funciones especiales para facilitar el desarrollo de la modelación hidrológica y paralelamente se dispone de modelos hidrológicos espacialmente distribuidos basados en dividir el área de estudio en pequeñas sub-áreas homogéneas, lo que permite acercarse más a la realidad de una variación espacial de los fenómenos hidrológicos. En efecto, el uso de los SIG aplicados a la modelación hidrológica brinda beneficios en la solución de problemas que requieren interpretación y análisis de información espacial. Por lo anterior, en la década de los noventa la comunidad de hidrólogos se preocupó por desarrollar preprocesadores de datos de entrada, post-procesadores de datos y modelos de elevación digital del terreno (DEM), que proporcionan nuevas plataformas para el manejo y visualización de datos. Así, en el marco de este trabajo, se desarrolló una herramienta hidrogeomática y se integró con el modelo MIKE-SWMM (DHI, 2002) para la modelación del fenómeno lluvia-caudal en contexto urbano. Para ello se construyó una base de geodatos que integra la información espacial (vectorial o matricial) y tabular (asociados a entidades espaciales) de entrada y salida del modelo hidrogeomático. Posteriormente se adecuaron ecuaciones para los procesos hidrológicos-hidráulicos en un contexto espacial y temporal, en el cual se pudo trabajar con varias entidades geográficas simultáneamente bajo el empleo de procesos iterativos. 77

Se definió la red de alcantarillado en las zonas urbanas (Figura 2), labor de recopilación y análisis que consume recursos en forma intensiva, para posteriormente verificar la topología adecuada de la red de alcantarillado de la ciudad de Toluca. Con esta información fue posible la calibración del modelo hidrogeomático para el sistema de colectores y emisarios de la ciudad de Toluca. Sin embargo, se subraya que esta herramienta de integración de modelos puede ser aplicada a cualquier zona urbana siempre que se cumplan las características anteriormente descritas. Para la concepción del módulo hidrogeomático se consideraron dos aspectos: * Hidrológico-hidráulico: donde se identifican las diferentes características fisiográficas e hidrológicas de la cuenca (superficies, perímetros, pendientes, tiempos de concentración, evapotranspiración potencial, infiltración, curvas intensidad-duración-frecuencia de lluvias, etc.), utilizando para ello información climatológica de las estaciones que se presentan en la Figura 3 y en la Tabla 1. Para cada estación se definió un área de influencia de acuerdo con el método de los polígonos de Thiessen. * Geomático: el cual correspondió a la construcción de base de geodatos. Los métodos hidrológicos seleccionados para la estimación de caudales fueron: a) hidrograma unitario sintético para la zona rural y b) método racional para la zona urbana. Para el análisis de flujos en conductos se empleó la fórmula de Manning y el software MIKE-SWMM (Metcalf & Eddy, 1971). Así, la técnica utilizada para calcular los hidrogramas en la zona rural correspondió a la propuesta por Snyder (Llamas, 1993). Bajo esta técnica el tiempo de retraso, en horas, tl se calcula con la ecuación 1. Ecuación 1 Donde: L es la longitud del rio principal (km); Lca representa la distancia entre la desembocadura y el punto del río más cercano al centro de gravedad de la cuenca (km); y Ct es un coeficiente que varía entre 1.35 y 1.65.

La duración de la lluvia unitaria, en días, tr se calcula con base en la ecuación 2. 78

Ecuación 2 En consecuencia el caudal pico del hidrograma unitario, en m3/s, (Qpu) se estima de acuerdo con la ecuación 3.

Ecuación 3 Donde: A es el área de la cuenca (km2); Cp es el coeficiente de pico que depende las características fisiográficas de la cuenca y varía de 0.56 a 0.69. Para la cuenca del Verdiguel Cp=0.675.5.

En el caso de la determinación de caudales en la zona urbana se recurre al método racional, que es referido y recomendado para zonas urbanas en la literatura especializada (Wanielista & Yousef, 1993). En resumen, este método permite estimar el gasto pico generado por una tormenta, suponiendo que esto se alcanza cuando la intensidad de lluvia es aproximadamente uniforme durante una cierta duración. La fórmula racional estima el caudal pico Qp (m3/s) con base en la ecuación 4. Ecuación 4 Donde: C es el coeficiente de escurrimiento; e i es la intensidad de la lluvia (mm/hr).

Para determinar los valores del coeficiente de escurrimiento de todas las áreas, éstas se separaron y se analizó la superficie urbana que compone dichas áreas, para así obtener áreas de características similares, asignarles un determinado coeficiente C y obtener en conjunto el valor ponderado de C. Para obtener las características de las áreas en cuestión, se yuxtapuso una imagen similar a la Figura 2 sobre un plano de la estructura urbana y usos de suelo, disponibles en el Plan de Desarrollo Urbano de Toluca. Por último se llevó a cabo la implementación del diseño lógico el SIG Idrisi-Andes (Eastman, 2006). Este paquete de SIG es un software diseñado para ofrecer herramientas de análisis espacial y temporal de imágenes. En efecto, Idrisi es un sistema combinado de 79

SIG y de procesamiento de imágenes que ofrece capacidades avanzadas en ambas áreas y ofrece una amplia gama de módulos que incluyen operadores de distancia, operadores de contexto, operaciones analíticas de álgebra matricial y modelación de procesos, entre otros.

Figura 2. Red de alcantarillado de la ciudad de Toluca (el eje de coordenadas indica el inicio de la bóveda del río Verdiguel).

Figura 3. Estaciones climatol贸gicas con influencia en la cuenca del r铆o Verdiguel.

Tabla 1. Estaciones climatol贸gicas en la zona de estudio Clave CLICOM

Nombre de la estaci贸n

15203

Calixtlahuaca

15293

San Juan de las Huertas

15062

Nevado de Toluca

15211

Toluca poniente

15164

Toluca oficinas

En el caso de estudio, los datos de detalle del sistema de alcantarillado urbano provienen de la red de drenaje proporcionada por el H. Ayuntamiento de Toluca, donde se especifican los diámetros de los colectores principales, su distribución espacial, los cuales ya se encuentran en formato digital. Adicionalmente se cuenta con los atributos de cotas de elevación de coladeras y características físicas de éstas, pendientes de cada tramo, obstrucciones al flujo, entre otras variables de interés. La Tabla 2 resume las características más importantes de los colectores presentados en la Figura 2. Resultados El análisis de las precipitaciones históricas permitió la definición de las curvas de intensidad-duración-frecuencia (I-D-F) para las cuencas rurales (arroyos Cano y Verdiguel) y la zona urbana de la ciudad de Toluca. Para el efecto se utilizaron las estaciones que tienen influencia en la cuenca del Verdiguel de acuerdo con el análisis de los polígonos de Thiessen (Figura 3). Las Figuras 4, 5 y 6 presentan los resultados obtenidos de dicho proceso, resultados que han permitido la obtención de datos importantes para la construcción de los hidrogramas sintéticos de Snyder (tp tiempo pico, Qp caudal pico) para diferentes periodos de retorno de la zona rural (Tabla 3). Para mayor información sobre detalles del proceso ver Jaimes Jaimes (2009). Como etapa final se efectúo la simulación del tránsito de caudales con ayuda del modelo MIKE-SWMM del sistema de colectores y emisarios de la ciudad de Toluca. La Tabla 4 presenta los resultados del tránsito de caudales a través de la red de alcantarillado de la zona urbana de la ciudad de Toluca y, con condiciones de frontera, los caudales de la zona rural calculados con el SIG ldrisi. La tabla 5 presenta las características y los resultados para los flujos a través de la bóveda del río Verdiguel. Recordando que las longitudes indicadas en la tabla se miden en dirección al flujo a partir de los ejes de coordenadas señalados en la Figura 3.

Tabla 2 . Características de los colectores del río Verdiguel Nombre

Abreviatura

Longitud

Diámetro

Qmax

(m)

Pendiente

(m3/s)

media (m/m) Filiberto Navas

CFN

607.1

2.13

0.0009

5.85

51.1

2.44

0.0009

8.68

Verdiguel

CVE

691.5

3.00

0.0010

7.35

Sayula

1525.7

0.30

0.0120

0.11

755.9

0.91

0.0030

1.11

Laguna del volcán

CLV

1412

1.22

0.0200

4.90

Xinantecatl

CXL

1308

1.52

0.0110

5.20

Felipe Villanueva

CFV

504.4

0.76

0.0070

0.76

820.0

1.07

0.0120

2.40

470.5

1.52

0.0150

8.75

424.1

0.91

0.0120

1.96

455.1

1.07

0.0100

3.76

779.1

1.52

0.0950

15.79

513.0

2.65

0.0260

14.42

341.5

4.60

0.0210

41.97

1199.1

0.91

0.0190

1.91

285.5

1.22

0.0170

4.40

409.9

1.52

0.0850

6.72

492.8

1.22

0.0100

3.26

483.1

1.83

0.0060

8.84

Pedro Ascencio

Federico Hardy

Sor Juana

CPA

CFH

CSJ

Figura 4. Curvas I-D-F para la cuenca rural del rĂo Verdiguel

Figura 5. Curvas IDF para la cuenca rural del arroyo Cano.

Figura 6. Curvas IDF para la cuenca urbana del rĂo Verdiguel

Tabla 3. Características de los hidrogramas sintéticos del río Verdiguel (zona rural) y Arroyo Cano (zona rural). Río Verdiguel (zona rural) Tr (años)

Precipitación

Tp (hr)

Qp (m3/s)

de 1hr (mm) 2

0.185

3.7

0.12

1.28

3.9

0.8

2.64

3.9

1.68

4.4

3.8

2.8

Arroyo Cano (zona rural) Tr (años)

Precipitación

Tp (hr)

Qp (m3/s)

de 1hr (mm) 2

1.453

5.3

1.36

4.05

5.3

3.78

6.64

5.3

6.21

9.67

5.28

9.04

Tabla 4. Comportamiento hidráulico de los colectores del Verdiguel. Qmax

Qp (m3/s)

(m3/s)

(Tr=2 años)

(Tr=5 años)

(Tr=10 años)

(Tr=20 años)

5.85

5.2

5.65

6.2

7.8

8.68

7.5

8.4

9.3

11.2

CVE

13.1

12.2

14.4

18.5

22.1

0.11

0.41

1.65

2.35

2.86

1.11

3.12

4.2

5.41

6.1

CLV

4.9

2.42

3,19

3.78

4.37

CXL

5.2

12,8

16.87

19,96

23.05

CFV

0.76

1.67

2.23

2.54

3.01

2.40

5.57

7.73

8.91

10.56

8.75

8.1

10.72

12.31

14.59

1.96

1.42

1.54

1.62

1.92

3.76

3.19

3.71

4.86

5.76

15.79

3.19

4.22

4,88

5.77

14.42

6.15

8.12

9.36

11.09

41.97

7.87

10.39

11.98

14,21

1.91

1.29

1.69

1.90

2.32

4.4

4.21

5.14

7.33

8.12

6.72

5.14

6.71

7.82

9.28

3.26

5.17

6.79

7.85

9.35

8.84

6.21

7.13

8.22

9.76

Colector

CFN

CPA

CFH

CSJ

Tabla 5. Características físicas e hidráulicas de la bóveda del río Verdiguel. Qp (m3/s) Qp (m3/s) Qp (m3/s) Qp (m3/s)

Longitud

Sección

Área

Pen-

Qmax

trans-

diente

(m3/s)

(Tr=2

(Tr=5

(Tr=10

(Tr=20

tubo

años)

versal

x1000

lleno 779.3

trapezoidal

5,0

17,4

20,59

19,70

22,90*

33,58*

39,92*

299,9

circular

4,7

15,9

32,56

30,85

41,88*

50,52*

59,49*

1007,5

herradura

7,8

13,1

17,51

39,85*

52,39*

67,92*

79,90*

98,4

rectangular

6,5

7,3

36,09

40,12*

55,37*

71,78*

84,47*

1254,8

herradura

14,6

15,0

35,28

42,18*

59,39*

77,00*

90,62*

375,1

circular

4,7

13,2

42,66

49,56*

65,15*

84,46*

99,40*

572,0

herradura

11,6

7,9

20,20

55,12*

72,46*

93,94*

117,09*

1718,3

rectangular

6,2

64,4

39,61

62,13*

81,69*

105,91*

126,36*

976,9

herradura

9,6

15,7

19,23

76,60*

100,70*

130,56*

153,65*

473,7

rectangular

6,7

25,0

34,28

84,12*

112,22*

132,20*

155,68*

1299,7

circular

1,8

15,7

7,39

87,44*

116,65*

137,45*

161,85*

Nota: Los números con asterisco indican caudales superiores a la capacidad máxima hidráulica de los colectores y de la bóveda del río Verdiguel.

Conclusiones Los resultados del presente trabajo y resumidos en las Tablas 4 y 5 muestran un panorama desolador y alarmante del funcionamiento hidráulico de la red de alcantarillado de la ciudad de Toluca y en particular sobre las características hidráulicas de la bóveda del río Verdiguel. En efecto, las estimaciones de caudales requeridos para un funcionamiento adecuado de la red de alcantarillado son prácticamente rebasadas en su totalidad y ello para caudales con corto periodo de retorno es decir alta frecuencia de ocurrencia. Para crecientes de periodo de retorno de 2 años los colectores Sayula, Xinantecatl y Felipe Villanueva presentan serias deficiencias. Para crecientes de periodo de retorno quinquenal se agregan a éstos el colector Verdiguel y los tramos con diámetro 1.22 m del colector Sor Juana. Para periodos de retorno de diez y veinte años sólo los colectores Laguna del Volcán y Federico Hardy presentan características hidráulicas aceptables. Con respecto a la bóveda del río Verdiguel para una creciente con periodo de retorno de 2 años sólo los primeros 1079 m, medidos a partir del eje de coordenadas indicado en la Figura 3, y el sector entre las abscisas 2086.7 m y 3439.9 m presentan un comportamiento hidráulico eficiente. Sin embargo, para periodos de retorno superiores ningún tramo de la bóveda del río Verdiguel es capaz de soportar los caudales generados tanto en la zona rural como en la zona urbana. Es importante señalar que el tramo más crítico de la bóveda se encuentra entre las abscisas 3439.9 m y 8855.6 m. Es indiscutible que la actual situación de la red de alcantarillado de la ciudad de Toluca coloca a esta cuenca como extremadamente vulnerable a inundaciones con impactos significativos. Adicionalmente, se subraya que las mejoras estructurales que se efectúen en la bóveda del río Verdiguel, aún cuando son indispensables, no mitigarán ningún problema de inundación pues es necesario mejorar sus características hidráulicas principalmente en sus últimos 5400 m. Con base en los análisis aquí presentados, es posible identificar las recomendaciones siguientes: a) llevar a cabo un proceso de planeación estratégica con enfoque de Gestión Integrada de Recursos Hídricos; b) analizar la construcción de un sistema de alcantarillado pluvial independiente del sistema actual; c) analizar y diseñar embalses de retención en la zona rural para reducir el caudal pico a transitar en la red de alcantarillado de la ciudad de Toluca; d) incluir el 89

análisis de conducción y tratamiento del agua antes de su vertido al río Lerma; y e) llevar a cabo la simulación de todas las alternativas elegidas para su optimación y análisis de operación ante escenarios de periodo de retorno adecuados. Bibliografía Crawford N.H. & Linsley R.K. (1966). Digital simulation in hydrology: Stanford Watershed Model IV. Technical report No. 39, Stanford University, Palo Alto , California. DHI (2002). MIKE-Storm Water Management Model. User guide. Denmark. Eastman (2006). Idrisi Andes guide to GIS and image processing. Clark Labs, Clark University, Worcester Massachusets, USA, 328 p. EPA (2003). Better assessment science integrating point and nonpoint sources (Basins) version 3.0, Report. REGION 7, USA. Jaimes Jaimes, M.B. (2009). Aplicación de un modelo hidrodinámico para la red de drenaje de la cuenca del río Verdiguel, en la ciudad de Toluca.Tesis presentada para obtener el grado de ingeniero Civil, Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma del Estado de México. Llamas, J. (1993) Hidrología general: Principios y Aplicaciones. Universidad del País Vasco, Bilbao, España. 655 pp. Metcalf & Eddy (1971). Storm water management model, Vol. 1. Final report. EPA report No. 11024DOC07/71, Washington D.C. Wanielista, M.P. & Yousef, A.Y. (1993) Stormwater Management. John Wiley & Sons, Inc. USA. 579 pp.

CAPÍTULO IV DIAGNÓSTICO DEL IMPACTO SOCIAL GENERADO POR INUNDACIONES EN MÉXICO: TRES CASOS DE ESTUDIO Oscar Sánchez-Flores • Carlos Díaz-Delgado • Juan Gaytán Iniestra Ofelia Astudillo-Esquivel • Raymundo Castañeda-Caballero Oscar Rodríguez-Espíndola

* * * * Resumen Los riesgos de precipitaciones extremas e inundaciones podrían incrementarse en el futuro en frecuencia e intensidad generando con ello daños que requerirán cuantiosos recursos para la reconstrucción. Si bien existe una preocupación gubernamental y social creciente por atender estas tendencias, es técnicamente insuficiente para mitigar los efectos negativos de las inundaciones. Con la finalidad de aportar información para la toma de decisiones en relación al diagnóstico sobre las inundaciones y sus impactos sociales se propone un marco de referencia en el que se aportan cinco elementos: a) la definición de inundación desde la perspectiva social, b) un marco para clasificar las inundaciones en el que se incluye sus características, las de la población para hacerles frente y el estado de riesgo que resulta, c) la caracterización de la inundación más severa a partir de la experiencia previa de las personas, d) la identificación de los daños tangibles e intangibles y e) la información sobre las medidas que las personas prevén para hacer frente a las inundaciones. Este 91

marco te贸rico es aplicado en tres estudios de caso que resultan de la caracterizaci贸n del estado de riesgo en poblaciones mexicanas a partir del cual se muestra la factibilidad de implementarlo a un 谩mbito nacional m谩s amplio.

1. Introducción El tercer reporte de evaluación del cambio climático (IPCC, 2001) establece “es muy probable (con un intervalo de confianza de 90-99%) que las precipitaciones se hayan incrementado en un 0.5-1.0% por década en el siglo XX. Sobre todo en las latitudes altas y medias del hemisferio norte” y que en esta misma región “en la última mitad del siglo XX es muy probable (con un 6090% de confiabilidad) que la frecuencia de aparición de precipitaciones fuertes se haya incrementado en 2-4%” por lo que se concluye que “la magnitud de las inundaciones y su frecuencia se han incrementado en muchas regiones”. Por su parte, Palmer y Räisänen (2002) y Milly et al (2002) muestran que el riesgo de precipitaciones extremas e inundaciones podría incrementarse en el futuro debido al aumento de los niveles de dióxido de carbono atmosférico. Estas conclusiones se basan, en el primer caso, en modelos climáticos (e.g. McGuffie y Henderson-sellers, 2005) de tendencias extremas y en el segundo en modelos probabilísticos en los cuales se incrementa en hasta dos veces las tasas actuales de gases de efecto invernadero. Según Palmer y Räisänen (2002), el cambio climático tendrá como efecto, en los próximos cien años, el de multiplicar por 5 la probabilidad de temporadas excepcionalmente lluviosas. En este contexto, se espera que los efectos de las lluvias intensas resulten en inundaciones urbanas y desbordamientos de cauces más frecuentes en zonas inundables. Las inundaciones serán cada vez más amplias, devastadoras y costosas para la sociedad. Los derrumbes, avalanchas e inundaciones dañan las infraestructuras (red carretera, puentes, inmuebles), impactan la agricultura, (debido a la pérdida de nutrientes y la erosión del suelo además de la pérdida de cosechas), afectan el estado emocional de las personas y en general la productividad de la zona o región afectada. Este pronóstico global presenta cuatro tendencias a las que no está exento el caso mexicano: * Las inundaciones son los fenómenos hidrometeorológicos de mayor impacto, son los fenómenos hidrometeorológicos que mayores impactos causan a la sociedad, por sus características en cuanto a la dimensión espacial y temporal (Lopardo y Seoane, 2000). Los desastres debidos a inundaciones suponen aproximadamente un tercio de todas las catástrofes naturales que se producen alrededor del mundo, al menos en cuanto a pérdidas económicas, y además son la causa de al menos más de la mitad de las víctimas fatales. Según el Centro de Investigaciones sobre Epidemiología de Catástrofes 93

(CRED) las inundaciones y los deslizamientos representan el 61% de todos los desastres naturales ocurridos entre 1980 y 2001 (CRED, 2002). * Las precipitaciones son más intensas y numerosas. En el caso de México, hay que tener en cuenta que en la costa Atlántica se tiene un promedio anual de 8 huracanes, de los cuales, al menos 2 entran a tierra firme; en tanto que por el Océano Pacífico el promedio anual se eleva a 13, de los cuales 4 entran a tierra firme, causando graves daños (Bitrán, 2001). Por otro lado, las lluvias intensas y las consecuentes inundaciones y deslaves se presentan también de forma independiente a la temporada de ciclones y son resultado de las tormentas generadas en la época de lluvias. Los daños de estos fenómenos representan 4,500 millones de dólares acumulados de 1980 a 1999 (Bitrán, 2001). El número de tormentas en el país presentan una tendencia de incremento de intensidad a la alza en el periodo 1996-2007 mientras que en 2008 se tuvo el registro más elevado del periodo lo que pone en evidencia la concentración de precipitaciones y el incremento de su intensidad lo que induce una propensión a mayores impactos sobre la población. * Los daños generados por las inundaciones han sido cuantiosos. En México, como ejemplo, se pueden citar las inundaciones provocadas por una depresión tropical que cubrió el litoral centro y sur del Golfo de México y el Istmo de Tehuantepec, en octubre de 1999, la cuál ha sido considerada como la depresión tropical más devastadora de los últimos 40 años. En el caso de Puebla los daños fueron cuantiosos - más de 2,300 millones de pesos - y afectaron una amplia zona del estado caracterizada por situarse entre los de más elevada marginalidad en el país y en la que predomina la agricultura de subsistencia. El fenómeno generó la pérdida de 263 vidas humanas y los daños se extendieron a 81 municipios. (Bitrán, 2001). Otro episodio de precipitación extraordinaria ocurrió en el año 2007 en el Estado de Tabasco en la cuenca media del Rio Grijalva que inundó alrededor del 70% del territorio del estado con tirantes del agua en algunos sitios del orden de los cuatro metros. Según información periodística cerca de un millón de personas fueron afectadas, aparte de los daños materiales ocurridos y las horas-hombre perdidas (Ramírez, 2009). En Chiapas, las inundaciones dejaron miles de damnificados que se vieron obligados a abandonar sus hogares. Por su parte, el Estado de México y Veracruz son las entidades federativas con mayor índice histórico de inundaciones ya que en el periodo 1970 a 2003 han sufrido más de 200 eventos de este tipo (CENAPRED, 2009). 94

* Existe un interés gubernamental y social creciente pero técnicamente insuficiente por mitigar los efectos negativos de las inundaciones. Afortunadamente, la reducción de los desastres por inundaciones ya no es un tema marginal, los tomadores de decisiones están llevando a cabo acciones que permitan reducir el impacto de estos eventos y de hecho muchas de ellas se han implementado con éxito en diversos países propensos a estos desastres (Lopardo y Seoane, 2000). En México, se trabaja en el desarrollo de los Planes de Emergencia, los Sistemas de Alerta Hidrometeroelógica y los Centros Regionales para Atención de Emergencias para la disminución de los riesgos por inundaciones (SEGOB, 2001). En el mismo sentido, Kóvacs y Spens (2007), establecen que en años recientes se han implementado sistemas para la medición, control y alerta ante estos fenómenos (fase de preparación), pero muy poco se ha enfocado a la necesidad de mecanismos de respuesta ante los desastres que permitan salvaguardar el mayor de número de vidas posibles (fase de respuesta). Ante un fenómeno grave de esta naturaleza el mayor sistema de respuesta que se tiene en México es el plan DN III del ejército mexicano (SEDENA, 2010), donde se despliegan efectivos para colaborar en las acciones de rescate y evacuación; pero parece una medida insuficiente. A partir de estas tendencias es importante resaltar que las consecuencias de estos desastres pueden implicar pérdidas de vidas humanas y el suministro de enormes fondos para la reconstrucción. Por ello, las autoridades públicas requieren estar preparadas para estas eventualidades y contar con elementos para la toma de decisiones oportunas, mismas que le lleve a definir una política de prevención, preparación, mitigación, reacción, recuperación y protección de las zonas y agentes económicos vulnerables. Para aportar elementos en esta dirección un primer insumo consiste en definir el marco de referencia que establezca el estado de la situación actual de las inundaciones tanto a nivel de la percepción que la población en general tiene de estos fenómenos como de la magnitud y tipo de daños que ha experimentado. A partir de este insumo se puede proceder al desarrollo y posteriormente implementación de sistemas de previsión y reacción para estos eventos extremos que incluye, entre otros, la elaboración de planes de emergencia, de evacuación, de ubicación de albergues y de organización de la cadena de suministro para el abasto de estos últimos. En este trabajo, se desarrolla y aplica un marco de referencia con la finalidad de desarrollar un instrumento estandarizado de colecta de 95

información para el diagnóstico sobre las inundaciones y sus efectos en el que se aportan cinco elementos: a) la definición de inundación desde la perspectiva social, b) un marco para clasificar las inundaciones en el que se incluye sus características, las de la población para hacerles frente y el estado de riesgo que resulta, c) la caracterización de la inundación más severa a partir de la experiencia previa de las personas, d) la identificación de los daños tangibles e intangibles y e) la información sobre las medidas que las personas prevén para hacer frente a las inundaciones. El marco conceptual de los dos primeros elementos se presenta en la sección 1 en tanto que la sección 2 se presentan los restantes y la forma en que se incluyen en el diseño de un instrumento de aplicación en campo el cual es aplicado en tres estudios de caso que resultan de la caracterización del estado de riesgo en poblaciones mexicanas. 2. Inundación y daños por inundación El marco de referencia se construye definiendo primeramente el objeto de estudio. En este sentido, existe un gran número de definiciones y formas de clasificarla lo que denota una falta de consenso al respecto. Más allá de esta diversidad, lo principal es conocer con precisión lo que la población en general concibe en su imaginario cuando se le interroga sobre sus experiencias en inundaciones. Por ello, resulta pertinente que el objeto de estudio sea homologada respecto a su concepción social con la finalidad que la información entregada por la población en general pueda tener una base común con objeto de agregación y análisis. Con la finalidad de establecer un marco de referencia respecto a la noción social de inundación, en esta sección se revisan sus definiciones y clasificaciones existentes. 2.1 Concepto y tipología de inundación

Luego de la revisión bibliográfica de las definiciones de inundación principalmente en países de Hispanoamérica se hacen tres aportaciones que van en la siguiente dirección: identificación de elementos que se incluyen en la definición de inundación, tipos de definición de inundación en función del contexto de aplicación y finalmente, una tipología para la clasificación de inundaciones.

Elementos para la definición de inundación Se identifican tres elementos que generalmente se incluyen en la definición de inundación:

* Verbo con complemento circunstancial de modo o gerundio que es el que establece el ¿qué? a través de la acción de alguno de los verbos que se incluyen en la Tabla 1. * Referencia espacial. Establece el ¿dónde? y en ocasiones el ¿por qué? del fenómeno. Puede aparecer de forma indistinta indicando el lugar en el que tiene lugar o el origen de la inundación. * Impacto. Complementa los dos elementos anteriores al describir el tipo de daño que el fenómeno puede ocasionar. En la Tabla 1, se incluye un conjunto de definiciones de inundación utilizadas principalmente en Latinoamérica en la que se distinguen tanto los tres elementos mencionados como los autores que las emplean. En esta síntesis, el primer elemento se ha tomado como sinónimo aunque explícitamente los autores citados no lo consideren así. Para los fines de este artículo, se ha preferido diferenciar las definiciones a través de los elementos referencia espacial e impacto. En cuanto al primero, se identifican dos grupos. Por un lado el que considera que la inundación puede referirse a un estado atípico de los cauces naturales (arroyos, ríos, etc.). Por otro lado, el que se relaciona con la presencia de agua en superficies llanas que normalmente están “secas” sin considerar el eventual origen. En este sentido, este segundo grupo es más amplio y general. En cualquiera de los casos, la referencia espacial como elemento en la definición de inundación debe considerar que es más probable que se presente alrededor de los cauces del agua sean estos naturales o artificiales sin excluir necesariamente otras superficies y que el origen puede ser natural (caso de fenómenos naturales) o inducido (desfogue de presas, descontrol de cauces artificiales). En cuanto a la diferenciación de la definición por el impacto, se tiene por una parte, un grupo que explícitamente no hace referencia a los efectos ocasionados y por otro a los que de alguna forma los mencionan parcialmente o implícitamente. En la sección 2 se aportará una descripción formal del tipo de efectos generados por una inundación.

Tabla 1. Elementos que generalmente se incluyen en la definición de inundación. E1: Verbo con

E2: Referencia

complemento

espacial

E3: Impacto

Autores que incluyen

o gerundio

E1 o E2

Acumulación

Agua en un lugar

ASNET (2010),

Anegamiento

nomalmente seco.

INETER/COSUDE (2005),

Cubrimiento

CMA (2010), DOUE (2007),

Desbordamiento

LAC (2010), GCh (2010),

Derramamiento

DFS (2010), IA Co. (2010),

Hundimiento

Texas EDEN (2010).

Incremento de nivel

Agua fuera de los

Daños en zonas

Sumergimiento

cauces naturales,

urbanas, tierras

(2010), HISPAGUA (2010),

Sumersión

receptáculos naturales

productivas.

GC (2010), IDEAM (2010),

Ocupación

DGPCEM (2010), KWSC

y artificiales

DPDAEC (2010), DCE (2010),

circundantes

BGS (2010), GG (2010), HLD

a una región.

(2010), MRC (1997), ABASeguros (2010).

Posibles pérdidas

CENAPRED (2010),

planos y de poca altura.

de vida y daños

DCE (2010).

Agua que cubre

en la infraestructura.

temporalmente la

Serios riesgos cuando sus

superficie terrestre.

efectos se encuentran

Agua en terrenos

interrelacionados con el hombre o las actividades que desarrolla, afectaciones económicas, sociales y ambientales (Paoli y Giacosa, 2003).

Fuente: Elaboración propia.

Definición por el contexto de aplicación El criterio de clasificación descrito cambia notablemente según la función o el contexto de aplicación de la definición por lo que es conveniente fijar un segundo elemento del marco de referencia. En este sentido, es conveniente distinguir el concepto de inundación de tres maneras:

* Teórica o conceptual: cuando está orientada a establecer lineamientos u orientaciones de carácter general o el significado en los términos de las teorías de una determinada disciplina. * Funcional/operacional: cuando la definición tiene una utilidad específica y su empleo tiene un fin determinado. Generalmente tiene criterios de cuantificación. * Ostensiva. Cuando para la definición se señalan descripciones, ejemplos o referencias. La literatura hispana de las inundaciones contiene principalmente definiciones de los primeros dos tipos como se muestra en la Tabla 2, en la que se han incluido las más significativas (para más detalles ver MOSILTRA, 2010). Sin embargo, los tecnicismos de ambos tipos de definición pudieran representar cierta dificultad para el entendimiento de la población en general al momento de pretender elaborar en el terreno un diagnóstico sobre las inundaciones y los daños de que ha sido objeto dicha población. En este sentido, las encuestas piloto realizadas en los sitios de estudio descritos posteriormente, muestran que es necesario elaborar definiciones ostensivas para lograr este propósito. Tipología de inundaciones Un tercer elemento para establecer el marco de referencia consiste en determinar cómo se caracteriza una inundación, interrogante, que nos lleva a la revisión de las clasificaciones existentes. La literatura en este sentido es bastante amplia y diversa que puede construirse una tipología que consiste en identificar primeramente las dimensiones o criterios que se incluyen normalmente en las definiciones de inundación y posteriormente indicar cuantas de estas dimensiones son consideradas de manera simultánea en la definición. Dependiendo de ello, se tendrían dimensiones unidimensionales, bidimensionales, etc. Bajo esta consideración, de la revisión de la literatura se identifican cinco criterios o dimensiones: 99

* Causal: cuando se incluye el origen de la inundación. * Espacial: cuando se hace referencia a un espacio geográfico para identificar el origen, extensión o zona afectada. * Temporal: cuando se consideran elementos de duración y tiempo. * Magnitud: cuando se incluyen criterios que permiten cuantificar la importancia de la inundación. * Impacto: cuando se considera el daño ocasionado. La revisión de la literatura permitió identificar clasificaciones en su mayoría unidimensionales ya que sólo incluyen algunas de las dimensiones indicadas y muy pocas bidimensionales. En este sentido, es conveniente valorar la conveniencia de una tipología que incluya las dimensiones que son complementaras en aras de contar con una tipología más amplia y estandarizada. En la Tabla 3, se incluye el marco referencial propuesto con las clasificaciones revisadas y el autor correspondiente. 2.2. Daños provocados por las inundaciones

En este apartado se establece un cuarto elemento del marco de referencia que será empleado posteriormente para la evaluación de los daños ocasionado por las inundaciones a la población en general. Toda clase de perjuicio causado por una inundación abarca un amplio rango de efectos nocivos no sólo en los humanos, su salud y sus pertenencias sino también en la infraestructura pública, herencia cultural, sistemas ecológicos, producción industrial y fuerza competitiva en la economía afectada (Messner y Meyer, 2005). Aunque la terminología difiere ocasionalmente, los daños causados por inundación son normalmente categorizados en daños directos e indirectos, y en segundo lugar, daños tangibles e intangibles. (Messner et al, 2007). * Daños directos: todo tipo de perjuicio que se relaciona con el contacto físico inmediato del agua de inundación con las personas, propiedades y el medio ambiente. Incluye daño a edificios, bienes económicos, diques, pérdida de cultivos y ganado, pérdidas humanas, impactos inmediatos a la salud, contaminación de sistemas ecológicos. * Daños indirectos: ocurren como consecuencia de la inundación y la interrupción de actividades económicas y sociales. Pérdida de producción 100

económica debido a instalaciones destruidas, falta de suministro de energía y telecomunicaciones, interrupción de suministro de bienes. Pérdida de tiempo y beneficios debido a la interrupción en el tránsito vehicular. Perturbaciones en los mercados (aumento de precios de alimentos). * Daños tangibles: daños que pueden ser fácilmente especificados en términos monetarios. Daños a bienes, pérdida en la producción (Messner et al, 2007). Incluye daño físico a propiedades y bienes, e impactos a la salud debido a la inundación. Estos costos pueden ser estimados utilizando datos de mercado (RPA/FHRC, 2004). * Daños intangibles: toda clase de bienes y servicios en los que no existe un mercado para realizar transacciones, por lo que resulta más complicado valorarlos en términos monetarios como son fallecimientos, efectos a la salud, daños a bienes ecológicos (Messner et al, 2007). Se incluyen en esta categoría impactos a la salud relacionados con estrés, pérdida o daño de bienes irremplazables. Se manifiestan como la pérdida de utilidad debido a restricción de actividades, dolor y sufrimiento, ansiedad sobre el futuro y preocupación. Estos costos no están reflejados en mercados, por lo que no se pueden estimar directamente con datos de éstos (RPA/FHRC, 2004).

101

Tabla 2. Definiciones teórico-conceptuales y funcionales-operacionales de inundación

Teórico/conceptual Es definida como una cubierta temporal de la tierra por agua como consecuencia del escape de agua de sus límites normales o de fuertes precipitaciones. MRC (1997).

Desbordamiento de las aguas para fluir por fuera o por encima de sus cauces normales de otras masas de agua o acumulación de agua por falta de drenaje sobre áreas que normalmente no se encuentran sumergidas. GG (2010). Cuerpo de agua que ocupa una porción del terreno que, en condiciones normales, permanece por encima del nivel de los cuerpos de agua que lo rodean. El resultado implica posibles pérdidas de vida y daños en la infraestructura. UNESCO/ RAPCA (2010).

Cuerpo de agua que ocupa una porción del terreno que, en condiciones normales, permanece por encima del nivel de los cuerpos de agua que lo rodean. El resultado implica posibles pérdidas de vida y daños en la infraestructura. UNESCO/ RAPCA (2010).

Anegamiento temporal de terrenos que no están normalmente cubiertos por agua. Incluye las inundaciones ocasionadas por ríos, torrentes de montaña, corrientes de agua intermitentes y las inundaciones causadas por el mar en las zonas costeras. DOUE (2007).

Son eventos extraordinarios en los que se habla de un exceso de agua en la superficie y plantea serios riesgos cuando sus efectos se encuentran interrelacionados con el hombre o las actividades que desarrolla, produciendo afectaciones económicas, sociales y ambientales. (Paoli y Giacosa, 2003).

Acumulación de niveles extraordinarios de agua, sobre terrenos normalmente planos y de poca elevación con respecto al nivel medio de agua presente en los receptáculos naturales y artificiales circundantes a una región. CENAPRED (2010).

Efecto generado por el flujo de una corriente, cuando sobrepasa las condiciones que le son normales y alcanza niveles extraordinarios que no pueden ser controlados en los vasos naturales o artificiales que la contienen, lo cual deriva, ordinariamente, en daños que el agua desbordada ocasiona en zonas urbanas, tierras productivas y, en general en valles y sitios bajos. DGPCEM (2010).

Fuente: Elaboración propia.

102

Tabla 2. Definiciones teórico-conceptuales y funcionales-operacionales de inundación

Teórico/conceptual Cubrimiento temporal accidental del suelo por aguas, a consecuencia de desviación, desbordamiento o rotura de los muros de contención, de ríos, canales, lagos, presas, estanques, ductos y demás corrientes o depósitos de aguas naturales o artificiales. BGS (2010).

Funcional/Operacional Condición total o pasajera de inundación total o parcial de 2 o más acres de terreno normalmente seco, o de dos o más propiedades (al menos una de las cuales pertenece al tenedor de la póliza) del desbordamiento de aguas de tierra adentro de marea, acumulación poco usual o rápida de aguas superficiales de cualquier fuente, aluvión, o desprendimiento de terreno aledaño a la orilla de un lago o cuerpo similar de agua como resultado de erosión o desgaste causado por olas o corrientes de agua excediendo niveles críticos anticipados. NFIP (2002).

Condición general y temporera de inundación parcial o completa de dos o más acres de tierra normalmente seca o dos o más propiedades (de las cuales al menos una le pertenece al afectado). FEMA (2010).

Condición total o pasajera de inundación total o parcial en dos ó más acres de terreno normalmente seco, o de dos o más propiedades (al menos una de las cuales pertenece al tenedor de la póliza) del desbordamiento de aguas de tierra adentro o de marea, acumulación poco usual o rápida de aguas superficiales de cualquier fuente, aluvión, o desprendimiento de terreno aledaño a la orilla de un lago o cuerpo similar de agua como resultado de erosión o desgaste causado por olas o corrientes de agua excediendo niveles cíclicos anticipados. NAIC (2010).

La inusual y rápida acumulación o desplazamiento de agua originados por lluvias extraordinarias que por lo menos alcancen el 85% del máximo histórico de la zona de ocurrencia en los últimos diez años, medido en la estación meteorológica más cercana. ABA-Seguros (2010).

Fuente: Elaboración propia.

103

Tabla 3. Tipología de las inundaciones Dimensión

Clasificaciones Unidimensionales

Causal

Terrestres y Costeras (PAHO, 2010). Ribereñas y debidas a urbanización (BID, 2010). Fluviales, costeras, lacustres, lagos glaciares, locales (MRC, 1997). Por: Aguaceros invernales, tormentas convectivas de verano, tormentas convectivas frontales, deshielo, alcantarillas urbanas y mareas y crecidas del nivel del mar. (PenningRoswell y Peerbolte, 1994).

Espacial

Costeras, pluviales, fluviales, lacustres (SPCDF, 2010). Pluviales, fluviales, costeras y por mala operación de infraestructuras hidráulicas (INETER/COSUDE, 2005 y CENAPRED, 2010). Producidas por una creciente en el nivel del agua en un cauce, derivadas de la insuficiencia de obras construidas por el hombre e inundaciones urbanas. (GCh, 2010). Aisladas y generalizadas (Aparicio, 2003).

Temporal

Rápidas o dinámicas y lentas o estáticas (INETER/COSUDE, 2005; CENAPRED, 2010 y Magno y Correa, 2008).

Magnitud

De intensidad de lluvia: débil, moderada fuerte, muy fuerte y torrencial. (Aparicio, 2003). De intensidad: baja, media y alta (INETER/COSUDE, 2005). Aluviales y torrenciales (GV, 2010 y GEZV, 2010). Previsibles e Inesperadas (DCE, 2010).

Impacto

Ordinarias, extraordinarias y catastróficas (ASNET, 2010). Menores, moderadas, mayores e inundación record (Fulford, 2004 y BOM, 2010)Catastr. óficas, desastrosas, mayores y anuales (Gaviño, 2009).

Bidimensionales Magnitud +

Producidas por: lluvias de intensidad muy fuerte pero muy cortas, lluvias de intensidad

Temporalidad

fuerte o moderada y duración inferior a 72 horas, y lluvias de intensidad débil con valores muy fuertes pero muy cortos y locales y de una duración superior a 3 días (ASNET, 2010). Dinámicas y Estáticas (INETER/COSUDE, 2005).

Fuente: Elaboración propia.

104

3. Características y percepción del riesgo de inundación En esta sección se incluyen dos elementos adicionales de marco de referencia de inundaciones. Primeramente se identifican las características del riesgo para posteriormente establecer los estados de riesgo en las que se puede encontrar un individuo o una población determinada considerando su experiencia previa. Finalmente, ambos elementos son vinculados con los factores que inciden en el reforzamiento de un estado o la transición entre ellos. 3.1 Características del riesgo

La percepción de riesgo está caracterizada como un juicio intuitivo de individuos y poblaciones sobre el riesgo en un contexto de información limitada e incierta (Slovic, 2000 y Raaijmakers, Krywkow y van der Veen, 2008). Es el conocimiento o creencia de la seriedad de la amenaza de un extremo del medio ambiente, así como la probabilidad subjetiva de experimentar daños (Olczyk, 2004). En este contexto se identifican tres características del riesgo (Raaijmakers, Krywkow y van der Veen, 2008) aplicables a inundaciones: * Preocupación: Es el temor o miedo experimentado por el peligro que representa una inundación. * Conciencia: Conocimiento del riesgo al que se encuentra expuesto una persona. * Preparación: Control sobre el riesgo. La percepción de riesgo resulta de la relación entre las tres características mencionadas conforme a las relaciones establecidas en el modelo conceptual de la Figura 1. Este modelo indica un mayor nivel de conciencia conlleva un nivel de preocupación mayor, lo que trae como consecuencia un mayor nivel de preparación y que en sentido inverso una sociedad más preparada se encontrará menos preocupada a cerca del riesgo a la que está expuesta. Sin embargo, en el largo plazo, cuando se tiene consciencia de un nivel de preparación elevado, el nivel de preocupación se reduce lo que conllevará un nivel de conciencia menor ante la exposición al riesgo lo que nuevamente eleva la posibilidad que una población pueda sufrir algún tipo de daño.

105

3.2. Estados del riesgo de inundación

Los estados de riesgo descritos a continuación se proponen como una alternativa de clasificación con la finalidad de cubrir el universo de inundaciones que pueden presentarse en una zona geográfica determinada. Dichos estados, indicados esquemáticamente en la Figura 2, pueden conocerse a priori con la información cualitativa histórica relativa a: a) la frecuencia de ocurrencia, la altura, duración y velocidad, b) el nivel de preparación, preocupación y conciencia de la población. Ignorancia: En este estado, la población o los individuos que la conforman no están preocupados ni preparados para hacer frente a un episodio de emergencia principalmente porque no tienen conciencia del riesgo lo que a su vez está asociado a una falta de información. Predomina en una población que no ha experimentado previamente una inundación o ésta tiene una la frecuencia de aparición muy baja o sus periodos de retorno son muy amplios. Representa la situación de exposición a daños más elevada. Demanda de reducción de riesgo: Corresponde a un estado donde las personas o poblaciones están altamente conscientes y preocupadas por el riesgo a que están sujetos pero carecen de una preparación para hacer frente a la emergencia. Este estado, es común en poblaciones con antecedentes de inundaciones recurrentes y de magnitud elevada que no cuentan con sistemas adecuados de información, prevención, evacuación, albergues y cadenas de abastecimiento o aprovisionamiento. En estas condiciones la expectativa de daños a la población es elevada. Sensación de control: Es un estado similar al de demanda de reducción de riesgo pero en que la población cuenta con una preparación adecuada y sistemas de apoyo eficientes por lo que su nivel de preocupación es baja. Se presenta principalmente en poblaciones que han sufrido de manera recurrente inundaciones de magnitud importante pero que sin embargo los danos han sido aminorados por el grado de preparación e intervención. Sensación de seguridad: Este estado tiene lugar cuando la población o el individuo tiene un elevado nivel de conciencia del riesgo al que está expuesto y considera que está preparado (sin que sea el nivel de preparación más adecuado o elevado) para hacer frente a una posible emergencia por lo que su nivel de preocupación es bajo. Es típico en poblaciones en las que se presentan inundaciones recurrentes de baja magnitud y los daños no son 106

muy importantes. Es importante mencionar que el efecto de crisis indica que la conciencia de desastre aumenta durante e inmediatamente después de que ocurre, pero se disipa rápidamente. Inmediatamente después de una inundación, la gente sobreestima el riesgo por inundación (Shen 2010). Por otra parte existe la tendencia a la amnesia social; pensamos de forma optimista que no va a volver a suceder (Vallejo y Vélez 2009). Los estados de riesgo mencionados están asociados a una serie de factores que permiten la transición entre ellos y en su caso inciden en que sean reforzados o transformados. Por ejemplo, Una persona que tenga la propiedad de una casa se encontrará más preocupada, debido al miedo de perderla (Motoyoshi et al 2004). Desde el punto de vista de su preparación, una persona adoptará medidas de protección, y éstas están relacionadas con la edad de la misma, así como la participación en actividades de defensa civil y la cercanía de la vivienda a un cuerpo de agua (Miceli, Sotgiu y Settanni,2007; Saurí et al 2010). La falta de información respecto a medidas de prevención evita que la gente pueda prepararse ante un evento de inundación (Rico et al 2010). Las medidas de protección también se dan por parte del gobierno, a medida que éste brinde mayor confianza a la población, la preocupación de la gente será menor (Terpstra, T. y Gutteling, J. M. 2008). Con la finalidad de establecer de forma sistemática la relación entre los factores que inciden sobre el estado de riesgo es necesario establecer el vínculo entre estos últimos y los elementos que determinan la percepción del riesgo definido previamente. Este vínculo es importante ya que permite identificar que factor incide directamente en la característica del riesgo e indirectamente en el reforzamiento o transición de un estado de riesgo en el caso que se pretenda articular un conjunto de acciones o una política pública. En la tabla 4 se concreta este elemento adicional del marco de referencia a partir de los factores asociados a los estados de riesgo descrito anteriormente indicando que autor ha establecido la relación.

107

Figura 1. Elementos que intervienen en la percepción del riesgo.

Fuente: Elaboración propia con información de Raaijmakers, Krywkow y van der Veen, 2008.

Figura 2. Estados del riesgo en función de la frecuencia y magnitud de las inundaciones.

Fuente: Elaboración propia con información de Raaijmakers, Krywkow y van der Veen, 2008.

108

Tabla 4. Factores que intervienen en la percepción del riesgo. Factor

Característica de la

Autor

percepción del riesgo Implicación social de los ciudadanos

Conciencia

Saurí et al (2010).

Participación del gobierno en

Preocupación

Terpstra y Gutteling (2008).

Composición familiar.

Preocupación

Aguilar y Brenes (2008).

Miedo ante inundaciones.

Preparación

Plapp y Werner (2006),

mitigación de daños por inundación.

Motoyoshi et al (2004).

Participación en actividades de

Preparación

Miceli, Sotgiu y Settanni (2007).

Preparación

Rico et al (2010).

Alerta temprana.

Conciencia y preparación.

Shen (2010).

Medios de comunicación.

Conciencia y preparación.

protección civil

Conocimiento de medidas de protección.

Baan y Klijn (2004), Vallejo y Vélez (2009).

Grado de exposición

Conciencia y preparación.

Aguilar y Brenes (2008).

Nivel de información.

Conciencia y preparación.

Messner y Meyer (2005).

Nivel socioeconómico.

Conciencia y preparación.

Aguilar y Brenes (2008).

Propiedad de la vivienda.

Preocupación y preparación.

Motoyoshi et al (2004).

Fuente: Elaboración propia.

109

Tabla 4. Factores que intervienen en la percepción del riesgo. Factor

Característica de la

Autor

percepción del riesgo Edad.

Preocupación y preparación.

Miceli, Sotgiu y Settanni (2007).

Cercanía a un cuerpo de agua.

Conciencia, preocupación

Miceli, Sotgiu y Settanni (2007).

y preparación.

Experiencia previa en inundaciones.

Conciencia, preocupación

Aguilar y Brenes (2008),

y preparación.

Baan y Klijn (2004), Vallejo y Vélez (2009).

Fuente: Elaboración propia.

3.3. Diseño de un instrumento para colecta de información para el diagnóstico

El marco de referencia desarrollado en las secciones anteriores permite especificar los requerimientos que un instrumento estándar de colecta de información en campo debería aportar con la finalidad de elaborar un diagnóstico sobre el conocimiento, estado del riesgo, la experiencia y los daños que la población de un determinado lugar ha experimentado ante la presencia de inundaciones. Con dicho marco teórico y la realización de grupos focales y Delphi sobre la temática de inundaciones, se diseñó una cédula de encuesta compuesta de 18 preguntas dividas en seis secciones: a) Información general de la vivienda en la que se recaba: ubicación, niveles construidos, habitantes, grado de estudios del jefe de familia; b) Concepto de inundación en medios de información, se incluyen cinco preguntas relacionadas al concepto, el tiempo que sabe que habita en una zona de riesgo y el medio por el que ha recibido información sobre qué hacer en caso de una inundación, c) Experiencia previa de la inundación más severa, en esta sección se colecta la información relativa a la altura, duración y tiempo transcurrido en alcanzar la altura máxima de agua referido a la experiencia más severa del encuestado en la vivienda actual, d) Daños, en esta sección se colecta información relacionada a los daños tangibles e intangibles derivado de la inundación, e) percepción del riesgo, en esta sección 110

el encuestado puede indicar, a partir de su experiencia previa, la probabilidad con que un daño pudiera presentarse en su hogar. Este tipo de resultado permite determinar el estado de riesgo en que se encuentra el encuestado y su familia. Finalmente, e) medidas tomadas para evitar inundaciones futuras. En este trabajo se hace énfasis en los aspectos desarrollados en el marco teórico en particular a la definición de inundación, su caracterización a partir de altura, duración y velocidad, el estado de riesgo y los daños ocasionados. Definición de inundación y tipo de inundación Con la finalidad de establecer un lenguaje común entre los términos utilizados en el instrumento de colecta de información y el encuestado, es necesario definir el objeto de estudio de tal manera que este último entregue respuestas unívocas. En este sentido, es conveniente que el encuestado indique lo que entiende por inundación. Salvo contadas excepciones, las personas generalmente utilizan definiciones ostensivas por lo que se sugiere incluir respuestas cerradas como son: entrada de agua en la casa, presencia de agua en las vialidades, etc. No obstante es importante dejar una respuesta abierta para que el encuestado pueda incluir alguna otra referencia o definición adicional a las presentadas. En cuanto a la caracterización o dimensiones de la inundación, se sugiere incluir preguntas que tengan que ver con la cuantificación de estas dimensiones como son: altura o marca del agua dentro de la vivienda, tiempo en que esta altura fue alcanzada (velocidad de inundación), duración de la inundación. Debe tenerse especial cuidado en referir estas características a un sólo criterio situacional o referencial. Por ejemplo, la inundación histórica más importante, la más reciente, la del año anterior, etc. De esta manera, los resultados obtenidos pueden considerarse como homogéneos. La información colectada aportará los antecedentes de inundaciones previas así como elementos que pueden ser empleados para identificar el estado de riesgo en que se encuentra la población de la zona de estudio. Características del riesgo y daños a la población Es conveniente incluir preguntas que permitan identificar el estado de riesgo en que se encuentra la población encuestada. En cuanto al nivel de conciencia, preparación y preocupación. Para ello, es necesario conocer si la persona tiene conocimiento que habita en una zona de riesgo de inundación (conciencia) así como la fuente que le proporcionó esa información la cual puede ser por su nivel de estudios, por los medios de comunicación, por programas gubernamentales 111

entre otros. Posteriormente, se puede interrogar sobre la existencia de sistemas de reacción (preparación) con los que se ha hecho frente a emergencias anteriores entre los que se incluyen: rutas de evacuación, refugios, albergues. Enseguida puede procederse a elaborar preguntas que permitan conocer las medidas o acciones (preparación) que como individuo o comunidad ha tomado para aminorar los daños provocados por las inundaciones previas. Finalmente, con la finalidad de conocer el nivel de conciencia, se pueden elaborar un conjunto de preguntas relacionadas con la posibilidad que el encuestado o su familia pueda sufrir alguno de los tipos de daño que genera una inundación como son: daños materiales a la vivienda (tangibles directos), a sus pertenencias (tangibles e intangibles directos), daños a la salud (intangibles indirectos), imposibilidad para ir al trabajo (intangible indirecto) etc. En lo que se refiere al tipo de daño, es pertinente elaborar preguntas que permitan identificar los daños, tanto tangibles como intangibles, experimentados por las personas como resultado de la inundación. En este sentido, proponer un listado o preguntas explicitas de diferentes tipos de daños afín que el encuestado señale los que ha experimentado. Esta información también es útil para identificar la percepción y estado de riesgo que la población tiene, ya que el daño sufrido por las personas en una inundación previa puede afectar su percepción del riesgo y su nivel de preparación para futuros eventos. 4. Tres casos de estudio Tomando en consideración la tipología de inundaciones relacionadas al estado de riesgo descrito en la sección previa así como las variables para caracterizar una inundación (frecuencia, altura, duración y velocidad), se seleccionaron tres casos de estudio para la aplicación de las encuestas de diagnóstico (Tabla 5): Villahermosa, Tabasco considerado un sitio en estado de demanda de reducción del riesgo al ocurrir episodios de inundación recurrentes, altura y duración de inundación alta y una población con una conciencia y preocupación alta aunque no necesariamente se encuentra totalmente preparada. Santiaguito Coaxustenco es una localidad semiurbana en la que las inundaciones por el desbordamiento del arroyo local son frecuentes sin embargo, su altura, duración y velocidad son bajas por lo que la población se encuentra en un estado de sensación de seguridad. Finalmente, Angangueo, tiene una población en estado de ignorancia ya que tiene una preparación, preocupación y conciencia bajas debido a que las inundaciones son raras. Lo anterior se pudo constatar 112

en la inundación de 2010 la cual debido a la alta velocidad y al arrastre de materiales causó daños tangibles e intangibles importantes. Tabla 5. Características apriori de lugares de aplicación de encuestas Lugar de aplicación

Villahermosa, Tabasco

Santiaguito C,

Angangueo, Michoacán

Estado México

Frecuencia

Recurrente

No recurrente

Altura

Alta

Baja

Media

Duración

Alta

Baja

Velocidad

Media

Baja

Alta

Preparación

Baja

Alta

Baja

Preocupación

Alta

Baja

Conciencia

Alta

Baja

Demanda de reducción

Sensación de seguridad

Ignorancia

1.52

1.53

2007

2010

Estado de riesgo

del riesgo

Tirante máximo en la inundación más severa (m) Año de la inundación más severa Fuente: Elaboración propia. 1 Fuente: Ramírez, A. (2009).

2 Fuente: Atlas de Inundaciones del Estado de México (2007). 3 Fuente: El Sol de Morelia (2010).

113

En las tablas 6 y 7 se muestran la síntesis de resultados obtenidos al aplicar una muestra de 50 encuestas para Angangueo y Santiaguito y 125 encuestas para Villahermosa. El cuestionario fue aplicado mediante entrevista directa con el jefe de familia de cada hogar seleccionado de forma aleatoria. Las entrevistas se realizaron durante el mes de agosto de 2010 en el área afectada por cada una de las inundaciones. Los resultados más relevantes se presentan a continuación. La vivienda típica de la muestra corresponde a una construcción de entre 1 y dos niveles con 4 piezas en la que viven 4.3 personas en promedio. Santiaguito y Angangueo presentan un perfil típico de localidad semiurbana en términos del número de piezas y habitantes por hogar a diferencia de Villahermosa que tiene un perfil más urbano. El concepto social de inundación, en los tres casos, corresponde a una definición ostensiva referida principalmente al hecho que el agua entre a la vivienda (65.9%) y los daños tangibles directos ocasionados (14.8%). El conocimiento de que la vivienda se encuentra en una zona de riesgo es un elemento determinante de la frecuencia de ocurrencia del fenómeno y del conocimiento del estado de riesgo. En este sentido, se puede corroborar que en Villahermosa la frecuencia de ocurrencia es alta ya que tres de cuatro personas indica saber que su vivienda se ubica en una zona de riesgo, en Santiaguito la frecuencia es mediana con la mitad de los encuestados que sabe que se localiza en una zona de riesgo. Finalmente, en Angangueo claramente se encuentra en una situación de ignorancia ya que sólo el 2% de los hogares encuestados indicaron saber que estaban en una zona de riesgo. En términos generales, se puede constatar que la población no está informada sobre qué hacer en caso de una inundación. A juzgar por el medio informativo fuente sólo el 60% lo sabría para los tres sitios siendo el caso de menor información el de Angangueo con tal sólo una de cuatro personas. Por otra parte, se puede verificar que al respecto el medio de mayor penetración para tal fin en orden de importancia serían: televisión (30%), periódico (11%) y las juntas vecinales (3%). En cuanto a las características de la inundación más severa en términos de altura, velocidad y duración, se puede diferenciar claramente que las de mayor 114

altura ocurren en Villahermosa ya que el 95% de los encuestados declara que ha rebasado la altura del refrigerador teniendo un máximo a 4 metros. En el caso de Santiaguito, las alturas típicas pueden llegar hasta la base de la mesa (70% de los casos) en tanto que en Angangueo alcanzó en la mayoría de los hogares encuestados la base de la mesa (90% de los casos). En de notar que en esta caso la mayoría de los encuestados entendió claramente las referencias ostensivas de la altura de la inundación. En términos de tiempo que transcurre para alcanzar la altura máxima de inundación, empleado como una medida de velocidad, se tiene que la inundación de Angangueo fue la más rápida ya que el 66% de los encuestados indica que la altura máxima se alcanzó en minutos, en tanto que en Villahermosa, la velocidad de inundación es menor, ya que tomó de minutos (50%) a horas (39.2%) y en Santiaguito la inundación típica tarda horas en llegar a su altura máxima (52%). En relación a la duración, los eventos más prologados son los de Villahermosa ya que toman de semanas (54.2%) a meses (23.3%), lo sigue en estos términos Santiaguito que duran de minuto (22%) a horas (52%) y finalmente Angangueo con tiempos que van de minutos (65.9%) a horas (22.7%). Los datos indicados permiten no sólo caracterizar las inundaciones típicas de los tres sitios de estudio sino también complementar la información para determinar el estado de riesgo de la población. En relación a los daños generados por las inundaciones se puede verificar que la población los distingue claramente. En términos de daños tangibles directos se puede constatar que estos son más importantes en Villahermosa ya que más de 3 de cuatro viviendas encuestadas declaran que sufrieron afectaciones a los muebles, electrodomésticos y automóvil sufriendo en más de la mitad de los casos la pérdida total. Angangueo, por su parte, registra afectaciones con pérdida total a muebles, electrodomésticos, automóviles cerca de un tercio de los encuestados. Finalmente, en Santiaguito este tipo de daño es menos importante ya que alrededor de 1 de cada 5 personas son afectadas. En cuanto a los daños tangibles indirectos, la población más afectada fue Angangueo ya que el porcentaje de personas que declara alguno de estos tipos de daños es el más alto para los tres casos estudiados resaltando de entre ellos la inhabilitación de su lugar de trabajo y las calles bloqueadas. En segundo lugar, de daños de este tipo se encuentra Villahermosa y mucho menor medida Santiaguito en donde las afectaciones tienen que ver con las calles bloqueadas a la circulación y la imposibilidad de salir del domicilio. Los daños intangibles indirectos son menos percibidos por los encuestados de Santiaguito y Villahermosa ya 65.6% 115

y 81.8% de los encuestados declararon no haber sufrido ningún síntoma fisiológico como consecuencia de la inundación contrariamente a Angangueo en el que sólo una de cuatro personas no reportó síntoma alguno. Es posible que el efecto de inmediatez, la frecuencia de ocurrencia y los impactos generados jueguen un papel relevante en las respuestas obtenidas considerando que en Angangueo la inundación no es recurrente y las encuestas se aplicaron pocas semanas después de haber ocurrido por lo que las personas habían vivido recientemente las consecuencias del evento. Los síntomas fisiológicos y su relación con las daños ocasionados por ansiedad son tratados y caracterizados de forma más detallada en Sanchez et al, 2011. Respecto a la percepción de riesgo ante inundaciones futuras, se puede constatar que la población de Angangueo se encuentra en un riesgo muy alto debido a la poca conciencia y propensidad a prepararse para un evento posterior. En efecto, más de tres de cada cuatro entrevistados considera que es nada o poco probable que vuelvan a vivir un episodio de inundación y por lo tanto no sufran daños en su hogar o pertenencias (84%). Lo opuesto sucede en Villahermosa, ya que más de la mitad de los encuestados indica que es moderadamente y muy probable que ocurra otra inundación y que en consecuencia sufran daños en su hogar (75%), a sus pertenencias (70%) o incluso puedan tener familiares heridos (74%). Por su parte, Santiaguito se encuentra en una situación parecida a Angangueo, aunque con menor intensidad, ya que en esta localidad la mitad de la población considera que es poco o nada probable que sufra una inundación con un nivel similar en cuanto a la probabilidad de los daños considerados en el cuestionario. Estos resultados son consistentes con las medidas individuales que la población toma en forma individual para protegerse de futuras inundaciones. En Vllahermosa y Santiguito más del 75% de los encuestados declara que no tomará ninguna medida un porcentaje muy superior a Angangueo (45.8%) cuyos encuestados indican que utilizarán costales para prevenirse (41.7%).

116

Tabla 6. Resultados relativos a vivienda, definición y características de la inundación A) Información de

Santiaguito

Angangueo

Villahermosa

3 casos

la vivienda Niveles

1.59 (0.49)

1.44 (0.5)

1.46 (0.53)

1.48 (0.52)

Habitaciones

4.7 (1.8)

4.7 (2.5)

4.08 (2.3)

4.35 (2.2)

Habitantes

6.07 (3.0)

5.62 (3.3)

4.67 (2.5)

5.18 (2.9)

B.1) Definición inundación Agua en casa (%)

75.9

75.6

58.5

65.9

Agua en calles (%)

9.3

2.2

10.8

8.7

Daños muebles (%)

7.4

16.1

14.8

No poder salir (%)

3.7

2.2

1.3

Desbordamiento

6.9

3.9

3.7

7.7

5.4

del río (%) Otras (%)

B.2) Vivienda y zona de riesgo Lo sabe (%)

54.5

77.5

44.7

¿Desde cuando lo

21.75 (17.4)

45 (0)*

26.85 (20)

25.97 (19.6)

Ninguno (%)

77.3

23.3

41.1

Televisión (%)

20.5

39.2

29.9

Periódicos (%)

2.3

17.5

11.2

Juntas vecinales (%)

1.7

3.3

Radio (%)

2.5

1.4

Otras (%)

15.8

13.1

sabe (años)?

B.3) ¿Medio que informa que hacer?

117

Tabla 6. Resultados relativos a vivienda, definición y características de la inundación C.1) Altura inundación

Santiaguito

Angangueo

Villahermosa

3 casos

más severa No entró

11.4

1.7

8.4

Patas de los muebles

36.4

12.6

Base de la silla

0.8

9.4

Base de la mesa

22.7

2.5

8.4

Refrigerador

2.3

17.5

10.8

Primer piso

2.3

67.5

De 2.5 a 4 metros

7.5

No entró

11.4

1.7

8.4

Minutos

65.9

46.7

Horas

22.7

39.2

38.8

Días a semanas

9.2

6.1

No entró

11.4

1.7

8.4

Minutos

4.6

1.4

Horas

47.7

5.8

15.4

Días

31.8

27.6

Semanas

4.6

54.2

32.7

Meses

23.3

14.5

C.2) Tiempo para altura máxima

C.3) Duración

118

Tabla 7. Resultados relativos a daños, percepción del riesgo y medidas para inundaciones. D.1) Daños tangibles

Santiaguito

Angangueo

Villahermosa

3 casos

Daños en muebles

27.3

92.5

65.9

Daños en electrodomésticos

13.6

90.8

60.3

Daños en el automóvil

11.4

88.3

57.5

directos

Pérdida total

4.5

41.6

Daños en la casa

4.5

13.3

10.3

Ningún daño

0.9

Lugar de trabajo inhabilitado

18.2

72.5

61.2

Calles bloqueadas

40.9

36.7

Sistema de transporte inoperante

29.5

23.3

24.8

No pudo salir de su casa

38.6

13.1

Problemas de salud

9.1

11.7

Ninguna afectación

31.8

10.3

Ningún síntoma

81.8

65.8

60.3

Palpitaciones

11.4

14.5

Boca seca

9.1

10.8

20.6

Visión borrosa

2.3

4.2

Insomnio

11.7

17.3

Dolores musculares

10.8

13.1

Zumbido de oídos

3.7

Desmayos

1.7

0.9

Sensación de ahogo

0.5

D.2) Daños tangibles indirectos

D.3) Daños intangibles (fisiológicos)

119

Tabla 7. Resultados relativos a daños, percepción del riesgo y medidas para inundaciones. E.1) Sufrir una inundación (%)

Santiaguito

Angangueo

Villahermosa

3 casos

Nada probable

13.6

8.3

25.3

Poco probable

34.1

8.3

21.5

Moderadamente probable

38.6

29.9

Muy probable

13.6

48.3

23.3

Nada probable

34.1

9.2

36.4

Poco probable

27.3

16.7

20.6

Moderadamente probable

36.4

29.2

25.8

Muy probable

2.3

17.1

Nada probable

40.9

12.5

39.8

E.2) Daños en su hogar (%)

E.3) Daños a sus pertenencias (%) Poco probable

18.2

17.5

17.9

Moderadamente probable

38.6

30.8

27.2

Muy probable

2.3

39.2

15.1

45.5

13.3

40.3

E.4) Familiares heridos (%) Nada probable Poco probable

31.8

14.2

Moderadamente probable

20.5

49.2

29.2

Muy probable

2.3

23.3

10.5

F) Medidas para evitar inundación Ninguna

45.8

69.9

66.5

Costales

41.7

18.7

20.8

Otras

10.4

0.8

Elevar muebles

5.7

3.2

Tablas

3.3

2.7

Bardas

2.1

1.6

1.8

120

5. Comentarios finales Las tendencias relativas a la frecuencia e intensidad de las inundaciones han generados una preocupación social y gubernamental respecto a contar con los mecanismos y sistemas de prevención, preparación, mitigación, reacción, recuperación y protección de las zonas y agentes económicos vulnerables. Estos sistemas deben ser concebidos, diseñados e implementados acorde con las necesidades y expectativas de la población. Este condicionante plantea un desafío mayor que consiste en resolver un problema multidimensional a través de la especialización técnica lo que conlleva a realizar un trabajo multidisciplinario en la que generalmente no existe un marco teórico ni de referencia común. Para solventar esta carencia y sentar las bases para la búsqueda de soluciones a la problemática planteada, es necesario construir dicho marco de referencia. En este trabajo se desarrollan, a partir de la revisión de la literatura y de un estudio empírico en la población afectada, cinco componentes de dicho marco con la finalidad de contar con elementos que permitan: a) identificar el concepto y percepción que tiene la población de general de las inundaciones, b) clasificarlas, c) identificar el estado de riesgo en que se encuentran y d) conocer la percepción del riesgo y los medidas que toman para hacer frente a este tipo de emergencias. La información colectada con el instrumento de campo en las direcciones referidas puede ser utilizada no sólo para orientar políticas públicas de prevención y reacción eficientes en favor de los agentes económicos vulnerables sino también como insumos para desarrollar las herramientas de modelación que permitan evaluar diferentes alternativas para el diseño de sistemas de prevención y reacción como por ejemplo: a) identificar las áreas más convenientes para la ubicación de albergues dentro de una zona de riesgo y a la vez definir la localización de centros de distribución de tal manera que se garantice un determinado nivel de servicio a la población y finalmente, determinar los efectos de diversas políticas de abastecimiento con la finalidad de identificar aquella que garantice la continuidad en el suministro de alimentos y medicinas y una determinada calidad de servicio. b) selección de las rutas de evacuación y localización de albergues a partir de la inclusión de los criterios de nivel de seguridad, nivel de confiabilidad y eficiencia (menor tiempo de evacuación) o c) Analizar y caracterizar los procesos de decisión de las población en riesgo o potencialmente afectada ante un escenario de evento extremo de inundación con la finalidad de estimar la demanda tanto en las rutas de evacuación como en los albergues y por otro lado, determinar las características 121

que ambos elementos deben poseer para alcanzar un determinado nivel de eficiencia en la implementación de las políticas de prevención y reacción ante eventos extremos. 6. Referencias ABA-Seguros (2010), “Fenómenos Hidro-meteorológicos”, http://www.abaseguros.com/Recursos/PDFS/fenomeno.pdf, 21 de Noviembre de 2010. Aguilar, Maricarmen y Gabriela Brenes (2008), “La percepción de riesgo como herramienta para la gestión del riesgo. Aportes para la cogestión comunitaria. Caso de la Comunidad de Sixaola. Limón, Costa Rica”, IX Congreso Internacional de Psicología Social de la Liberación, Universidad de la Tierra, México, 2008. Aparicio, José (2003), “Lluvias e Inundaciones”, Asociación Internacional de Gestores de Emergencias, http://www.iaem.es/GuiasRiesgos/Lluviaseinundaciones.pdf, 19 de Noviembre de 2010. Baan, Paul y Frans Klijn (2004), “Flood risk perception and implications for flood risk management in the Netherlands”, International Journal of River Basin Management, 2, 2, Taylor & Francis Group, London. pp. 113 — 122. Baker, Earl (1991), “Hurricane evacuation behavior”, International Journal of Mass Emergencies and Disasters, Research Committee on Sociology of Disasters RC39, Florida, pp. 287–310. Banco Interamericano de Desarrollo (BID) (2010), “Curso Técnico en Gestión Integrada de Recursos Hídricos”, WEB-IDBdocs, http://idbdocs.iadb.org/wsdocs/getdocument.aspx?docnum=1015063, 19 de Noviembre de 2010. Banorte Generalli Seguros (BGS) (2010), “Endoso de inundación”, Banorte Generalli Seguros, http://www.banorte-generali.com.mx/seguros/ doc%5CProductos%20Individuales%5CINCENDIO%5CEndoso%20de%20 Inundaci%C3%B3n.pdf, 21 de Noviembre de 2010. Bitrán, Daniel (2001), “Características del impacto socioeconómico de los principales desastres ocurridos en México en el período 1980 – 1999”, Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED), México. 122

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CAPÍTULO V METODOLOGÍA PARA LA UBICACIÓN DE ALBERGUES, CENTROS DE DISTRIBUCIÓN Y DETERMINACIÓN DE LA POLÍTICA DE ABASTECIMIENTO INICIAL EN INUNDACIONES EN MÉXICO Juan Gaytán Iniestra1 • Oscar Rodriguez Espíndola1

* * * * Introducción A nivel mundial, las inundaciones son sinónimo de daños humanos y materiales. En los últimos años, las condiciones ambientales han derivado en un gran número de inundaciones en diversos países y México no se ha visto exento de esta situación. La cantidad de eventos acontecidos en México es alarmante. La ubicación geográfica del país, entre el océano Pacífico y el Golfo de México, derivan en una gran tendencia a las inundaciones y a un estado de peligro constante en diversas zonas. De acuerdo con el director general adjunto de ordenación del territorio de la Secretaría de Desarrollo Social (SEDESOL), Juan Zentella, 34.4% de la población total a nivel nacional se encuentra expuesta a ciclones tropicales por la ubicación geográfica del país; 33.2% de la población es

1 Facultad de Ingeniería de la UAEM. 131

susceptible a inundación; el 70% del territorio nacional se ve afectado porque es el paso natural de los ciclones (Zentella, 2010). Acorde con cifras de la Asociación Mexicana de Instituciones de Seguros, entre los diez desastres más costosos en México se encuentran las inundaciones de Tabasco en 2007, representando el segundo desastre más costoso con cifras alrededor de 700 millones de dólares (Asociación Mexicana de Instituciones de Seguros, 2007; citado en CNN EXPANSIÓN, 2007), demostrando el impacto que las inundaciones han representado para México. Es de resaltar que hasta donde sabemos el Sistema Nacional de Protección Civil no cuenta con herramientas específicas para prevenir los daños a la población frente a inundaciones. La ubicación de albergues se lleva a cabo mediante la apertura de todas las instalaciones en zonas no inundables, sin atender si la población conoce o no conoce su destino y operando con sobrecupo en algunas instalaciones y de poca a nula ocupación en otras. Los centros de distribución de ayuda son establecidos a través del uso de instalaciones de DICONSA sin importar su ubicación y el pre–posicionamiento de bienes se lleva a cabo en almacenes regionales estableciendo la cantidad a ser adquirida y almacenada en base a presupuesto y/o experiencia. Las situaciones anteriores plantean áreas de oportunidad entre los académicos para diseñar esquemas que apoyen a las autoridades a realizar una planeación más efectiva para hacer frente a inundaciones. Dentro del ámbito académico, la literatura sugiere que no se le ha dado la suficiente atención a la etapa de preparación para desastres. Recientemente, Altay y Green (2006) llevaron a cabo una revisión de la literatura acerca de la gestión de las operaciones en desastres, donde analizaron los enfoques de los trabajos publicados en diversas revistas. En la Tabla 1 se muestra un fragmento de sus resultados, nótese que la fase de preparación es la segunda menos atendida de las 4 etapas de la administración completa de la emergencia (Drabek y Hoetmer, 1991), únicamente por encima de la etapa de recuperación. El objetivo del presente trabajo es proponer una metodología que permita determinar la ubicación de albergues, centros de distribución y la política de abastecimiento inicial para el caso de inundaciones en México. La metodología consta de 2 fases: en la primera se utiliza un sistema de información geográfica 132

(SIG) del cual se obtienen los mapas de inundaciones y la ubicación de instalaciones candidatas. En la segunda fase se construye un modelo de optimización bi-criterio, que identifica los mejores centros y albergues en función de los criterios costo y flujo-distancia. Se hace uso del método de los pesos para obtener la frontera de eficiencia y el decisor elije la solución acorde a elementos adicionales tales como su función de utilidad. Tabla 1. Porcentaje de trabajos publicados relacionados a las 4 fases operacionales de un desastre. Etapa

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Artículos relacionados

Artículos con influencia

las revistas

con la Investigación

principal de Investigación

de Operaciones

Mitigación

44.0

48.1

45.2

Preparación

21.1

19.5

19.0

Respuesta

23.9

26.0

33.3

Recuperación

11.0

6.4

2.5

Fuente: Elaboración propia con información de Altay y Green (2006).

Trabajos previos Diferentes enfoques se han utilizado para abordar los problemas relacionados a la logística de emergencias, incluyéndose sistemas de información geográfica y modelos de optimización. En esta sección se presentan los trabajos más relevantes encontrados que abordan la problemática descrita. Entre los trabajos que utilizan modelos de optimización se encuentra Kongsomsaksakul et al. (2005), donde los autores establecen un método que incluye el comportamiento de las personas como una variable a evaluar y considera restricciones de capacidad. Se trata de un modelo de optimización bi-nivel, donde en el nivel superior se aplica un modelo de localización para determinar el número y ubicación de albergues, buscando minimizar el tiempo de evacuación; y 133

en el nivel inferior se introduce un modelo de distribución y asignación, que considera el comportamiento de los evacuados. Se utiliza un algoritmo genético para resolver el problema y el método se aplica en Utah para comprobar su utilidad. Onur y Zabinsky (2010) proponen un modelo de optimización estocástica basado en escenarios que consiste en 2 etapas: en la primera se usa programación estocástica para reducir los costos de operación de los almacenes combinados con el valor esperado de los costos de transporte resultantes de la segunda etapa, considerando la disponibilidad de medicamentos y las capacidades de los almacenes, determinando que almacén es elegido para operar y su nivel de inventario. En la segunda etapa se minimiza el tiempo de transporte de los medicamentos bajo restricciones de capacidad, de que el desastre natural que se presente y de la asignación de los vehículos, se aplica el modelo a las condiciones de la ciudad de Seattle. En lo que respecta a los artículos orientados al uso de SIG, Prathumchai y Samarakoon (2005) diseñaron un método para la ubicación de albergues con el apoyo de SIG aplicado en Bangladesh, a través de la generación de un mapa de superficie de costos, que es un mapa de “dificultad” de uso del lugar, donde se pondera el valor de factores, profundidad de la inundación, densidad de la superficie de la carretera, accesibilidad a la carretera y pendiente; para sobreponer la capa de estos costos con el mapa de riesgo generado a partir de la altitud de las zonas, desestimando albergues posibles que atiendan a menos de un número de personas determinado y estableciendo los albergues a utilizar. También existen artículos que han considerado la idea de utilizar un modelo de optimización y un SIG. Almeida et al. (2009) construyen un modelo con múltiples objetivos para la determinación del número de albergues a utilizar, su ubicación, así como la ruta más adecuada para la evacuación. Se considera el número de albergues como una restricción en el modelo de optimización y se resuelve buscando minimizar el riesgo del camino a utilizar, el riesgo para las personas de estar en el albergue, la distancia para llegar al albergue y el tiempo de evacuación. Del modelo se obtienen distintas soluciones no dominadas, de las cuales los tomadores de decisión pueden establecer sus prioridades entre los objetivos y comparar los escenarios con ayuda de un SIG, calculando distancias entre la solución obtenida y la solución ideal. Se resuelve el problema a través de la incorporación de un algoritmo heurístico al módulo SIGUrb.

134

Chang et al. (2007) buscan generar un plan de distribución de equipo de rescate frente a inundaciones y además establecer la ubicación de los centros de distribución locales. Para lograr lo anterior utilizan un SIG para determinar la demanda de equipo de rescate y utilizan 2 modelos de programación estocástica, el primero buscando agrupar las zonas a través de la minimización de la distancia de envío de equipo de rescate y el segundo localizando los centros de distribución locales y llevando a cabo la asignación de los recursos a cada uno de los centros de distribución locales en base a minimizar costos. Se puede concluir que, si bien existe una gran variedad de enfoques orientados a la solución del problema de ubicación de instalaciones de emergencia, existe un cuerpo muy escaso de trabajos que adopten el uso de la optimización y de sistemas de información geográfica en conjunto. Como resultado, se busca explotar las ventajas de un SIG alimentando a un modelo de optimización para solucionar el problema descrito. Además, dentro de la literatura no se ha encontrado algún modelo desarrollado dentro de México para la ubicación de instalaciones de emergencia y la determinación de la política de abastecimiento inicial de manera simultánea, fuera de lo practicado por la Secretaría de Defensa Nacional, por lo cual existe una necesidad clara de diseñar un modelo que sea generado con base en las características del país para que pueda ser utilizado en casos de emergencia. Metodología propuesta En esta parte se desarrolla una metodología que permite reaccionar en situaciones de emergencia en lo que respecta a la ubicación de albergues, centros de distribución y la determinación de la política de distribución inicial, a través del uso de 2 métodos: * Método de elección de albergues y centros de distribución candidatos. En esta parte se lleva a cabo un análisis geográfico que permite determinar albergues y centros de distribución candidatos que no se encuentren en zona inundable, además de establecer el nivel de peligro asociado a las zonas de demanda y determinar la matriz de accesibilidad entre instalaciones. * Modelo de optimización. Se establece un modelo de optimización que determina la ubicación de albergues, centros de distribución y la política de abastecimiento inicial de bienes de apoyo a la población, a través de la minimización de los criterios costo y flujo-distancia. El modelo considera 135

las zonas afectadas y la población evacuada para diferentes tirantes de agua y determina el mejor albergue que debe serguir la población atendiendo al tiempo y distancia. La distribución considera las unidades de distribución manejadas por el FONDEN y el presupuesto asignado para esos fines. La metodología para la elección de albergues, centros de distribución y la determinación de la política de abastecimiento inicial en una zona considera los siguientes elementos: * Realización de un inventario de instalaciones elegibles * Determinación de los escenarios * Método de elección de albergues y centros de distribución candidatos * Formulación del modelo de optimización * Solución del modelo de optimización * Validación de la solución Realización de un Inventario de instalaciones elegibles

El primer paso para poder determinar los albergues y los centros de distribución a utilizar tras un desastre radica en determinar las instalaciones que pueden ser utilizadas con esos fines. Se cuenta con 3 opciones: i) construir instalaciones para servir como albergues o centros de distribución, ii) utilizar instalaciones existentes para habilitarlas como albergues o centros de distribución y iii) colocar instalaciones móviles para utilizarlas para albergar personas o insumos. Se debe insistir que en el caso del presente trabajo, se busca generar un modelo que sea aplicable a las condiciones de México, por lo que se consideran instalaciones públicas que se encuentren disponibles en la zona afectada. Determinación de los escenarios

La metodología propuesta en el presente trabajo se encuentra basada en un análisis por escenarios, por lo cual la elección de los mismos representa un tema muy importante para la aplicación. Un escenario representa una situación que resulta relevante analizar a detalle para poder establecer una planeación adecuada con base en su posibilidad de ocurrencia, o a la gravedad del evento. El escenario se va a plantear con base en la altura del tirante de agua 136

para generar el mapa de inundación, derivando en diferentes condiciones de conectividad, instalaciones candidatas y demanda. Hay que mencionar que las láminas de agua manejadas en los escenarios resultan de información histórica o de un modelo hidrológico. A través del tiempo se han utilizado distintos modelos para el análisis de inundaciones, como el Dam Break Flood Forecasting Model, Dynamic Wave Operational, Flood Wave Routing Model, HEC-Ras, entre otros (Díaz y Vega, 2001). Método de elección de albergues y centros de distribución potenciales

La herramienta a utilizar para poder llevar a cabo la selección de albergues y centros de distribución potenciales con base en consideraciones de peligro de inundación es el sistema de información geográfica tipo raster IDRISI, con el cual se llevará a cabo todo el procedimiento. El procedimiento descrito hasta la generación del mapa de las zonas inundadas es una adaptación del procedimiento expuesto por Martin (1993), complementado con álgebra de mapas para obtener los resultados esperados en el trabajo. Capas requeridas

Inicialmente, los datos necesarios para llevar a cabo la aplicación se enlistan a continuación: * Modelo digital de elevación. Se trata de una imagen raster de la zona de estudio que, dentro de sus atributos, representa la altitud de cada uno de los pixeles que forman la zona. * Traza urbana del lugar de estudio con la zonificación elegida. Se requiere contar con la traza urbana de la zona de estudio para poder identificar la ubicación de cada una de las instalaciones candidatas y la zonificación elegida por el usuario. * Listado de lugares candidatos, sus ubicaciones y capacidades. Se necesita tener el listado de los albergues y centros de distribución candidatos que van a ser evaluados durante el procedimiento, así como su ubicación para poder identificarla en el mapa. * Vías de comunicación. Para poder evaluar el estado de cada una de las vías de comunicación tras el escenario de inundación, resulta útil contar con la red de vías de comunicación terrestre para poder incluirlo en el análisis. 137

Procedimiento de aplicación

Generación del layer de las instalaciones: El usuario abrirá el modelo de altitud, sobrepondrá el layer de la traza urbana y, con la lista de los albergues y su ubicación en mano, hará clic en el comando Digitize, seleccionando el nombre del layer de los albergues y eligiendo una imagen tipo punto. Con esto, el usuario procederá a seleccionar la ubicación de todos los albergues candidatos y al terminar guardará la imagen. De manera análoga, se repetirá el procedimiento para los centros de distribución. En el caso de contar con una capa desarrollada en otro paquete, únicamente es necesario importarlo a IDRISI. Determinación del nivel de referencia: El usuario usará el módulo initial, estableciendo como entrada el modelo de altitud y se elegirá en el campo de valor inicial la altitud (en el punto más bajo de la zona urbana) de la zona de estudio. De esta manera, se usará el comando overlay, seleccionando la operación de resta para sustraer la imagen creada con el initial al modelo de altitud, colocando el mapa resultante en una “situación base”. Generación del mapa de inundación inicial: En éste punto, el usuario repetirá el paso anterior creando una imagen, a partir de la situación base, con el módulo initial. Entonces el usuario introducirá como valor la altura del tirante de agua de la inundación que quiere evaluar y aplicará el módulo overlay para sustraer la inundación de la situación base. Finalmente, se convertirá el mapa resultante a través del módulo reclass, haciendo que todos los valores menores o iguales a cero se reclasifiquen en un valor de cero y que la zona sin inundar quede con un valor de uno. Con esto se genera un mapa de inundación inicial en base al tirante establecido. Corrección del mapa de inundación inicial: Para llevar a cabo esto, se introduce el mapa resultante y se aplica el módulo group. El objetivo de utilizar este módulo es revisar, para cada zona inundada, si dos zonas se encuentran separadas por pocos pixeles. En caso de que sí, conecta ambas zonas. De esta manera, el usuario elegirá el comando group, con la imagen que va utilizando y obtendrá una imagen groups corregida. Nuevamente se aplicará el módulo reclass, dejando los valores menores a uno en cero y la zona sin inundar en uno. Generación de los layers de instalaciones candidatas: El usuario tomará la imagen creada de los albergues en formato raster y, utilizando el módulo overlay, 138

multiplicará la imagen de los albergues con la imagen obtenida a través del procedimiento, lo cual eliminará los albergues ubicados en zona inundada bajo ese escenario. De igual manera se repetirá el paso utilizando el layer de los centros de distribución. Generación de los layers de la red vial afectada y del impacto de la inundación en las zonas de demanda: De manera análoga con el paso anterior, el usuario utilizará el módulo Overlay para multiplicar el mapa de inundación con las imágenes de la zona de demanda y de la red vial. De esta manera, será posible observar y capturar qué zonas y que vías se inundaron y cuáles no. Formulación del modelo de optimización

Al concluir con la etapa del uso del sistema de información geográfica, se utilizan los resultados obtenidos para alimentar un modelo de optimización bi-criterio diseñado específicamente para las condiciones de México. Notación y definiciones:

139

Para el uso del modelo de optimizaci贸n, es necesaria la alimentaci贸n de los siguientes par谩metros:

140

141

Las variables de decisi贸n utilizadas en la formulaci贸n son las siguientes:

142

Formulación del modelo

Para identificar los albergues y centro de distribución más convenientes se consideran las medidas de desempeño siguientes: costo y flujo-distancia. El costo es utilizado como referencia para las autoridades y el flujo-distancia es una medida agregada que sirve para considerar las condiciones a las que es expuesta la población durante la evacuación. El modelo queda integrado de la siguiente manera:

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La expresión (1) representa la minimización de la suma de los costos de adquisición de cada uno de los productos pre-posicionados en cada centro de distribución, los costos de transporte de los productos de cada centro de distribución a cada albergue (tanto para instituciones gubernamentales como para instituciones no gubernamentales), y los costos de habilitación de albergues y centros de distribución. La expresión (2), se encarga de cuantificar la suma directa del flujo-distancia. El flujo distancia funciona como una medida agregada y esta función engloba la importancia de tomar la decisión de la ubicación de albergues y centros de distribución de manera simultánea, debido a que en la decisión se incorpora la relación entre las instalaciones, mediando la ubicación que sea más adecuada, tanto para el traslado de las personas como para la distribución de insumos. La expresión (3) se asegura de que todas las personas que se encuentran dentro de las distintas zonas de demanda sean evacuadas, (4) cuantifica el número de personas que llegan a cada albergue procedentes de las distintas zonas de demanda. La expresión (5) se asegura de que el albergue se abra sí y sólo sí se utiliza un porcentaje mínimo de su capacidad, así como que no se rebase su capacidad total. Igualmente, (6) y (7) se encargan de asegurar que se utilice, por lo menos, un cierto porcentaje de la capacidad de espacio de todos los centros de distribución habilitados, sin rebasar su capacidad total. La expresión (8) se encarga de establecer que el número de centros de distribución abiertos sea menor o igual al número definido por el usuario. La expresión (9) determina la cantidad a enviarse de cada producto desde cada centro de distribución a cada albergue utilizando el factor de conversión para obtener el número de unidades de cada producto con base en la cantidad de personas que puede satisfacer cada uno; mientras que (10) determina el número de toneladas a enviar de cada centro de distribución a cada albergue multiplicando la cantidad enviada por su peso . La expresión (11) determina el modo de transporte a ser utilizado para enviar bienes de centros de distribución a albergues en tanto que (12) y (13) determinan el número de viajes y de toneladas por cada modo para transportar los productos de cada centro de distribución a cada albergue, tanto por parte de instituciones no gubernamentales como las gubernamentales, respectivamente. Por otro lado, (14) determina la cantidad de inventario pre – posicionado de cada producto en cada uno de los centros de distribución habilitados. Las ecuaciones (15) y (16) se aseguran de que no se rebase el presupuesto designado por parte de las autoridades, tanto por la adquisición de insumos y la habilitación de albergues, así como por los costos de transporte de los insu144

mos pre – posicionados, mientras que (17), (18) y (19) definen a las variables no negativas, enteras y binarias, respectivamente. Solución del modelo

Debido a la disponibilidad del software comercial GAMS-Cplex, se decidió construir el frente de Pareto (Ehrgott, 2005), utilizando la técnica de los pesos (Steuer, 1986), la cual consiste en construir una combinación convexa de ambas funciones objetivo y resolver el modelo resultante. La sencillez del método permite obtener los distintos puntos del frente asignando diferentes valores a los coeficientes de la combinación convexa. Al contar con el frente de Pareto, el decisor podrá elegir una solución acorde con sus necesidades tras explicarle el significado de cada uno de los puntos de la frontera, así como el sentido del compensación entre objetivos (trade–off). En el frente de Pareto, cada punto representa el valor de los criterios asociados a una de las soluciones no dominadas del problema y guarda una relación con el resto de las soluciones debido a que representa una “compensación” entre las medidas de desempeño. Es decir, el decisor puede elegir si desea cambiar una solución, por ejemplo, de menor costo, pero de mayor distancia de recorrido y viceversa. Tras explicarle lo anterior al decisor, se le solicita elegir un punto de la frontera, acorde con su función de utilidad (preferencias) y se le despliega el conjunto de resultados que corresponden a ese punto, que son: número y ubicación de las instalaciones elegidas, cantidad de personas por albergue, cantidad de inventario pre-posicionado y la asignación a cada centro de distribución, cantidad de producto enviada de cada centro de distribución a cada albergue por modo y número de viajes entre instalaciones. Una vez presentada la solución elegida, se le cuestiona al decisor acerca de si desea contrastarla con otra solución de la frontera, a través del sacrificio del valor de una medida de desempeño mejorando el valor de la otra. Al realizar este proceso iterativamente, el decisor puede elegir el punto que satisfaga mejor su utilidad y se concluye el análisis, teniendo en cuenta que no hay respuesta incorrecta dentro de la frontera de eficiencia.

145

Aplicación de la metodología al caso de la inundación de Villahermosa en 2007 Tabasco presenta un escenario de alto riesgo de inundación debido a la ubicación baja y muy baja en la mayor parte de su territorio en el delta formado por 3 grandes ríos: Grijalva, Usumacinta y Carrizales. Los principales recursos hidrológicos del municipio son las aguas del río Grijalva con sus afluentes: los ríos Samaria, Carrizal y río Viejo. Hablando de inundaciones graves en los últimos años y los daños ocasionados se puede hacer mención de la inundación en 1999 cuyas pérdidas económicas fueron poco más de 2500 millones de pesos, equivalente el 4% del PIB del estado; en 2007 las pérdidas ascendieron a 31.8 miles de millones de pesos, 29.31% del PIB del estado; en 2008 el 30% del estado quedo inundado 5277.2 millones de pesos 4.39% del PIB estatal (CEPAL, 2011). Del 2007 a la fecha Villahermosa ha sufrido inundaciones de medias a severas, con graves afectaciones, siendo la de octubre de 2007, la más grave en los últimos 50 años. Inventario de instalaciones candidatas

Para el presente trabajo se partió de una base de datos de 1778 instalaciones existentes en la ciudad de Villahermosa, obtenida por el cuerpo académico de Modelación de Sistemas Logísticos y de Transporte (MOSILTRA, 2010). Se inició con una discriminación acorde con el tipo de edificio, contando con 38 tipos de instalaciones entre públicas y privadas. Siguiendo requerimientos funcionales y enfatizando que las instalaciones elegibles deberían de ser de orden público, se redujo la base de datos a 5 tipos de instalaciones: edificios públicos, escuelas, templos, hoteles e instalaciones de recreo. Reduciendo la búsqueda a estos 5 tipos de edificios, se obtuvo una base de datos de 812 instalaciones, 790 albergues y 22 centros de distribución. A partir de lo anterior, tras satisfacer los requerimientos funcionales, los 790 albergues fueron sometidos a un procedimiento para cumplir con las restricciones normativas. Finalmente, se eliminaron los albergues con una capacidad menor a 100 personas, y se elaboró un listado de las instalaciones restantes con un total de 549 albergues elegibles. Por otro lado, como se mencionó previamente, al existir menores exigencias normativas para los centros de distribución, los 22 centros obtenidos a través del análisis anterior 146

y las consideraciones funcionales fueron considerados como los centros de distribución elegibles. Resultados del sistema de información geográfica

A partir de la información obtenida de la zona, en esta parte se aplicó el método de selección de instalaciones candidatas a través del uso del SIG IDRISI se ejecuta el procedimiento considerando una inundación donde el nivel de agua llega a 4 metros de altura. Entonces, se obtiene una imagen con los 244 albergues candidatos que se pueden observar en la Figura 1, en la cual se aprecia la ubicación de las instalaciones representadas de color amarillo. Evidentemente, la inundación alcanza una severidad suficiente para eliminar a más de la mitad de los albergues elegibles (sobreviven 244 albergues de 549 posibles), aunque todavía se cuenta con buena cobertura al centro de la ciudad. Centros de distribución candidatos: Continuando el análisis, la Figura 2 muestra a los centros de distribución candidatos para el tercer escenario. Se obtienen 14 centros de distribución candidatos de los 22 totales, los cuales serán alimentados al modelo de optimización bi-criterio. Además, en la Tabla 2 se aprecian los resultados resumidos de la aplicación. Se puede denotar que existe una conectividad terrestre limitada, y se ven afectadas 78 de las 103 colonias contempladas en la ciudad de Villahermosa. Resultados del modelo de optimización

Se corre el programa minimizando la función z para todos los factores considerados, con lo cual se obtienen los valores que componen la frontera de eficiencia. Entonces, los valores se muestran en la Tabla 3. Es así que se pueden observar la frontera de eficiencia, a través de la graficación de los valores obtenidos en la tabla anterior, como se muestra en la Figura 3.

147

Figura 1. Albergues candidatos en una inundaci贸n con tirante de 4 metros.

Figura 2. Centros de distribuci贸n candidatos en una inundaci贸n con un tirante de 4 metros.

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Figura 3. Frontera de eficiencia del escenario 3.

Tabla 2. Comparación de instalaciones candidatas y conectividad entre escenarios. Sin inundación

Inundación a 4 metros

Número de albergues

549

244

Número de centros de distribución

Conectividad terrestre (%)

100

Número de colonias inundadas

149

Tabla 3. Valores de la frontera de eficiencia para el escenario 3. Caso

Valor costo

Valor distancia

(pesos)

(flujo-km)

65,658,010

468,493

65,569,610

Caso

Valor costo

Valor distancia

(pesos)

(flujo-km)

65,406,320

494,904

468,503

65,398,950

511,336

65,543,280

469,470

65,383,860

552,879

65,537,200

470,124

65,362,160

927,582

65,477,590

470,695

65,329,210

2,106,708

65,428,910

474,441

Validación de la metodología Es claro que la carencia de información confiable, precisa y lo suficientemente completa para poder comparar con las acciones reales consideradas durante la inundación de 2007, generan una enorme complicación para poder llevar a cabo una validación. Sin embargo, para establecer una comparación entre el método para la toma de decisiones ocupado actualmente y la metodología propuesta, se realizará un relato de hechos de la situación vivida en las inundaciones de Tabasco en 2007, tomando las decisiones con base en las directivas provistas por la SEDENA. Entonces, se llevará a cabo una comparación entre la situación obtenida del relato de hechos y el frente de Pareto del trabajo, llevando a cabo la evaluación del costo total y de la distancia total recorrida, mismas medidas de desempeño que son utilizadas en el modelo propuesto.

150

Escenario base

Acorde con información de la SEDENA, la Dirección de Protección Civil estatal determina, previo análisis, las instalaciones que serán utilizadas en el caso de la inundación, las cuales serán abiertas para atender a la población. Cabe mencionar que, como en el caso real, la gente no tiene asignado algún albergue, por lo cual se pueden trasladar a cualquier albergue. Además, la única limitación que existirá para la asignación de los albergues será la capacidad máxima de cada instalación. Por otro lado, ante la carencia de algún método para seleccionar a los centros de distribución, se utilizan instalaciones de DICONSA para llevar a cabo la distribución. Se restringirá a utilizar únicamente la bodega de DICONSA para llevar a cabo el pre – posicionamiento de los insumos y la distribución a los albergues. El escenario para la validación se corrió en 2 etapas: * En la primera etapa se correrá un modelo que permita a las personas acudir al albergue que les quede más cerca (asumiendo que la lógica de las personas las conduce al albergue más cercano), con lo cual se obtendrá la demanda en cada albergue a través de la minimización de distancia de recorrido. * En la segunda etapa, se utilizará una minimización de la función objetivo del número de viajes para correr el escenario, sujeto a las restricciones mencionadas previamente, obteniendo las cantidades enviadas, el número de vehículos y los modos utilizados para satisfacer las necesidades de la población tras los 4 días posteriores a la inundación. Finalmente, se sumará el valor de las medidas de desempeño, valuadas en ambos modelos, y se obtendrá el valor de ambas, para compararlas con el resultado del tercer escenario, obtenido previamente. Comparación de los resultados

En la Figura 4 se coloca el frente de Pareto y el resultado del relato de hechos, en donde se aprecia que el resultado reportado de las actividades realizadas actualmente en México representa un punto dominado por el frente de Pareto obtenido. 151

Figura 4. Comparación del relato de hechos contra la metodología.

Los resultados obtenidos reflejan que el método de toma de decisiones ocupado actualmente por las autoridades en México puede ser mejorado, obteniendo soluciones que permitan proteger de mejor manera a la población y realizar las actividades de abastecimiento inicial en situaciones de inundación. Conclusiones El realizar estudios relacionados con la Logística Humanitaria, particularmente en el caso de atención a población en inundaciones, es fundamental y requiere mayor cooperación entre académicos y autoridades. Además, la solución que simultáneamente determina la ubicación de albergues, centros de distribución y establece la cantidad y asignación de insumos básicos del FONDEN mediante la integración de las variables de costo y flujo-distancia de recorrido obtuvo un mejor valor que el obtenido alimentando el relato de hechos, que corresponde a la manera en que las autoridades correspondientes actuaron en el caso de estudio. Se aprecia como el uso de una combinación de un sistema de información geográfica y un modelo de optimización puede ser utilizado para la toma de decisiones en la etapa de preparación frente a inundaciones. El modelo pro152

puesto es una opción viable para la planeación de situaciones de emergencia ocasionadas por inundaciones en México, ya que la información requerida se puede obtener de las autoridades locales y complementada con mapas de riesgos de inundaciones para diferentes tirantes de agua. La metodología propuesta es adaptable a condiciones locales sin sufrir cambios fundamentales. Referencias Almeida, L., Tralhao, L., Santos, L., Coutinho, J. (2009). “A Multiobjective Approach to Locate Emergency Shelters and Identify Evacuation Routes in Urban Areas”, Geographical Analysis, vol. 41, pp. 9–29. Altay, N. y Green, W. (2006). “OR/MS research in disaster operations management,” European Journal of Operational Research, vol. 175, pp. 475–493. Asociación Mexicana de Instituciones de Seguros (2007), citado en CNN EXPANSIÓN (2007), “Los 10 desastres más costosos en México”. Recuperado el 12 de Mayo de 2011 de la página web de CNN expansión: www.cnnexpansión. com/actualidad/2007/11/08/los-10-desastres-mas-costosos-en-mexico. CEPAL (2011). Características e impacto socioeconómico de las lluvias extremas de 2008. Recuperado el 22 de Marzo de 2011, del sitio web de la Comisión económica para América Latina: www.eclac.org/publicacione/xml/4/43164/2010033-Tabasco-L1007w.pdf. Chang, M., Tseng, Y. y Chen, J. (2007). “A scenario planning approach for the flood emergency logistics preparation problem under uncertainty”, Transport Research Part E, vol. 43, no. 6, pp. 737-754. Díaz, C. y Vega, G. (2001), “Análisis de gran visión de las inundaciones en la cuenca alta del río Lerma: caso de la subcuenca del río Tejalpa, Estado de México, México”, Ingeniería Hidráulica en México, vol. XVI, no. I, pp. 73-86.

153

Drabek,T. y Hoetmer, G. (1991). “Emergency Management: Principles and practice for local Government”, Washington, E.U.: International City Management Association. Ehrgott, M. (2005). Multicriteria Optimization. Second Ed. Springer. Kongsomsaksakul, S., Chen, A. y Yang, C. (2005). “Shelter location-allocation model for flood evacuation planning”, Journal of the Eastern Asia Society for Transportation Studies, vol. 9, pp. 4237 – 4252. Martin, K. (1993). Applications in Coastal Research and Management. The Clark Labs for Cartographic Technology and Geographic Analysis. UNITAR, Geneva, 59 – 61. MOSILTRA (2010). Cuerpo Académico de Modelación de Sistemas logísticos y de Transporte. Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma del Estado de México. Toluca, México. Página web: http://mosiltra.uaemex.mx. Onur, H. y Zabinsky, Z. (2010). “Stochastic optimization of medical supply location and distribution in disaster management”, International Journal of Production Economics, no. 126, pp. 76 – 84. Prathumchai, K. y Samarakoon, L. (2005).“Application of Remote Sensing and GIS Techniques for Flood Vulnerability and Mitigation Planning in Munshiganj District of Bangladesh”, GIS Application Center, Asian Institute of Technology , pp. 1-10. Steuer, R.E. (1986). Multiple Criteria Optimization: Theory, computation, and Application, Wiley. Zentella, J. (2010). “Las ciudades frente al cambio climático en México”. Recuperado el 17 de Mayo de 2011 de la página web del ICLEI: www.iclei.org.mx/ web/uploads/assets//Ponencias_Tampico/S5_SEDESOL_Las_ciudades_y_el_ Cmbio_Clim_tico_en_M_xico.pdf.

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SECCIÓN II

* * * *

CAPÍTULO I VALORACIÓN ECONÓMICA DE DAÑOS DIRECTOS POR INUNDACIÓN EN VALLE DE CHALCO SOLIDARIDAD, ESTADO DE MÉXICO Carlos Díaz-Delgado1 • José Emilio Baró Suárez2 • María Vicenta Esteller Alberich1 Sayuri Bedolla Lara2 • Juan Carlos Díaz Espíritu2 • Oscar Sánchez Flores3

* * * * Resumen Las curvas de daños por inundación en función de la altura de agua alcanzada, facilitan la estimación de daños directos generados. Este tipo de curvas constituyen uno de los métodos de evaluación directa más utilizados. En el presente trabajo se válida una metodología automatizada y supervisada de valoración

1 Centro Interamericano de Recursos del Agua, Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma del Estado de México, Cerro de Coatepec S/N, Ciudad Universitaria, Toluca, Estado de México, C.P.: 50130, México. cdiazd@uaemex.mx, mvestellera@uaemex.mx. 2 Facultad de Geografía, Universidad Autónoma del Estado de México, Cerro de Coatepec S/N, Ciudad Universitaria, Toluca, Estado de México, C.P.: 50130, México. barosuarez@hotmail.com, diaz.espirutu@hotmail.com; sayuri_bedolla@hotmail.com 3 Investigador invitado. 157

económica de daños directos por inundación de la inundación acaecida en 2010 por ruptura del dique del río La Compañía, Valle de Chalco Solidaridad, Estado de México. Así, con en el desarrollo de una base de datos geoespacial y procedimientos implementados en el software ArcView 3.2, las zonas habitacionales se caracterizan en función del índice de marginación urbana y del Área GeoEstadística Básica, definiéndose 5 tipos de vivienda. Las curvas de costo mínimo, máximo y más probable encontradas han sido empleadas para estimar el costo de daños directos de la zona afectada. Con los resultados obtenidos se pretende contribuir en los procesos de evaluación de medidas pertinentes para prevenir o mitigar futuras afectaciones por inundación.

158

1. Introducción Las inundaciones constituyen el fenómeno hidrológico de mayor impacto en la sociedad. Prueba de ello es que representan el 50% de los desastres naturales (no biológicos) que ocurren a nivel mundial (EM-DAT, 2009). Estas inundaciones frecuentemente se producen en zonas llanas, donde suelen existir importantes asentamientos humanos y una intensa actividad económica (industrial, agropecuaria o de servicios). Por tanto, al producirse un hecho de esta naturaleza, las pérdidas humanas, socioeconómicas e incluso ambientales suelen ser muy elevadas. Ejemplo de ello, es que para 2008 los fenómenos hidrológicos afectaron a nivel mundial a 44.9 millones de personas, con daños económicos valorados en 1 905 mil millones de US$ (Rodríguez et al., 2009). Debido a sus condiciones geográficas, México experimenta el embate de una gran variedad de fenómenos naturales, entre ellos los hidrometeorológicos, tales como ciclones tropicales, frentes fríos, entrada de aire húmedo, los cuales pueden ocasionar lluvias intensas que pueden provocar inundaciones, deslaves u otros efectos de esta índole (CONAGUA, 2011). En efecto, a través de la historia México se ha visto inmerso en fenómenos meteorológicos que han marcado y obligado el desarrollo de técnicas y tecnología hidrológica para aprender a convivir con las inundaciones. Prueba de ello es que los habitantes de la Gran Tenochtitlán enfrentaban frecuentes incrementos del nivel de sus lagos y sufrían de inundaciones. En la época del Rey Nezahualcóyotl se desarrollaron magnas infraestructuras hidráulicas comparables con las más impactantes y significativas contemporáneas del planeta. Recientemente, destacan las inundaciones acaecidas en el Estado de Tabasco en los años 2007, 2008, 2009, 2010 y 2011. En el primero, el de mayor impacto, se sumergió el 70% del territorio estatal con tirantes de agua de hasta 4 metros (Aparicio et al., 2009). Esto afectó a más de 1.5 millones de habitantes, cuyas pérdidas económicas superaron los 32 mil millones de pesos (CENAPRED, 2009 a y b). Por lo anterior la estimación económica de estos daños, antes y después del evento, cobra gran relevancia, sobre todo si se utiliza para el análisis de beneficios. Estos últimos se pueden obtener al implementar medidas que mitiguen el efecto de las inundaciones en el futuro, ya que generalmente se requiere de inversiones económicas significativas (Dutta et al., 2003). 159

Con el objeto de contribuir al análisis de los métodos de evaluación directa con viabilidad para la República Mexicana, se presenta una metodología para la validación supervisada de las curvas propuestas que representan la integración de la función daño económico/profundidad de la inundación. Lo anterior centrándose en la valoración económica de daños tangibles directos en zonas habitacionales y utilizando, para ello, el desarrollo de procesos automatizados en el software ArcView 3.2 (ESRI, 1996) y la estimación del costo de inundación más probable con ayuda de una función de distribución beta como modelo probabilístico con aplicación al caso de estudio de Valle de Chalco Solidaridad en el Estado de México (México). 2. Antecedentes En el análisis de daños producidos por inundación, un primer paso es clasificar los tipos de perjuicios ocasionados. Para ello existen varias técnicas, pero una de las más usuales es la presentada por Nascimento y colaboradores (Nascimento et al., 2007) y Jonkman y colaboradores (Jonkman et al., 2008). En dichos trabajos, se definen dos tipos de daños: los tangibles y los intangibles. Los primeros son los que se miden con base en un valor monetario, mientras que los otros no pueden ser medidos en tales términos, al menos de manera sencilla. Los daños tangibles se dividen en dos subtipos: los directos, producidos por contacto con el agua, y los indirectos, que son causados por la interrupción de las interrelaciones físicas y económicas. Éstos incluyen costos por: el desalojo del agua; la interrupción del transporte carretero y de servicios públicos; pérdidas en salarios y en beneficios de los negocios, entre otros. Los daños intangibles también han sido divididos en directos, representados fundamentalmente por las pérdidas de vidas humanas, así como por las ambientales, históricas y culturales; y los indirectos, donde se incluyen las afectaciones a la población que se reflejan en estados de ansiedad, estrés psicológico y problemas de salud. Los análisis de evaluación directa son los más desarrollados y utilizados a nivel mundial. Uno de los métodos de evaluación directa más común es el basado en la integración de una función daño económico/profundidad de la inundación. En este método se utiliza una base de datos espacial que incluye información sobre usos del suelo, características hidráulicas y actividades humanas de la zona de estudio. Esta base de datos geoespacial es el soporte para 160

determinar los tipos, severidad y localización de los daños ocasionados por una inundación (Boyle et al., 1998; Dutta et al., 2003; Baró et al., 2007a). Baró y colaboradores (Baró et al., 2011), han propuesto un conjunto de curvas que constituyen un método de evaluación directa de daños ocasionados por inundación diseñados para la República Mexicana. Este procedimiento involucra bases de datos geoespaciales disponibles para todo el país a través de los productos generados por el Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática (INEGI) y otras fuentes de información nacional. Las bases de datos sobre los bienes contenidos en las viviendas facilita la cuantificación, para las diferentes clases de vivienda, considerando el tipo de bienes, su número y valor. Esta información resulta indispensable para inferir el costo generado por una inundación. Por lo anterior, el presente trabajo propone una validación supervisada y automatizada en el software ArcView 3.2, para hacer de esta metodología un instrumento de aplicabilidad a cualquier región del país. Estos desarrollos permitirán la comparación de resultados y aportarán mejoras a las técnicas de valoración usadas hoy en día por las autoridades competentes. Particularmente, se estiman los daños económicos tangibles directos generados por inundación del evento de ruptura del dique de contención lateral del río La Compañía, ocurrido en el mes de febrero de 2010 en Valle de Chalco, Solidaridad, Estado de México. 3. Materiales y método De acuerdo con Noyola Rocha (2003), mucho antes de la llegada de los españoles a México, los antiguos moradores de Chalco y Xochimilco aprovecharon la abundancia de agua en el verano, la reducida profundidad y buen drenaje de los lagos, para convertir estas lagunas receptoras de agua dulce en zonas chinamperas. El sistema de chinampas llegó a extenderse a prácticamente la totalidad de la superficie de los lagos de Chalco y Xochimilco. El lago de Chalco era alimentado por los ríos Tlamanalco y Tenango, corrientes que recogían los caudales de las aguas de deshielo de los glaciares de Iztaccíhuatl, así como de las corrientes de los montes de Zoquiapan. Durante el gobierno del Presidente Porfirio Díaz se favoreció la creación de grandes latifundios y la inversión de capital extranjero en el país. Se emprendieron dos magnas obras de drenaje, la construcción del Gran Canal de Des161

agüe y el Túnel de Tequixquiac, obras destinadas a expulsar las aguas de la cuenca de México hasta su destino final en el Golfo de México. Iñigo Noriega, empresario asturiano que gozaba del favor del General Porfirio Díaz por ser su compadre y albacea testamentario, entendió rápidamente la lógica del gobierno centrada en el drenar las aguas fuera de la cuenca de México y emprendió la tarea de planear obras en la misma dirección. En Consecuencia solicitó al gobierno federal la concesión para abrir un canal destinado a verter las aguas del Lago de Chalco en el de Texcoco, es decir, demandó se le concediera la desecación del Lago de Chalco. Con estas obras los empresarios Noriega reclamaron la propiedad de las áreas desecadas, apropiándose de 9822 hectáreas, correspondientes al total de la extensión del Lago de Chalco. Posteriormente, las zonas desecadas han presentado un crecimiento urbano sin control y a fines del siglo pasado hasta financiado por instrucciones del ejecutivo federal como parte de una estrategia desafortunada de combate a la pobreza. Hoy en día, el Municipio Valle de Chalco Solidaridad (Estado de México), cuenta con una superficie de 46.36 km2, tiene una población superior a 332 279 habitantes y está ubicado en el valle del antiguo lecho del extinto y sediento Lago de Chalco. Esta zona se localiza en la cuenca oriente del Valle de México, a una altura de 1250 msnm. Limita al oriente con Chalco, Ixtapaluca, al norte con Los Reyes La Paz, y al occidente con Tláhuac (Figura 1). La zona urbanizada cubre aproximadamente una superficie de 2548 ha de uso habitacional con densidad media y comercio. Esta zona es prácticamente plana, pues se encuentra en la fosa tectónica del antiguo Lago de Chalco. Cabe señalar que dentro del territorio municipal sólo se destacan orográficamente los cerros de Xico y del Marqués, cuerpos volcánicos con pendientes entre 10 y 30 % y altura de más de 100 m sobre el nivel medio del valle ocupando una superficie de 250 ha (Atlas PCYHCB-Valle de Chalco solidaridad, 2010). El clima de la zona en estudio es subhúmedo; con precipitación media anual entre 600 y 700 mm, temperatura media anual entre 12 y 18 °C; la evaporación supera los 730 mm por año y los vientos predominantes se dirigen de Sur a Norte con velocidades entre 2 y 12 m/s. En Valle de Chalco han desaparecido prácticamente por completo la mayoría de los afluentes del antiguo lago. Actualmente sólo hacen su presencia en épocas lluviosas cuando el río de la Compañía incrementa su caudal. Adicionalmente, el agua precipitada en las cuencas de los ríos La Compañía, el Arroyo San Francisco y el Tenango, que recargan el acuífero por 162

163

y zona de estudio en los contextos nacional y estatal.

Figura 1. Ubicaci贸n del Municipio de Valle de Chalco Solidaridad

filtración son extraídas por bombeo para dotar de agua potable a la población. Las inundaciones en Valle de Chalco tienen su origen en la concurrencia de diversos factores de tipo histórico (toma de decisiones políticas inadecuadas), climático, geomorfológico, así como de tipo extra hidrológico (deslizamiento de laderas, barreras artificiales, etc.) e infraestructura (crecimiento urbano, cambio de uso de suelo, puentes, embalses, canales, alcantarillado, etc.). Cabe resaltar que esta situación se ha visto exacerbada en los últimos veinte años por el incremento del número de pozos de extracción de agua, sobreexplotando el acuífero y ser causa principal de subsidencias del Valle de Chalco. Estos hundimientos, en el centro de la planicie alcanzan los 40 cm/año, donde el espesor de los sedimentos lacustres es de 300 m y se estima que la subsidencia acumulada para el 2015 será de un total de 15 m (Ortiz y Ortega, 2007). Este fenómeno de compactación y falla de las capas de suelo, ha venido favoreciendo los anegamientos y debilitando estructuralmente los diques laterales de contención del cauce del río La Compañía por reducción del empuje lateral del suelo sobre el dique. Igualmente es importante subrayar que la calidad del agua que fluye en el río La Compañía es precaria, y ello se debe a que las poblaciones de la cuenca tributaria le utilizan prácticamente como uno de los canales principales de evacuación de aguas negras. Por lo anterior, se ha considerado que Valle de Chalco Solidaridad es una zona idónea para utilizar el método de evaluación directa de daños tangibles directos por inundación que ha sido propuesto por Baró y colaboradores (Baró et al., 2011). Particularmente, se propone una metodología para su empleo en la zona de inundación afectada por falla estructural del dique lateral derecho del río La Compañía en febrero del 2010. La delimitación espacial y aspectos urbanos de la zona en estudio que resultó afectada por la ruptura del dique del río La Compañía, se presenta en las figuras 2 y 3. Esta zona se encuentra al sur del Municipio de Valle de Chalco Solidaridad e inicia en el km 27.5 de la autopista México-Puebla. El fenómeno de inundación cubrió, principalmente, las colonias “El Triunfo”, “Avándaro”, “San Isidro” y “Unión de Guadalupe”. El área afectada limita al norte con el propio trayecto del dique del río La Compañía y al sur por la Avenida Adolfo López Mateos. Con base en la información reportada en el Atlas de Inundaciones 2010 para el Estado de México, la superficie urbana anegada fue de 447 504 m2, donde habita una población de 11, 250 personas (CAEM-GEM, 2010). 164

165

río La Compañía en febrero del 2010.

Figura 2. Delimitación específica de la zona anegada por falla del dique lateral derecho del

166

del río La Compañía en febrero del 2010.

Figura 3. Aspectos urbanos de la inundación por falla del canal

El evento de análisis corresponde a la inundación ocurrida los días 3, 4 y 5 del mes de febrero de 2010. Es importante subrayar que de acuerdo con la información contenida en el Atlas de Inundaciones 2010 (CAEM-GEM, 2010), la zona en estudio ha presentado anegamientos recurrentes entre los años 2002 y 2010. Igualmente, se señala que por la magnitud y nivel de afectación urbana, las autoridades responsables ante este tipo de desastres ha intervenido en forma inmediata y mitigando con ello el impacto de la inundación. En consecuencia, el análisis que aquí se presenta corresponde a la estimación de daños contemplando los resultados reales de una gestión de inundación. Como ya se ha mencionado en párrafos anteriores, la información requerida para la realización del presente trabajo proviene de fuentes nacionales y estatales tales como: Comisión de Agua del Estado de México a través del Atlas de inundación número XVI (CAEM-GEM, 2010), Instituto Nacional de Estadística Geografía e Informática (INEGI, 2002, 2011), Consejo Nacional de Población (CONAPO, 2002), Comisión Nacional de Salarios Mínimos (CNSM, 2009) y Encuesta Nacional de Ingresos y Gastos de los Hogares (ENIGH, 2009). Lo anterior, ha sido parte de la estrategia de diseño en la metodología, con objeto de hacer de ésta un conjunto de procesos robustos e implementables para cualquier zona del país. La calidad de la información de la base de datos geoespacial utilizada cuenta con los estrictos procesos de control exigidos por las Instituciones de Gobiernos Federal y Estatal. A continuación se describe en forma sucinta la metodología de valoración directa antes mencionada. Etapa 1. Construcción de la base de datos geoespacial La construcción y desarrollo de una base de datos es necesaria para soportar el análisis de determinación de los tipos, severidad y localización de daños causados por una inundación. Esta base de datos incluye información sobre los siguientes aspectos: a) Delimitación de zonas inundadas: Las características hidráulicas de la inundación en una cuenca se pueden obtener con el empleo de algún modelo de simulación hidrológico-hidráulico. Estas características incluyen la magnitud de los caudales del río para diferentes períodos de retorno y las alturas de lámina de agua alcanzadas. Con base en el tirante de agua, de un modelo de elevación digital del terreno y del software ArcView 3.2 es posible delimitar las zonas afectadas. En este caso de estudio, la información proviene de la Comisión de Agua del Estado de México (CAEM) quien ha publicado el Atlas de Inundaciones 2010, donde se define el municipio, localidad, 167

altura de lámina de agua y número de viviendas afectadas para un evento dado, particularmente se ha identificado la información del evento de febrero 2010 (CAEM-GEM, 2010). b) Caracterización de zonas habitacionales inundadas: Se definen las características socioeconómicas de la población. Dichas características se centran en los indicadores socioeconómicos y en el índice de marginación urbana (IM), cuyos valores han sido publicados por el Consejo Nacional de Población CONAPO (CONAPO, 2002) con base en los XII y XIII Censos Generales de Población y Vivienda del año 2000 y 2010, así como en el II Conteo de Población y Vivienda del año 2005. Adicionalmente, en la caracterización de las zonas habitacionales, se tiene en cuenta el porcentaje de población que percibe hasta dos salarios mínimos, datos publicados por CONAPO. Para la zona de estudio, se ha considerado el valor medio a nivel nacional del salario mínimo diario, el cual fue de $56.70 (CNSM, 2010). Con base en el número de salarios mínimos que ingresan por familia y la información contenida en la Encuesta Nacional de Ingresos y Gastos de los Hogares (ENIGH, 2009), se extrae el rubro de gastos en bienes para especificar la inversión correspondiente y c) Definición de la relación espacio-bienes: Con información obtenida sobre los bienes existentes en las viviendas del Sistema para la Consulta de Información Censal SCINCE-2000 (INEGI, 2002), se relaciona con el espacio geográfico al que pertenecen y la ubicación más probable al interior del inmueble. Etapa 2. Curvas daños / altura de lámina de agua Para el cálculo de los daños tangibles directos (pérdidas producidas por el contacto con el agua) se utilizaron las curvas de daños potenciales máximos, mínimos y más probables (ver Baró et al., 2011), las cuales describen la relación de la profundidad de inundación con los daños económicos que puede provocar. Etapa 3. Costo de inundación máximo, mínimo y más probable La metodología en evaluación estableció, para cada tipo de AGEB, una familia de curvas de daños por inundación, es decir, las curvas de costo máximo, mínimo y más probable. Los modelos matemáticos utilizados se presentan en la tabla 1.

4. Resultados y discusión En primer lugar se identificaron las AGEB ubicadas en zonas inundables dentro del área de estudio. En total se identificaron 6 Áreas GeoEstadísticas Básicas (AGEB) clasificadas con un Índice de Marginación (IM) muy alto. Con base en la 168

Tabla 1. Modelos matemáticos de las curvas de daños directos en zona habitacional ocasionados por inundación (modificado de Baró et al., 2011) Índice de marginación

Modelo matemático

(Resultado en No. salarios mínimos) Muy alto

Alto

Medio (1 planta)

Medio (2 plantas)

Bajo (1 planta)

Bajo (2 plantas)

DDHmax = 247.63 Ln(h) + 668.44

0.82

DDHmin = 141.36 Ln(h) + 382.45

0.72

DDHmp = 156.92 Ln(h) + 424.33

0.74

DDHmax = 289.63 Ln(h) + 801.56

0.85

DDHmin = 228.58 Ln(h) + 637.93

0.80

DDHmp = 280.51 Ln(h) + 777.60

0.84

DDHmax = 709.63 Ln(h) + 1976.04

0.88

DDHmin = 544.93 Ln(h) + 1546.60

0.83

DDHmp = 685.51 Ln(h) + 1913.15

0.87

DDHmax = 549.55 Ln(h) + 1345.57

0.88

DDHmin = 405.03 Ln(h) + 965.27

0.80

DDHmp = 528.39 Ln(h) + 1289.88

0.87

DDHmax = 877.28 Ln(h) + 2479.23

0.88

DDHmin = 797.24 Ln(h) + 2233.19

0.85

DDHmp = 865.56 Ln(h) + 2443.20

0.87

DDHmax = 666.15 Ln(h) + 1632.94

0.85

DDHmin = 595.33 Ln(h) + 1409.03

0.82

DDHmp = 605.70 Ln(h) + 1441.82

0.82

R2: Coeficiente de determinación; h: profundidad máxima alcanzada de inundación (m); DDHmax: Daños directos en zona habitacional (Costo máximo); DDHmin: Daños directos en zona habitacional (Costo mínimo); DDHmp: Daños directos en zona habitacional (Costo más probable; Ln(h): Logaritmo natural de la altura máxima de agua alcanzada en la inundación.

169

Tabla 1. Modelos matemáticos de las curvas de daños directos en zona habitacional ocasionados por inundación (modificado de Baró et al., 2011) Índice de marginación

Modelo matemático

(Resultado en No. salarios mínimos) Muy bajo (1 planta)

Muy bajo (2 plantas)

DDHmax = 1521.80 Ln(h) + 4051.63

0.92

DDHmin = 1210.14 Ln(h) + 3321.20

0.87

DDHmp = 1255.78 Ln(h) + 3428.17

0.88

DDHmax = 1230.35 Ln(h) + 2850.34

0.92

DDHmin = 939.78 Ln(h) + 2221.33

0.87

DDHmp = 1187.79 Ln(h) + 2758.22

0.91

información anterior, se elaboró una base de datos en función del IM, donde se incluyó el número de identificación del AGEB y el número de viviendas habitadas. El monto de daños directos, máximo, mínimo y más probable para la altura máxima de lámina de agua alcanzada y para una vivienda ubicada en un AGEB con un IM dado, se estima con base en los modelos matemáticos propuestos (tabla 1). Se consideraron dos escenarios de evaluación, ambos con base en la información proporcionada por la Comisión Estatal de Agua del Estado de México. El primer escenario toma en cuenta un nivel homogéneo de altura máxima de inundación al interior de los inmuebles de todos los AGEBs anegados correspondiente a una altura de h=1.50 m; el segundo escenario ha tenido en cuenta una modelación de la inundación con un tirante de afectación gradualmente variado desde su afectación máxima de una altura h=1.80 m a cielo abierto hasta su nivel cero en los diferentes límites de la poligonal de afectación. Esta modelación del nivel de inundación ha sido implementada en el software ArcView 3.2. Los resultados de ambos escenarios se presentan en la tabla 2. 170

171

febrero 2010 en Valle de Chalco Solidaridad, Estado de M茅xico.

Tabla 2. Estimaci贸n de da帽os tangibles directos en zona habitacional ocasionados por inundaci贸n durante

Las áreas inundables son definidas por los hidrólogos como aquellas planicies adyacentes a un curso de agua, las cuales son cubiertas por el flujo durante una crecida. Las crecidas forman parte del régimen normal de un río y son la respuesta hídrica de un sistema, aquí denominado cuenca, al exceso de intensas o prolongadas precipitaciones. Así, una inundación ocurre cuando una crecida rebasa la capacidad normal de carga de un río, la absorción del suelo y afecta la regulación del sistema de defensa que establece la sociedad produciendo impactos en ella. En el caso de estudio se analizó la respuesta ante una inundación que fue mitigada y finalmente controlada por las autoridades responsables. Cabe señalar que la intervención del Plan de Emergencia fue crucial para limitar los impactos negativos del evento extraordinario y falla del dique acaecidos en el mes de febrero del 2010 en Valle de Chalco solidaridad. Los resultados obtenidos de los dos escenarios evaluados y las cifras proporcionadas por la CAEM, indican que el monto estimado más probable bajo el escenario de tirante homogéneo (46.34 millones de pesos) en la zona afectada fue 6.5% superior al del tirante gradualmente variado (43.50 millones de pesos) y que no existe una estimación oficial del monto de afectaciones. Con respecto a la estimación de la población directamente afectada, la metodología aquí propuesta indica una sobreestimación de las cifras oficiales en una proporción de 1.70. Desafortunadamente, hasta el momento no se conoce la metodología empleada en las estimaciones oficiales y ello será objeto de investigaciones futuras. Igualmente se subraya que la cuarta etapa, destinada a la aplicación de encuestas, ha corroborado los resultados de la metodología. 5. Conclusiones La producción de espacio especializado en las sociedades se caracteriza por su desarrollo desigual. Esto origina que la población tenga acceso a diferentes recursos generados por la misma sociedad; y esas determinaciones son las que gestan la vulnerabilidad de los miembros del socio-ecosistema. Sin duda alguna, la urbanización de áreas inundables ofrece una dinámica singular en los procesos de generación de riesgos de desastre en los ámbitos urbanos.

172

A lo largo de la historia se ha puesto en evidencia que obras hidráulicas tales como diques, canalizaciones, entubamientos, por citar algunos ejemplos, han favorecido la asignación de usos productivos o residenciales a distintas zonas inundables incorporadas a los procesos de urbanización. Con base en la implementación de este tipo de infraestructura, las áreas inundables terminan siendo falsamente valorizadas y con ocupación permanente. El desarrollo de este tipo de infraestructura hidráulica construye, en la percepción de la sociedad, que quedan circunscritas en las áreas rellenadas o defendidas, un falso sentido de seguridad. La naturaleza, y en ocasiones un aceleramiento por intervención antrópica equivocada, o involuntaria, se ha encargado de ironizar esa seguridad a través de desastres, recordando que las tierras que forman parte de una planicie inundable continúan perteneciendo al dominio hídrico. Urbanizar tierras inundables requiere de la elaboración de un conjunto de estrategias técnicas muy costosas y que generalmente quedan inconclusas o disminuidas por los altos costos requeridos, falta de capital humano calificado y políticas públicas desafortunadas. El presente trabajo ha permitido la evaluación de los daños tangibles directos ocasionados por una inundación mediante el uso de curvas, altura de inundación-daños, en la zona afectada el pasado mes de febrero 2010 en Valle de Chalco Solidaridad (México). Esta evaluación del impacto económico tangible directo causado por la inundación pretende constituirse en una herramienta práctica y orientadora para las instituciones públicas y privadas que intervienen en la gestión de eventos hidrometereológicos extremos, particularmente en la toma de decisiones para las diferentes etapas de prevención, emergencia, rehabilitación y reconstrucción de Valle de Chalco Solidaridad. Así mismo, es posible inferir que la falta de mantenimiento estructural, sumado al creciente nivel de azolvamiento en el lecho del río seguirá provocando inundaciones. Se destaca el empleo de software de manejo de bases de datos geoespaciales que enriquecen y favorecen la aplicabilidad de la metodología propuesta para estimación de daños directos tangibles por inundación. Finalmente, los resultados obtenidos resaltan diferencias importantes en las estimaciones de población total afectada con respecto a la información oficial y que el costo más probable de la inundación fue de 43.50 millones de pesos. Sin embargo, se subraya que no se cuenta con la información del coste del Plan de Emergencia empleado como mitigación y gestión de la inundación del evento analizado. 173

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176

CAPÍTULO II MEDICIÓN DE AÑOS DE VIDA AJUSTADOS POR DISCAPACIDAD PARA ENFERMEDADES RELACIONADAS CON INUNDACIONES OCURRIDAS DE 2000-2006 EN LA CUENCA LERMA-CHAPALA (MÉXICO) Miguel A. Gómez-Albores1 • Díaz-Delgado Carlos1 • Emmanuelle Quentin2 Esteller-Alberich María1 • Sánchez-Flores Oscar3 • Manzano-Solís Ricardo4 Hernández-Téllez Marivel1.

* * * * Resumen El presente trabajo se refiere a un estudio de tipo ecológico retrospectivo de enfermedades relacionadas con inundaciones, en el que la unidad de análisis espacial no es el individuo sino mediciones agregadas a nivel de municipios y localidades. Se analiza el efecto del evento para conocer sus causas, utilizando

1 Centro Interamericano de Recursos del Agua-UAEMéx. Correos: qfbmiguel@yahoo.com.mx cdiazd@uaemex.mx • mvestellera@uaemex.mx • marhtellez@yahoo.com.mx 2 Universidad Nacional de Loja-Ecuador Correo: emmanuelle.quentin@gmail.com 3 Investigador invitado. 4 Facultad de Geografía-UAEMéx Correo: geograforicardo@yahoo.com.mx 177

como herramienta de apoyo el software de Sistema de Información Geográfica Idrisi. El objetivo es determinar el nivel de asociación que existe entre zonas con y sin riesgo de inundación, considerando como medida epidemiológica de análisis la tasa de años de vida ajustados por discapacidad (AVAD). La metodología se desarrolla en 5 etapas, que son: 1) Recopilación de información, 2) Estructuración de datos para las enfermedades relacionadas con inundaciones, 3) Identificación de unidades espaciales, 4) Cálculo de medidas de frecuencia, y finalmente 5) Cálculo del riesgo relativo entre las zonas expuestas y no expuestas. Los resultados mostraron que existe una asociación (RR>1) entre el factor de riesgo (zonas de inundación) y la tasa de AVAD, para infecciones intestinales y hepatitis A. Palabras clave: Años de vida ajustados por discapacidad (AVAD), Inundación, SIG, medidas de frecuencia y asociación.

178

1. Introducción Anualmente en el Planeta, las inundaciones afectan aproximadamente a 520 millones de personas, causando un incremento en la incidencia de enfermedades transmisibles, y cobrando la vida de más de 25,000 habitantes de diferentes países. Entre las enfermedades asociadas con las inundaciones se destacan, las infecciones intestinales, leptospirosis, hepatitis A, dengue, paludismo, además de las defunciones por ahogamiento. Las inundaciones pueden clasificarse como repentinas o súbitas y como lentas o progresivas. Las primeras se producen generalmente en cuencas hidrográficas de fuertes pendientes y por la precipitación intensa de agua en muy corto tiempo, desarrollándose en minutos u horas, dependiendo del relieve, condiciones del suelo y cobertura vegetal. Las inundaciones lentas o progresivas se producen sobre terrenos planos que desaguan lentamente y cerca a la ribera de los ríos, no se presentan ante lluvias intensas pero por las características del terreno el agua fluye más lentamente provocando principalmente estancamientos del agua. La carga de la enfermedad – AVAD (años de vida ajustados por discapacidad) es un indicador compuesto que combina, el tiempo vivido con discapacidad (AVD) y el tiempo perdido por muerte prematura (AVP). Es considerada una medida eficaz para ayudar a los responsables de la formulación de políticas en la toma de decisiones sectoriales a la hora de dar prioridad a las distintas actividades sanitarias sobre la base de un análisis de costo-efectividad (Annette et al 2003; López, 2006). En la presente investigación se pretende por medio de un Sistema de Información Geográfica (SIG), medir la exposición (causa) y la carga de la enfermedad (efectos). Este desarrollo permitirá medir la frecuencia y asociación vinculados con aspectos de riesgo de inundación, desde un punto de vista de medir el riesgo en grupos comparativos entre expuestos y no expuestos, y que facilite, una mejor vigilancia en la aparición de enfermedades, estimación del impacto y, siempre considerando la variabilidad espacio-temporal.

179

2. Antecedentes Alrededor de 196 millones de personas en más de 190 países se encuentran expuestas a la presencia de inundaciones. Los huracanes, los frentes fríos y las zonas de convergencia intertropical del fenómeno el NIÑO entre otros, ocasionan lluvias intensas que se presentan cada vez con mayor frecuencia y producen graves inundaciones que afectan a comunidades enteras (OPS, 2006). Las inundaciones son el tipo más común entre los desastres naturales en todo el mundo y que a su vez se presentan con mayor duración en espacio e intensidad. El número de fallecidos es aproximadamente del 40% de las víctimas por desastres, sólo superado por los terremotos. Las inundaciones causan generalmente un número inesperado de muertes, lesiones e incremento de enfermedades transmisibles. A su vez se combina con una falta en el acceso a servicios en salud por la interrupción de las vías de comunicación o por los serios daños a la infraestructura de las unidades médicas. En relación con la ocurrencia de inundaciones, la principal causa de muerte o enfermedad son ocasionados por las denominadas inundaciones repentinas o súbitas, dado el poco tiempo de alerta a la población por la presencia de intensas lluvias. Este tipo de fenómenos son más frecuentes ante el fenómeno del NIÑO. En efecto, a manera de ejemplo, en Ecuador, ante la presencia del fenómeno del NIÑO, en el segundo semestre de 1997 se presentaron 16,530 casos de paludismo, 37% más relación con 1996. Esta situación se agravó en 1998, en plena madurez del evento se presentaron 2,546 casos de cólera, y aumentó a 42,987 los casos de paludismo, es decir aumentó 160% en relación con lo observado el año anterior. Asimismo durante 1997 y 1998 se reportaron 6,266 casos de dengue clásico en comparación con 3,223 reportados en el periodo de 1996-1997 (OPS, 2006). Luego de un desastre por inundación, algunas patologías pueden asociarse con mayor frecuencia, y su aparición no es una característica obligatoria dado que es una respuesta correlacionada con las condiciones de hacinamiento del lugar siniestrado. De acuerdo con estudios de la OMS y la OPS (OMS-OPS, 2002), durante la primera semana después de una inundación se presentan enfermedades 180

diarreicas agudas, infecciones respiratorias agudas, conjuntivitis y dermatitis. Entre la segunda y tercer semana persisten las enfermedades diarreicas agudas aunque más de tipo parasitario: Giardiasis y amibiasis, así como también comienzan a aparecer casos de paludismo, dengue y leptospirosis. Posterior a la tercer semana se suelen dar casos de hepatitis A. Por otro lado, con base en un enfoque de análisis espacial, la epidemiología presenta tres variables centrales o dominantes que son el tiempo, lugar e individuo. En los últimos 150 años, los profesionales de la salud pública han aprendido que con la cartografía pueden analizarse estas variables. En 1840 Robert Cowman utilizó un mapa para mostrar la relación entre fiebre y explosión demográfica en la ciudad de Glasgow E.E.U.U, atribuyendo el incremento de la mortalidad a la excesiva migración y a un continuo declive en la proporción de la clase media (Melnick, 2000). Gran parte de los estudios epidemiológicos y reportes del estado de salud en las poblaciones son evaluados a través de medidas de frecuencia. Un estudio realizado en el año 2000 a nivel mundial mostró que las diarreas se encuentran dentro de las 10 primeras causas de discapacidad con un total de 63 346 AVAD y que el agua insegura, saneamiento e higiene como factores de riesgo aportan 54 158 de los AVAD (Annette, et al., 2003). En este sentido, los años de vida ajustados por discapacidad (AVD) consideran para su cálculo el número de casos para una causa o grupo de causas, la gravedad o peso de la enfermedad en un rango de 0 a 1, y la duración promedio de la discapacidad, la cual puede variar dependiendo de la edad en la que se presenta la enfermedad. Mientras que los años de vida perdidos por muerte prematura (AVP) consideran el número de defunciones, y la esperanza de vida en la región por grupo de edad, este último como un parámetro de referencia para obtener los años que se pierden caso por caso por no llegar a esa límite en la esperanza de vida (OPS, 2003). Al final el resultado de los AVAD es la suma de los AVD de los AVP (figura 1). Para el cálculo de los años de vida perdidos por discapacidad (AVD) considerando la espacialización por edad o grupos de edad, su modelo matemático es el siguiente: 181

Siendo: c=Número de personas que contraen la enfermedad en un período determinado, w=peso de la discapacidad, L=Duración de la discapacidad, i=entidades espaciales, j=edad o grupos de edad, Constantes: K=1, C=0.1658, B=0.04.

Para el cálculo de los años de vida perdidos por muerte prematura (AVP) considerando la espacialización por edad o grupos de edad, su modelo matemático es:

Siendo: d = Número de personas que fallecen en un período determinado, L = Esperanza de vida a la edad de muerte, Constantes: r = Tasa de descuento, 0.03 K = 1, C = 0.1658,y B = 0.04

En consecuencia el resultado de los años de vida ajustados por discapacidad (AVAD), se obtiene sumando los años de vida perdidos por discapacidad con los años de vida perdidos por muerte prematura. AVAD=AVD + AVP Adicionalmente en los últimos años, ha habido un aumento en el desarrollo de paquetes computacionales dirigidos a analizar, gestionar, y monitorear las enfermedades para mejorar la toma de decisiones en salud pública, entre los que destacan EpiInfo/EpiMap del Centro para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC, 2007), HealthMapper desarrollado en conjunto con la Organización Mundial de la Salud (OMSa, 2006) y SIGEPI desarrollado por la Organización Panamericana de la Salud (OPS, 2005), este último más enfocado al análisis espacial. Sin embargo, los programas mencionados anteriormente no son Sistemas de Información Geográfica (SIG) en sí mismos, por lo que carecen de la gama de herramientas de análisis espacial que éste puede ofrecer. Por otro lado, el software de SIG y tratamiento de imágenes Idrisi fue desarrollado en 1987 por los laboratorios Clark (Clark Labs) liderados por John Ronald Eastman, y reconocidos por ser los pioneros en las áreas tales como el apoyo de decisiones, manejo de la incertidumbre, desarrollo de clasificadores, 182

Figura 1. Consideraciones conceptuales del método a emplear. (Elaboración propia).

análisis de cambio, series de tiempo (ETM) y modelación dinámica (Eastman, 2009). Aunque no fue diseñada específicamente como una herramienta específica para el estudio de la salud, el poder de este software para el tratamiento de imágenes matriciales, facilitan el análisis espacio-temporal en el comportamiento de las enfermedades. Con base en los datos antes mencionados, la hipótesis de este trabajo es que los efectos de las inundaciones sobre la salud humana podrían medirse con la carga de la enfermedad, con un enfoque de análisis espacio-temporal y la ayuda de los Sistemas de Información Geográfica. Así el objetivo de este estudio se centra en la determinación del riesgo de enfermedades relacionadas con las inundaciones, en personas expuestas a zonas de inundación, y no expuestas, al interior de la cuenca Lerma-Chapala para el periodo 2000-2006. 3. Materiales, datos y métodos 3.1. El caso de estudio 3.1.1. Delimitación espacial La Cuenca hidrográfica Lerma-Chapala (figura 2) se localiza en la parte central de México (19º03á 21º34Ń y 99º16á 103º31´W), donde se extiende desde su nacimiento del río Lerma (a 4,600 msnm) hasta su desembocadura en el lago de Chapala (a 1,600 msnm). Presenta una superficie de 53 591.3 km2, que se extiende por los estados de Guanajuato (43.75%), Michoacán (30.25%) 183

Jalisco (13.42%), México (9.8%), y Querétaro (2.76), donde se asienta una población de más de 15 millones de habitantes (Baro, et al., 2011). Figura 2. Zona de estudio, cuenca Lerma-Chapala. (Elaboración propia).

3.1.2. Delimitación temporal De acuerdo con la información disponible de morbilidad y mortalidad, el periodo temporal analizado es del 2000 al 2006. 3.2. Los datos

Los datos de morbilidad (http://sigsalud.insp.mx/naais/), mortalidad (http://sinais.salud.gob.mx/basesdedatos/) y población (http://www.inegi.gob.mx/inegi/) se encuentran disponibles en formato tabular en los sitios oficiales de la secretaría de salud y el Instituto Nacional de Estadística e Informática. Las zonas de riesgo de inundación se obtuvieron del Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED-http://www.cenapred.unam.mx/es/). 184

La calidad de la información de las bases de datos geoespaciales utilizadas cuenta con los estrictos procesos de control exigidos por las instituciones de los gobiernos Federal y Estatal. 3.3. Técnicas de análisis Estructuración de datos Dado que la información de salud es proporcionada en bases de datos, el modelo conceptual de la salud parte de un análisis previo de la información disponible en morbilidad y mortalidad, así como en definir la reestructuración de las bases de datos fuente, de manera tal que puedan ser explotadas en un sistema de información geográfica.

La estructura más apropiada (Figura 3) es considerar series temporales de la información en salud definiendo una base de datos para cada temporalidad, una tabla por enfermedad (k=1, k=2,……K), los campos siendo por grupo de edad (j=1, j=2,……J), y los renglones (i=1, i=2,……I) vinculados a las unidades geográficas estudiadas (localidades, municipio). Para este proceso de estructuración de bases de datos se han automatizado los procedimientos requeridos. Unidades espaciales de análisis de morbilidad y mortalidad La información de salud se proceso de manera diferente de acuerdo con su resolución espacial. En el caso de la morbilidad, aunque las bases de datos son proporcionados a nivel de unidades médicas, sus coordenadas aún no se tienen disponibles para todas las ubicadas dentro de la cuenca Lerma-Chapala, por lo tanto se utilizaron los municipios como georeferencia de la unidad espacial (Figura 4a). En el caso de la mortalidad, las bases de datos cuentan con las información a nivel de localidad de defunción de cada uno de los registros (Figura 4b).

Del total de los municipios que conforman la cuenca Lerma-Chapala, 177 municipios y 8568 localidades no se encuentran en la intersección con las zonas de riesgo de inundación, mientras que 74 municipios y 1011 localidades si lo están. La selección de las causas o grupos de causas se efectúo considerando la Clasificación Internacional de Enfermedades en su décima revisión CIE-10 (OPS, 2001).

185

Figura 3. Dimensiones permisibles en bases de datos. (Elaboraci贸n propia).

Figura 4. (a) Unidad espacial para la morbilidad, (b) Unidad espacial para la mortalidad. (Elaboraci贸n propia).

186

Medidas de frecuencia Cuando se quiere estimar la probabilidad de ocurrencia de enfermar o de morir durante un año en específico, se puede recurrir al cálculo de la probabilidad, la cual incluye el número de eventos entre la población expuesta al riesgo (Beaglehole, 2000).

Siendo: r=Incidencia acumulada/probabilidad de morir, c=número de casos de enfermedad o defunción, n=población al inicio del periodo, F=Factor de multiplicación 10n, i=Entidad espacial, y j=Edades o grupos de edad

En consecuencia la población para los años 2001 a 2004 y 2006 en la zona de estudio fue obtenida al proyectar la información de la población por el método geométrico. Años de vida ajustados por discapacidad (AVAD) Actualmente el Laboratorio de Hidrogeomática del Centro Interamericano de Recursos del Agua se ha dado a la tarea de facilitar la representación y el análisis espacio-temporal de aspectos de agua y salud, desarrollando una aplicación dentro del SIG idrisi (Quentin, 2007; Gómez, 2007), mediante la inclusión de nuevas opciones en el menú principal (Figura 5), incluyendo la ventana para el cálculo de incidencia acumulada y la carga de la enfermedad (Figuras 6a y 6b).

Así, resulta adecuado presentar los resultados de la carga de la enfermedad (AVAD) como tasa, dividiendo los AVP y AVD entre el número de la población en riesgo. Razón de incidencia acumulada o riesgo relativo Esta medida es útil si se desea conocer la probabilidad de padecer una enfermedad en función de la exposición. Es así que, para una causa D asociada con un factor de Exposición E, el cálculo se presenta de la siguiente manera:

187

Siendo: P (D I E) = Incidencia acumulada en expuesto, y P (D I E) = Incidencia acumulada en no expuestos.

Cuando RR=1 se dice que P (D I E) = P (D I E) es decir que hay una asociación nula o que son independientes. Cuando RR>1 se dice que es riesgo de enfermar es mayor en los expuestos que en los no expuestos y al inverso cuando RR<1. Representación espacial por zonas de riesgo Una vez obtenidos los datos por cada unidad espacial (municipios y localidades), se extrajeron los números de casos y la población de manera anual para cada zona (Figura 7). Figura 5. Nuevas opciones en el menú de Idrisi para el análisis de medidas de salud. (Elaboración propia).

188

Figura 6 (a) Ventanas para el cรกlculo de la incidencia acumulada y (b) ventana para el cรกlculo de la carga de la enfermedad. (Elaboraciรณn propia).

Figura 7. Representaciรณn espacial de zonas de riesgo en la cuenca Lerma-Chapala. (Elaboraciรณn propia).

189

4. Descripción y análisis de resultados 4.1 Análisis de enfermedades

Como resultados de la estructuración de las geobases de datos de morbilidad, y mortalidad, únicamente se analizaron la hepatitis A, y el grupo de infecciones intestinales, dado que el número de casos para víctimas por inundación y dengue, no fueron suficientes. En la siguiente tabla se presentan los resultados generados de la extracción del número de casos y defunciones presentadas en las zonas de estudio para el periodo 2000-2006. Así como los resultados del cálculo de la incidencia acumulada (morbilidad) y la probabilidad de morir (mortalidad). Como se puede observar en la tabla 3, los resultados que marcan la diferencia entre las zonas de riesgo de inundación es la incidencia acumulada, mientras que para la probabilidad de morir excepto en el 2005. Para los demás años analizados los resultados muestran una probabilidad de muerte más elevada en las zonas sin riesgo, esto puede deberse al registro de las defunciones para las cuales no se le da seguimiento espacial de la enfermedad, y aún cuando la causa haya sido el factor de riesgo, la defunción se registra fuera de esta zona. Como se muestra en la tabla 4, los años de vida perdidos se reflejan cerca 10 veces más en la suma de la discapacidad que por los perdidos por muerte prematura. Esto es debido a que las infecciones intestinales tienen una incidencia mucho más elevada que la mortalidad (tabla 3). Aunque el mayor número de años de vida ajustados por discapacidad se perdieron en el año 2000, la asociación más fuerte de los AVAD con el factor de riesgo se presentó en el 2005. Para el caso de la hepatitis A (tabla 5), la incidencia acumulada es también más elevada que la tasa de mortalidad, donde el mayor valor de esta medida ha sido de 34.3 enfermos por cada 100,000 habitantes, y el cuál se presentó en el para el 2006 seguido del 2003. Como se puede observar en la tabla 6, en números absolutos los años de vida perdidos por discapacidad se presentan en las zonas sin riesgo. Sin embargo cuando se considera el tamaño de la población en cada una de las zonas, la mayor tasa de AVAD ahora se presenta más alta en las zonas con riesgo de inundación, reflejándose de igual forma en el riesgo relativo, en el que todos los 190

años se presentó un grado de asociación positiva (RR>1), siendo el 2006 el año en que la asociación fue más significativa. Tal comportamiento temporal, puede observarse también en la figura 8, con un mayor contraste de la tasa de AVAD. 5. Discusión y valoración de hallazgos De acuerdo con información de la Organización Mundial de la Salud (OMS, 2006b), las infecciones intestinales generan en promedio 58 millones de AVAD por año para una población de 6000 millones de habitantes; ligeramente más alto, a lo que se presentó en nuestra zona de estudio, con un promedio para el periodo 2000-2006, de 70000 AVAD para una población de poco más de 9 millones de habitantes. Por lo tanto, se puede decir que los valores obtenidos de la carga de la enfermedad están acordes con estudios previos y que si se puede afirma la existencia de una asociación de indicadores de salud con el factor de riesgo por inundación. 6. Conclusiones Se dio cumplimiento al objetivo del estudio y se verificó la hipótesis, sin embargo es conveniente mencionar que las enfermedades analizadas en el estudio cuentan con varios factores que pueden confundir el estudio de su asociación con indicadores de salud como son: los determinados por aspectos meteorológicos, socioculturales y económicos, además de que por la naturaleza de estos padecimientos ya conllevan un comportamiento estacional que habría que considerar en estudios futuros.

191

Tabla1. CIE-10 de enfermedades relacionadas con inundaciones Enfermedades

Duración de la

Pesos de la

enfermedad en %

discapacidad

Hepatitis A

Dengue Clásico

Dengue Hemorrágico

Infecciones Intestinales

0.1

0.2

0.1

Fuente: Organización Mundial de la Salud (OPS, 2001). Elaboración propia. Tabla 2. Pesos y duración para las enfermedades relacionadas con inundaciones. Causas

CIE-10

Hepatitis aguda tipo A

B15

Dengue clásico y Dengue hemorrágico

A90X y A91X

Infecciones intestinales

A01 – A09X

Víctimas de inundación

X38-X389

Fuente: Organización Mundial de la Salud (OPS, 2001), Global Burden of diseases (Murray, 1996). Elaboración propia.

192

Tabla 3. Cálculo de medidas de frecuencia para infecciones intestinales. Año

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

Zona

Casos

Defunciones

Población

IA x 100000

PM x

hab.

100000 hab.

371487

275

7782601

4773.3

3.5

85440

1548543

5517.4

1.7

340000

221

7864795

4323.1

2.8

84623

1557821

5432.1

1.9

387670

355

7918110

4896.0

4.5

80043

1579823

5066.6

4.5

380229

347

7983307

4762.8

4.3

80930

1604038

5045.4

3.7

369764

8060713

4587.2

0.3

76946

1630760

4718.4

0.3

360260

321

8128646

4432.0

3.9

85362

1660395

5141.0

4.5

332551

263

8258874

4026.6

3.2

82787

1693532

4888.4

2.6

Zona 1=Población sin riesgo, zona 2= Población con riesgo, IA= Incidencia acumulada, PM= Probabilidad de morir.

193

Tabla 4. Resultados de AVAD y riesgo relativo para infecciones intestinales. A帽o

Zona

AVP

AVD

AVAD

Tasa AVAD

x 100000 hab. 2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

6918

63004

69922

898.4

668

14973

15641

1010.0

5996

63286

69282

880.9

609

15008

15617

1002.5

4629

64366

68995

871.4

299

15240

15539

983.6

4233

30536

34768

435.5

554

6299

6853

427.2

9022

29149

38170

473.5

1558

5862

7420

455.0

5413

28585

33998

372.4

1141

6486

7627

459.3

5926

61566

67493

817.2

988

14845

15833

934.9

Zona 1=Poblaci贸n sin riesgo, zona 2= Poblaci贸n con riesgo, RR= Riesgo relativo. Elaboraci贸n propia a partir de datos de la SSA, 2007 e INEGI, 2010.

194

1.12

1.14

1.13

0.98

0.96

1.23

1.14

Tabla 5. C谩lculo de medidas de frecuencia para hepatitis. A帽o

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

Zona

Casos

Defunciones

Poblaci贸n

IA x 100000

PM x

hab.

100000 hab.

1744

7782601

22.4

0.1

414

1548543

26.8

0.0

1694

7864795

21.5

0.0

366

1557821

23.5

0.0

614

7918110

7.8

0.1

119

1579823

7.6

0.0

641

7983307

8.0

0.2

298

1604038

18.6

0.1

1097

8060713

13.6

0.1

375

1630760

23.0

0.1

1743

8128646

21.4

0.1

433

1660395

26.1

0.0

1584

8258874

19.2

0.1

580

1693532

34.3

0.1

Zona 1=Poblaci贸n sin riesgo, zona 2= Con riesgo, IA= Incidencia acumulada, PM= Probabilidad de morir.

195

Tabla 6. Resultados AVAD y riesgo relativo para hepatitis. A帽o

Zona

AVP

AVD

AVAD

Tasa AVAD

2000

108.88

3904

4013

51.6

1.13

906

58.5

219.73

3836

4055

51.6

807

51.8

162.23

3933

4095

51.7

839

53.1

47.46

720

767

9.6

347

21.6

559.76

1353

1913

23.7

94.12

458

553

33.9

310.26

2017

2328

28.6

491

29.6

301.76

3595

3896

47.2

24.91

1300

1325

78.2

2001

2002

2003

2004

2005

2006

Zona 1=Poblaci贸n sin riesgo, zona 2= Poblaci贸n con riesgo, RR= Riesgo relativo.

196

1.00

1.03

2.25

1.43

1.03

1.66

Figura 8. Tasa de a帽os de vida ajustados por discapacidad para infecciones intestinales. (Elaboraci贸n propia).

197

Figura 9. Tasa de a帽os de vida ajustados por discapacidad para infecciones intestinales. (Elaboraci贸n propia).

198

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201

CAPÍTULO III VALORACIÓN DE DAñOS INTANGIBLES POR ANSIEDAD EN INUNDACIONES: METODOLOGÍA Y APLICACIÓN AL CASO MEXICANO Oscar Sánchez-Flores1 • Castañeda-Caballero Raymundo2 • Romero-Torres Javier2 Díaz-Delgado Carlos3 • Gaytán-Iniestra Juan4

* * * * Resumen El presente trabajo propone una metodología, basada en encuestas de preferencias reveladas y declaradas, para cuantificar los daños por ansiedad a través de una escala de reacciones fisiológicas reportada por individuos que han vivido una inundación previa. Por otro lado, utiliza los resultados de la cuantificación previa para valorar económicamente estos daños siguiendo conceptualmente el método “Interrelación de Ansiedad-Productividad e Ingreso” (API), desarrollado conceptualmente por Lekuthai y Vongvisessomjai, 2001. Fi-

1 Investigador invitado. 2 Universidad del Estado de México. Facultad de Ingeniería. 3 Centro Interamericano de Recursos del Agua-UAEMéx. Correo: cdiazd@uaemex.mx 4 Facultad de Ingeniería de la UAEM.

203

nalmente, ambos desarrollos metodológicos son aplicados para tres tipos de inundaciones en la República Mexicana para valorar los daños por ansiedad siguiendo la clasificación y el diagnóstico propuesto por Sánchez et al (2011).

1. Introducción Toda clase de perjuicio causado por una inundación abarca un amplio rango de efectos nocivos no sólo en los humanos, su salud y sus pertenencias sino también en la infraestructura pública, herencia cultural, sistemas ecológicos, producción industrial y fuerza competitiva en la economía afectada (Messner y Meyer, 2005). Aunque la terminología difiere ocasionalmente, los daños causados por inundación son normalmente categorizados en daños directos e indirectos, y en segundo lugar, daños tangibles e intangibles. (Messner et al, 2007). * Daños directos: todo tipo de perjuicio que se relaciona con el contacto físico inmediato del agua de inundación con las personas, propiedades y el medio ambiente. Incluye daño a edificios, bienes económicos, diques, pérdida de cultivos y ganado, pérdidas humanas, impactos inmediatos a la salud, contaminación de sistemas ecológicos. * Daños indirectos: ocurren como consecuencia de la inundación y la interrupción de actividades económicas y sociales. Pérdida de producción económica debido a instalaciones destruidas, falta de suministro de energía y telecomunicaciones, interrupción de suministro de bienes. Pérdida de tiempo y beneficios debido a la interrupción en el tránsito vehicular. Perturbaciones en los mercados (aumento de precios de alimentos). * Daños tangibles: daños que pueden ser fácilmente especificados en términos monetarios. Daños a bienes, pérdida en la producción (Messner et al, 2007). Incluye daño físico a propiedades y bienes, e impactos a la salud debido a la inundación. Estos costos pueden ser estimados utilizando datos de mercado (RPA/FHRC, 2004). * Daños intangibles: toda clase de bienes y servicios en los que no existe un mercado para realizar transacciones, por lo que resulta más complicado valorarlos en términos monetarios como son fallecimientos, efectos a la salud, daños a bienes ecológicos (Messner et al, 2007). Se incluyen en esta categoría impactos a la salud relacionados con estrés, pérdida o daño de bienes irremplazables. Se manifiestan como la pérdida de utilidad debido a restricción de actividades, dolor y sufrimiento, ansiedad sobre el futuro y preocupación. Estos costos no están reflejados en mercados, por lo que no se pueden estimar directamente con datos de éstos (RPA/FHRC, 2004).

205

En la Tabla 1, se presenta un resumen de los daños inducidos por inundaciones utilizando la clasificación descrita. Tabla 1. Clasificación de daños inducidos por una inundación. Daño

Tangibles

Intangibles

Directos

Daño a infraestructura carretera.

Pérdida de vidas.

Indirectos

Daños a sembradíos.

Efectos inmediatos a la salud.

Daños a edificios.

Pérdida de bienes ecológicos.

Pérdida de producción industrial.

Daño psicológicos.

Interrupción del tránsito.

Daño por ansiedad.

Costos de emergencia.

Incremento en vulnerabilidad de sobrevivientes. Molestias por recuperación post-inundación.

Fuente: elaboración propia con información de Massner, 2007.

Los daños tangibles pueden ser cuantificados en términos monetarios debido a que existe un mercado en el que se pueden comercializar y por lo tanto se conoce el precio. En contraparte, los bienes intangibles no son comercializados en mercados reales, por lo que resulta bastante más complicado asignarles un valor monetario. Sin embargo, las ciencias económicas han desarrollado un conjunto de técnicas para estimar valores para los bienes sin mercado. Estos métodos permiten expresar en unidades monetarias el cambio en el bienestar de las personas que se origina a través de la satisfacción de sus preferencias (Mogas, 2004). En este sentido, la valoración económica se interesa en expresar las preferencias individuales en unidades monetarias. Dichas preferencias pueden ser expresada como la disposición a pagar (WTP por sus siglas en inglés) por lograr una mejora o para evitar una degradación, o como la disposición a aceptar (WTA por sus siglas en inglés) la renuncia a una mejora o sufrir una degradación. En el caso de los bienes intangibles existen, de forma amplia, dos técnicas para la valoración económica: preferencias reveladas y técnicas de preferencias declaradas (RPA/FHRC, 2004). * Preferencias reveladas. Una preferencia revelada puede definirse como “dados algunos vectores de precios (p) y canastas o cantidades de consumo 206

elegidas (x) (pt,xt) para diversos periodos de tiempo (t) t=1,…,T. De esta forma, xt es revelada preferida a una canasta x si ptxt � ptx” (Varian, 2006). Si xt es preferida a xs, no puede ocurrir que xs se prefiera a xt. Algebraicamente, lo anterior implica psxs < psxt. Esta situación se conoce como el Axioma Fuerte de Preferencia Revelada (SARP) (Varian, 2006). Utilizando q para denotar algún parámetro de calidad ambiental o de recursos intangibles, la tarea a realizar es estimar en términos monetarios los cambios en el bienestar de los individuos asociados con cambios en q. De una forma amplia, q puede afectar la utilidad de los individuos en tres formas (Freeman, 1993): a) producir utilidad indirectamente como factor de entrada en la producción de un bien de mercado que produce utilidad, b) servir como insumo en la producción de mercancías que representan utilidad para los hogares, c) producir utilidad directamente al ser un argumento en la función de utilidad de un individuo. Los principales métodos de preferencias reveladas son el método de costo de viaje y el de los precios hedónicos (Mogas, 2004). * Preferencias declaradas. Estas técnicas utilizan cuestionarios cuidadosamente estructurados para obtener, a partir de estimaciones econométricas, la preferencia de las personas acerca de un efecto intangible fuera de mercado, además de actitudes, opiniones, experiencias, escenarios de valoración y características socio-económicas (RPA/FHRC, 2004). Al basarse en mercados simulados, permiten valorar los cambios en el bienestar de los individuos antes que se produzca una decisión respecto del bien a valorar (Mogas, 2004). Los cuestionarios tienen cuatro propósitos (RPA/ FHRC, 2004): a) Recolectar información cualitativa respecto a actitudes, opiniones y experiencias, b) Incentivar a los encuestados a pensar sobre los diferentes aspectos del tema en cuestión, c) Estimar la disposición a pagar (WTP) o disposición a aceptar (WTA) promedio, d) Lograr explicar esta cantidad promedio a través de un modelo econométrico con una función de disposición a pagar que consiste en un número de variables tales como actitudes, experiencias y características socio-económicas. Dentro de los métodos de preferencias declaradas, los más utilizados han sido el método de la valoración contingente (e.g. Cameron y Carson, 2005) y el de los experimentos de elección (e.g. Louviere et al. 2000). En la práctica, la valoración de daños por inundaciones generalmente se orienta a evaluar aquellos considerados como tangibles directos a través: a) del método de compensación o reposición de un inventario de daños realizados en áreas 207

afectadas (evaluados a posteriori) o b) la construcción de escenarios de daños, basados en una definición detallada de las patologías esperadas (evaluación a priori). Los primeros son los que más se utilizan siendo un grupo de técnicos y expertos los que elaborarán el inventario y determinan el monto de los daños Los últimos métodos relacionan el monto de los daños con las características tanto de la inundación como de la población y de la zona que es afectada. En el primer caso se utilizan variables de altura, duración y velocidad de la inundación y en el segundo el tipo de vivienda y uso de suelo a través de las características de la vivienda, área de cultivo entre otras (e.g. Díaz-Delgado et al, 2010). En ambos casos, la estimación de daños tangibles indirectos se realiza a partir de un porcentaje de los daños tangibles directos, dicho porcentaje es considerado entre 10% y 15%, dependiendo del tipo de uso de suelo afectado por el fenómeno meteorológico (Baró et al, 2007b).Aunque los daños intangibles producidos por inundaciones tales como aumento de estrés, ansiedad, daños a la salud o la pérdida de objetos que conllevan algún valor sentimental pueden llegar a ser mucho más importantes que los daños a las viviendas o pertenencias, hasta el momento no existe un método aceptado para evaluar este tipo de impactos (MAFF, 1999). El enfoque convencional, que sólo considera los daños tangibles, tanto directos como indirectos, resulta insuficiente para un análisis de viabilidad robusto, de evaluación de eficiencia o de toma de decisiones (Lekuthai y Vongvisessomjai, 2001). En los últimos años se han desarrollado trabajos en dos direcciones: a) identificar y cuantificar los daños intangibles inducidos por las inundaciones y b) valorarlos en términos económicos con la finalidad que puedan ser agregados a los tangibles con la finalidad de disponer de una valoración más completa para orientar la toma de decisiones en el sentido de asignación de recursos para la prevención y la preparación. Por ejemplo una línea de investigación, en la primera dirección, se orienta a analizar los efectos de estrés o trauma asociados a inundaciones. En este sentido, UK Defra and Environment Agency desarrolla mediciones de los efectos en la salud mental (RPA/FHRC et al., 2004) pero aún está en proceso determinar un valor monetario a dichos efectos (Messner et al, 2007). En la segunda dirección Lekuthai y Vongvisessomjai, 2001han propuesto conceptualmente el método de Ansiedad-Productividad e Ingreso (API) para valorar daños intangibles por ansiedad. El presente trabajo reporta una contribución en ambas direcciones que llevan a valorar los daños por ansiedad. Por un lado, propone una metodología, basada en encuestas de preferencias reveladas y declaradas, para cuantificar los daños por ansiedad a través de una escala de reacciones 208

fisiológicas reportada por individuos que han vivido una inundación previa (sección 2). Por otro lado, utiliza los resultados de la cuantificación previa para valorar estos daños siguiendo conceptualmente el método API (sección 3). Finalmente, ambos desarrollos metodológicos son aplicados para tres tipos de inundaciones en la República Mexicana (sección 4) siguiendo la clasificación y el diagnóstico propuesto por Sanchez et al (2011). 2. Evaluación del nivel de ansiedad La ansiedad es un estado psicológico desencadenado por la anticipación de peligros inexistentes o vagamente identificados. Se acompaña de un pico exagerado de alerta y excitación fisiológica que prepara al organismo para la acción; en este sentido, la ansiedad posee un potencial adaptativo a las situaciones de emergencia (Rozas et al, 1999). Las respuestas de ansiedad pueden ser definidas como reacciones defensivas e instantáneas ante el peligro. Estas respuestas, ante situaciones que comprometen la seguridad del sujeto, son adaptativas para la especie humana, es decir, ejercen una función protectora. La reacción emocional ante un peligro o amenaza se manifiesta mediante un conjunto de respuestas tanto fisiológicas, cognitivas y conductuales (Morris C. y Maisto A. 2001), teniendo numerosos síntomas, tales como nerviosismo, inquietud o tensión. Por otra parte, aunado a la experiencia de ansiedad, se puede presentar angustia, miedo, inseguridad (Becerra, 2009). La ansiedad es una emoción natural, por lo tanto guarda algunas similitudes con otras reacciones emocionales, tales como la alegría, el enfado, la tristeza, el miedo, etc. A nivel fisiológico, la ansiedad se caracteriza por la activación de diferentes sistemas, principalmente el Sistema Nervioso Autónomo y el Sistema Nervioso Motor, aunque también se activan otros, como el Sistema Nervioso Central, o el Sistema Endocrino, o el Sistema Inmune. Los síntomas de la ansiedad más frecuentes a nivel fisiológico son (Cano, 2002): sudoración, tensión muscular, palpitaciones, taquicardia, temblor, molestias en el estómago, otras molestias gástricas, dificultades respiratorias, sequedad de boca, dificultades para tragar, dolores de cabeza, mareo, náuseas. Por lo general, las personas no muestran los mismos síntomas, o con la misma intensidad, sino que cada individuo se ha especializado (por aprendizaje y por predisposición biológica) en sus propias respuestas típicas de ansiedad. Así, por ejemplo, mientras que unos individuos sufren mucha tensión muscular (hasta el punto de que alcanzan con frecuencia fuertes dolores de cabeza), para otros éste no es el problema (apenas 209

presentan dolores de cabeza), pero sí pueden serlo las molestias gástricas, o las dificultades respiratorias, etc. Por lo general, cualquier individuo sabe cuál es el tipo de síntoma físico que predomina en él cuando se encuentra en una situación que le provoca una fuerte reacción de ansiedad (Cano, 2002). En la literatura, en particular en psicometría, se reportan diversas pruebas psicológicas para determinar la ansiedad de las personas. Estas pruebas se realizan generalmente en condiciones controladas y de comodidad para el entrevistado ya que se les aplican largos cuestionarios (e.g. el cuestionario 16PF contiene 187 preguntas) y diversas pruebas de reacción. Ante la imposibilidad técnica y financiera para aplicar estas metodologías para poblaciones grandes y con poca disponibilidad de tiempo en el caso de inundaciones, se desarrolla un procedimiento alterno basado en las reacciones fisiológicas de las personas como un indicador del nivel de ansiedad combinado con técnicas de preferencias reveladas y declaradas. En efecto, se asume que el nivel de ansiedad puede determinarse a partir de los síntomas fisiológicos experimentados por las personas en el momento de la inundación, así como en los días posteriores a ésta. Las preferencias reveladas se emplean para elaborar un inventario de síntomas o reacciones fisiológicas que la población identifica o ha experimentado en caso de inundaciones mientras que las preferencias reveladas, se utilizan para construir un experimento controlado de escenarios de inundaciones en el que el encuestado indica cual o cuales son las reacciones fisiológicas que ha experimentado. Inventario de reacciones fisiológicas debido a ansiedad

El inventario de factores que influyen un proceso determinado se realiza a partir de dos fuentes (Sánchez-Flores y Romero-Torres, 2010): revisión de la literatura y aplicación de encuesta de identificación de factores a las personas. En este caso, además de estas dos fuentes, se consultaron a médicos especialistas (e.g. Astudillo, 2010). Generalmente se recomienda seleccionar alrededor de una decena de factores con la finalidad de evitar los sesgos de saturación en la respuesta de las encuestas. Como resultado de este proceso, se obtiene el inventario de síntomas que se indica en la tabla 2.

210

Tabla 2. Síntomas producidos a nivel fisiológico por una inundación Síntomas producidos a nivel fisiológico por una inundación Nervios

Visión borrosa

Presión alta

Desmayo

Boca seca

Depresión

Insomnio

Dolores musculares

Sensación de ahogo

Zumbido de oídos

Fuente: Elaboración propia con información de Astudillo (2010).

Obtención del nivel de ansiedad

Una vez obtenido el inventario de síntomas fisiológicos, se procede a construir un diseño experimental que permita obtener las reacciones de los encuestados ante diversos escenarios de inundación. Del diagnóstico para inundaciones en México realizado por Sánchez et al, 2011 se obtiene que, de acuerdo con la percepción social, las inundaciones pueden caracterizarse a partir de su altura (en términos ostensivos) y duración. Considerado que, para experimentos de preferencias declaradas, es recomendable aplicar un número de experimentos entre 6 y 8 para evitar sesgos por fatiga del encuestado (ver Sánchez-Flores y Romero-Torres, 2010), se seleccionan tres niveles de variación para la variable altura y duración. De esta manera, se tiene un diseño completo 23 que resulta en 9 experimentos mismos que son ejemplificados en la tabla 3. El experimento se completa con dos elementos adicionales. El primero, se integra al describir el contexto en el que ocurre la inundación el cual se logra describiendo el pronóstico que hacen las autoridades públicas respecto a la progresión de la inundación y la información existente respecto a la factibilidad que la inundación tenga las características que se proponen en el experimento. El segundo, consiste en presentar al encuestado, por un lado la descripción de las características de la inundación y su contexto y por otro lado, las reacciones fisiológicas de una manera ordenada y de fácil 211

comprensión de tal manera que pueda identificar los síntomas que presentó o considera presentaría. La forma más práctica y sencilla de hacerlo es a través de tarjetas que contienen tanto la descripción de la inundación como la descripción gráfica de los síntomas ordenados del más ligero al más grave. En este sentido, el orden de presentación tomando en cuenta las sugerencias de médicos consultados es el siguiente: ningún síntoma, boca seca, zumbido de oídos, visión borrosa, insomnio, nervios, sensación de ahogo, presión alta y desmayo. Tabla 3. Diseño experimental utilizados para caracterizar una inundación y determinar los síntomas por ansiedad. Daño

Experimento

Duración

Base de silla

3 días

Base de silla

7 días

Base de silla

14 días

Base de mesa

3 días

Base de mesa

7 días

Base de mesa

14 días

Primer nivel

3 días

Primer nivel

7 días

Primer nivel

14 días

Fuente: Elaboración propia.

Criterios para definir el nivel de ansiedad. Una vez identificados los síntomas declarados por los encuestados en cada escenario experimental planteado, se procede a definir el criterio de agregación con la finalidad de estimar el nivel de ansiedad de la persona en particular y de la población en general. Se han 212

definido tres criterios de agregación: por escala, por síntoma más grave, por número de síntomas. * Nivel de ansiedad por escala. De acuerdo con Astudillo (2010), cada uno de los síntomas propuestos representa un nivel de ansiedad entre 2 y 5, acorde con su intensidad fisiológica. A partir de lo anterior, los valores asociados a los síntomas indicados, se muestran en la tabla 4. En este caso, se considera que cuando el encuestado declara ninguna, se le atribuye un nivel de 1, que corresponde al nivel de ansiedad que todas las personas tenemos en condiciones habituales normales (Astudillo, 2010 y García, 2010). * Nivel de ansiedad por síntoma más grave. De acuerdo con García (2010), el síntoma con la mayor frecuencia de aparición en la población representa el indica el nivel de ansiedad más grave por lo que puede utilizarse como referencia para ordenar de manera descendente el resto de síntomas. Una variante de este criterio cuando se tienen respuestas con síntomas múltiples, es seleccionar como indicador del nivel de ansiedad el síntoma más grave. * Nivel de ansiedad por agregación de síntomas. Para el caso de respuestas con síntomas múltiples, se realiza la sumatoria de los niveles que corresponden a cada síntoma conforme a la escala establecida anteriormente. Una variante de este criterio consiste en sumar al síntoma más grave reportado el número de síntomas adicionales indicados por el entrevistado. Tabla 4. Nivel de ansiedad asociado a síntomas fisiológicos Síntoma

Nivel de ansiedad

Síntoma

Nivel de ansiedad

Boca seca

Nervios

Dolor muscular

Sensación de ahogo

Zumbido de oídos

Presión alta

Visión borrosa

Desmayo

Insomnio

Depresión

Fuente: Elaboración propia con información de Astudillo, 2010 y García, 2010.

213

3. Valoración de daños por ansiedad El método “Interrelación de Ansiedad-Productividad e Ingreso” (API), desarrollado conceptual mente por Lekuthai y Vongvisessomjai, 2001 parte del supuesto es que la altura alcanzada por el agua dentro de las viviendas, así como la duración de la inundación son las dos variables principales que determinan el nivel de ansiedad de las personas. Este nivel afecta a su vez la productividad y por consecuencia el ingreso que el individuo pueda generar. La pérdida de la capacidad productiva derivada del nivel de ansiedad y asociada al nivel de ingreso es la que determina el monto del daño. La figura 1 muestra la relación entre la altura alcanzada por el agua y la ansiedad. Se asume un nivel mínimo o inferior de ansiedad de las personas, A1, no nulo, ya que a pesar de no estar afrontando un episodio de inundación, una persona siempre mantiene un cierto nivel de ansiedad. A medida que la altura aumenta el nivel de ansiedad crece no linealmente hasta que ambas alcanzan un nivel máximo (d2) que corresponde a la altura máxima de la inundación y al nivel de ansiedad más alto (A2). La figura 1 indica la relación entre ansiedad y productividad la cual es inversamente proporcional no lineal. Es decir, al grado de ansiedad las personas es mínimo (A1) en condiciones normales por lo que su productividad es máxima (P2) a medida que el nivel de ansiedad aumenta el nivel de productividad decrece hasta el punto en que la productividad es mínima (P1) cuando el nivel de ansiedad es máximo. La figura I muestra la relación entre productividad e ingreso la cual es lineal y directamente proporcional partiendo de un porcentaje de productividad mínimo asociado a un ingreso mínimo (I1) hasta llegar a un nivel de productividad e ingreso máximo cuando el nivel de ansiedad se encuentra en los niveles mínimos. De esta manera, el daño por ansiedad se asocia de manera directamente proporcional lineal al nivel de reducción del ingreso, entendido como una disminución de la capacidad productiva y por lo tanto expresada en términos económicos (figura 1). En este caso, se puede notar que cuando no hay impacto en el ingreso, el daño por ansiedad es nulo. A continuación se formalizan las etapas para obtener la ansiedad en función de la altura del agua en cada instante de la inundación, posteriormente se indica la relación entre ansiedad y productividad. Finalmente, se establece la relación entre productividad y nivel de ingreso.

214

Figura 1. Relación entre altura, ansiedad, productividad e ingreso.

Relación ansiedad - altura de agua

El nivel de ansiedad de una persona varia conforme la inundación transcurre. Para caracterizar este proceso, el evento se divide en tres periodos. El primero abarca desde el principio de la inundación (Start Time), ts, hasta el momento en que se alcanza la máxima altura del agua (Peak Time), tp. Durante este periodo se asume que el nivel de ansiedad aumenta conforme la altura del agua aumenta y la inundación se agrava. Sin embargo, el nivel de ansiedad puede fluctuar dado que la altura del agua y la inundación no son necesariamente progresivas ni constantes. El segundo periodo inicia una vez que la altura de agua ha llegado a su nivel máximo y termina una vez que la lámina del agua de la inundación es despreciable (Final Time), tf . Durante este periodo, se asume que la ansiedad se mantiene en el nivel más alto alcanzado en la etapa previa (A(tp)). El tercer periodo, llamado post-inundación o de recuperación, varía de acuerdo a la duración de la inundación medida desde su inicio, ts, hasta el momento que la altura del agua es despreciable, tf. Si ésta tuvo una duración menor a un periodo T0 (por lo general 15 días), se asume que este periodo tendrá la misma duración que la inundación. Si el periodo de inundación es superior o igual a T0 o más, la duración del tercer periodo es T0. Bajo estas consideraciones, la ansiedad varía 215

en función del momento en que se encuentre el proceso de inundación, A(t) el cual a su vez está asociado a la altura de la inundación d(t). De esta manera para cada periodo se tiene la siguiente relación: Primer periodo Donde A(t) es el nivel de ansiedad en el tiempo t; d(t) es el nivel del agua en el tiempo t; es la altura máxima del agua en una zona determinada del área afectada la cual se conoce a priori a través de modelos hidrológicos o a posteriori una vez ocurrida la inundación; y corresponden al nivel ansiedad mínimo y máximo, respectivamente el cual se asume como conocido.

En esta ecuación se verifica que al instante t=ts la altura del agua es mínima d1 por lo que la ansiedad es mínima A(ts)=A1. Por otra parte, si t=tp, la altura del agua se encuentra en el nivel más alto d2, por lo tanto A(tp)=A2 es decir la ansiedad se encuentra en su nivel superior. Segundo periodo. El nivel de ansiedad en el será el mismo que el registrado en A(tp), es decir:

Tercer periodo, el nivel de ansiedad está determinado por la duración técnica de referencia, T0, y la duración técnica de la inundación que incluye el periodo con presencia del agua Tw = (tf - ts) y periodo pos inundación o recuperación Ta= (tr - tf). En este sentido se tienen dos casos: a) Si la duración con presencia de altura de agua, entonces el periodo de recuperación es igual al periodo con presencia de agua Tr=Tw, y tr=2tf -ts. De esta forma la ecuación que determina la ansiedad es:

Con esta ecuación se verifica que para el instante t=tf , A(tf )=A(tp)=A2. Es decir, la ansiedad se encuentra a su nivel superior. Para el instante t=tr ; A(tf)=A1, la ansiedad se encuentra su nivel inferior dado que en el multiplicador del primer término tr-tf =tf . 216

b) En caso contrario (Tw� T0) se tiene Tr= 2Tw. y tr=tf +2Tw.

Los valores de ansiedad en el límite del periodo t=tf resulta: A(tf )=A(tp)=A2, es decir la ansiedad en su nivel superior. Para el instante de tiempo t=tr se tiene A(tr)=A1 es decir, la población se encuentra nuevamente en el nivel de ansiedad inferior o normal. Figura 2. Relación de altura del agua y ansiedad durante los 3 periodos de inundación.

217

Relación ansiedad-productividad

La función que permite determinar el porcentaje de productividad, P(t), dado el nivel de ansiedad obtenido previamente es:

Donde P1 y P2 son porcentaje de productividad mínimo y máximo, respectivamente.

Para esta ecuación se cumplen las condiciones límite de ansiedad y productividad. Es decir, si la ansiedad se encuentra en el nivel inferior A(ts)=A1, la productividad es máxima P(ts)=P2. Por el contrario, cuando la ansiedad se encuentra a su nivel superior A(tp)=A2, la productividad se encuentra en su nivel inferior P(tp)=A2. Relación productividad-ingreso.

La pérdida de ingreso como resultado de la reducción de productividad se obtiene a través de una relación lineal siguiente:

Donde

, I1 e I2 son porcentaje de ingreso inferior y superior que resultan de una reducción de productividad.

Para esta ecuación se puede verificar que el ingreso se encuentra en su límite inferior cuando la productividad es muy baja. Es decir, cuando P(tp)=P1; I(tp)=I1. Por otra parte, cuando la productividad se encuentra en el nivel superior, el ingreso es el más alto. Es decir si P(ts, tr)=P2 entonces I(ts, tr)=I2. Daño por ansiedad

Este daño, AD(t), depende de la reducción del nivel de ingreso con respecto al ingreso máximo, I(t)-I2, consecuencia de la pérdida de productividad debido a la presencia de un cierto nivel de ansiedad. Es decir: AD(t)=I2-I(t). La figura 3 muestra el daño por ansiedad a través de los tres periodos de inundación. 218

Figura 3: Daño por ansiedad durante los 3 periodos de inundación

4. Aplicación En Sánchez-Flores et al, (2011) se proponen una tipología y la metodología a seguir para la clasificación de inundaciones en la que se toma en cuenta las variables que caracterizan una inundación (altura, duración y velocidad), la frecuencia de ocurrencia, y el nivel de preparación, preocupación y conciencia de una persona o población, cuyo conjunto determinan el estado de riesgo que a su vez es un indicador de la situación de vulnerabilidad en que se encuentra el sujeto estudiado. Siguiendo esta clasificación se seleccionaron tres casos en la República Mexicana que, por sus características (tabla 5), son representativos de una población en estado de: a) demanda de reducción de riesgo, b) sensación de seguridad y c) ignorancia. Villahermosa, Tabasco considerado un sitio en estado de demanda de reducción del riesgo al ocurrir episodios de inundación recurrentes, altura y duración de inundación alta y una población con una conciencia y preocupación alta aunque no necesariamente se encuentra totalmente preparada. Santiaguito Coaxustenco es una localidad semiurbana en la que las inundaciones por el desbordamiento del arroyo local son frecuentes sin embargo, su altura, duración y velocidad son bajas por lo que la población se encuentra en un estado de sensación de seguridad. Finalmente, Angangueo, tiene una población en estado de ignorancia ya que tiene una preparación, preocupación y conciencia bajas debido a que las inundaciones son raras. Lo anterior se pudo constatar en la inundación de 2010 la cual debido a la alta velocidad y al arrastre de materiales causó daños tangibles e intangibles importantes. A continuación se describen los resultados más importantes relacionados a la obtención del nivel de ansiedad y su valoración. 219

Tabla 5. Características de los sitios utilizados como estudio de caso.

Lugar de aplicación

Villahermosa, Tabasco.

Santiaguito C, Estado México.

Angangueo. Michoacán.

Recurrente

No recurrente

Altura

Alta

Baja

Media

Duración

Alta

Baja

Velocidad

Media

Baja

Alta

Preparación

Baja

Alta

Baja

Preocupación

Alta

Baja

Conciencia

Alta

Baja

Demanda de reducción

Sensación de seguridad

Ignorancia

1.52

1.53

2007

2010

Frecuencia

Estado de riesgo

del riesgo

Tirante máximo en la inundación más severa (m) Año de la inundación más severa

Fuente: Elaboración propia. 1 Fuente: Ramírez, A. (2009). 2 Fuente: Atlas de Inundaciones del Estado de México (2007). 3 Fuente: El sol de Morelia (2010).

220

Nivel de ansiedad

Para calcular el nivel de ansiedad se siguió en procedimiento descrito en la sección 2. Para el diseño de la encuesta de preferencias declaradas se utilizaron los síntomas y el diseño experimental descrito previamente. Este diseño experimental fue aplicado, para los tres casos de estudio, en dos bloques de seis experimentos cada uno a fin de reducir los posibles sesgos de fatiga en las respuestas. El cuestionario fue aplicado de forma aleatoria mediante entrevista directa con el jefe de familia de cada hogar ubicado en la zona afectada por la inundación. Las entrevistas se aplicaron en brigadas de 2 a 3 personas en cada sitio del 7 al 14 de mayo de 2011. En Angangueo se aplicaron 152 encuestas lo que equivale a 912 observaciones (cada experimento se considera como una observación conforme a la teoría de las preferencias declaradas en tanto que en Santiaguito se colectaron 150 (900 observaciones) y en Villahermosa 200 (1200 observaciones). En la figura 4, se muestra el histograma de la distribución porcentual de síntomas reportados en cada uno de los casos de estudio estimado a partir de la sumatoria de veces que se reporta el síntoma dividido entre el número de observaciones de cada sitio (es por ello que el porcentaje total por síntoma o para el conjunto de síntomas difiere del 100%). De esta distribución, se puede notar que “nervios” es el de mayor ocurrencia a nivel general y en particular en Santiaguito y Angangueo. En estos dos sitios se presentan inundaciones de poca duración contrariamente al caso de Villahermosa en el que es mucho mayor por lo que los efectos de ansiedad son de más largo plazo tal y como sucede con el síntoma “depresión” que para este lugar es el de mayor ocurrencia. La presión alta, los dolores musculares, la sensación de ahogo y el insomnio siguen en orden de recurrencia de síntomas. Resalta también que en gran número de casos los entrevistados no reportan síntoma alguno debido a la inundación. En cuanto al número de síntomas reportados, se tiene para el conjunto de observaciones que el 23% la respuesta fue ninguno mientras que el 46% de los registros indica un síntoma y el 31% restante más de un síntoma. A nivel de cada sitio, siguiendo el orden indicado, los porcentajes se distribuyeron de la siguiente forma: Angangueo 31%, 32% y 37%, Santiaguito 18%, 34% y 46% y Villahermosa 20%, 66% y 14%. Este último registro así como las opiniones recabadas durante la entrevista muestran que los habitantes de Villahermosa presentan un 221

222

en los casos de estudio.

Figura 4. Frecuencia de ocurrencia de los sĂntomas asociados a la ansiedad

cierto nivel de saturación, o rechazo a recordar episodios de inundaciones graves, respecto a estudios similares a los que han sido objeto previamente de ahí la renuencia a indicar con más detalle los síntomas experimentados. Antes de proceder a evaluar los daños por inundación es necesario verificar que la relación entre el nivel de ansiedad y las variables altura del agua y duración de la inundación son directamente proporcionales (aunque no lineales) se procede a determinar el nivel de ansiedad a partir de la agregación de síntomas declarados por los encuestados. Para ello se utiliza la escala de ansiedad establecido en la tabla 3 y el criterio de agregación de síntomas descrito en la sección 2. El nivel de ansiedad promedio en cada lugar de estudio para cada inundación, caracterizada por una altura y una duración determinada, se obtiene con la siguiente ecuación:

Donde Ai = i-ésimo valor de ansiedad y f(Ai) = frecuencia de ocurrencia del i-ésimo resultado de A.

De esta forma, se analiza la relación nivel de agua-duración-nivel de ansiedad para tres casos particulares: a) El nivel de ansiedad es igual al número de síntomas experimentado más uno. Siendo la respuesta “ningún síntoma” equivalente al nivel 1 o ansiedad “normal” en todas las personas. b) El nivel de ansiedad está determinado por la escala que se le asigna previamente a cada síntoma en una escala de 1 a 5 (tabla 3), y c) El nivel de ansiedad está determinado por la escala establecida por síntoma excluyendo en la contabilización “nervios” debido a la poca precisión del término y a su frecuencia de ocurrencia. Los resultados obtenidos se consignan en la Tabla 6. A partir de estas tablas se puede verificar, en términos generales para los tres casos particulares de agregación utilizados, que a medida que la altura del agua y de la inundación aumenta, el nivel de ansiedad se incrementa. El incremento es más notable se observa cuando se utiliza la agregación por número de síntomas (caso a) en comparación con a la escala asignada a cada síntoma (casos b y c). En este último caso la diferencia es de 6 décimas entre la inundación más ligera y la más grave para Angangueo y Villahermosa en el caso b y prácticamente nula para Villahermosa en el caso c) mientras que en los otros casos la diferencia máxima es de alrededor de 9 223

Tabla 6. Estimación del nivel de ansiedad para tres casos particulares de agregación de síntomas. a) Suma de síntomas

Duración

Base de

Primer

la silla

la mesa

piso

3.0

2.1

2.2

2.3

7.0

2.1

2.2

2.5

14.0

1.9

2.1

2.7

3.0

2.3

3.0

2.7

7.0

2.1

2.8

3.8

14.0

2.8

2.4

3.6

3.0

2.0

1.7

2.1

7.0

1.9

1.7

2.0

14.0

1.9

1.8

2.4

3.0

2.5

2.6

3.0

7.0

2.6

2.7

2.9

14.0

2.5

2.6

3.1

3.0

2.7

2.9

3.5

7.0

2.9

3.1

3.3

14.0

2.9

3.2

3.4

3.0

3.4

2.9

3.9

7.0

3.2

2.9

3.6

14.0

3.1

4.0

Caso de estudio Angangueo

Santiaguito

Villahermosa

b) Escala de síntomas (todos) Caso de estudio Angangueo

Santiaguito

Villahermosa

Fuente: Elaboración propia.

224

Tabla 6. Estimación del nivel de ansiedad para tres casos particulares de agregación de síntomas. c) Escala de síntomas

Duración

Base de

Primer

la silla

la mesa

piso

3.0

1.5

1.7

2.3

7.0

1.7

1.9

2.1

14.0

1.7

1.8

2.4

3.0

1.9

2.1

2.9

7.0

2.1

2.4

2.7

14.0

2.2

2.4

2.7

3.0

3.1

2.8

3.2

7.0

3.1

2.8

2.7

14.0

2.9

3.1

(excluyendo nervios) Caso de estudio Angangueo

Santiaguito

Villahermosa

Fuente: Elaboración propia.

décimas. Sin embargo, es importante resaltar que en el caso de Villahermosa, los tres casos de agregación muestran que a la altura de inundación a la base de la mesa, el nivel de ansiedad es menor con respecto a la altura de la base de la silla y del primer piso lo cual es un resultado diferente a la tendencia observada. Este hecho podría explicarse por la poca factibilidad de esta situación en la población encuestada razón por la cual estos escenarios no fueron evaluados correctamente en términos de los síntomas experimentados. Daño por ansiedad

Una vez validada la tendencia de incremento del nivel de ansiedad respecto al incremento de la gravedad de la inundación e identificada la escala que mejor la refleja, se procede a definir los parámetros de las funciones para determinar el daño por ansiedad (Sección 1). Para ello, el nivel de ansiedad inferior A1, corresponde a la escala de 1 lo que en una escala de 1 a 100 corresponde a 20 225

unidades. La ansiedad superior se fija al nivel 5 limitándose, en este caso a 80 unidades ya que se considera que un nivel de ansiedad máximo correspondiente a una escala de 100 unidades no es factible en eventos como las inundaciones. Los valores intermedios entre los niveles 1 y 5 se determinan por extrapolación lineal simple. Si bien estos límites son arbitrarios corresponden a los utilizados en Lekuthai y Vongvisessomjai, 2001 por lo que conservan una validez comparativa. Análogamente, el nivel de productividad inferior y superior, P1 y P2, se establecen a 20 y 80 con respecto a 100 respectivamente. En cuanto al periodo de recuperación éste se asume igual a la duración de inundación dado que se asume T0=15 y que en los tres casos es menor a 15 días. Una vez aplicadas las ecuaciones descritas en la sección 2, se obtienen las curvas que determinan el nivel de ansiedad en función de la duración de la inundación. En la figura 5 se muestra la curva correspondiente a Santiaguito para las duraciones de 3 (a la izquierda) y 7 días (a la derecha). En este caso puede notarse que dado que el periodo en que alcanza la altura máxima es muy corto el primer periodo de la inundación se confunde con el eje vertical resaltando el segundo y tercer periodo. Por otro lado, se puede observar que para una inundación de 3 días el nivel de ansiedad varía de 20 a 38 puntos con respecto a la escala de 100 y de 20 a 47 puntos para la inundación de 7 días. Con las curvas de ansiedad y duración y las ecuaciones de productividad e ingreso se procede a calcular el daño por inundación. Para los tres estudios de caso, el nivel de ingreso de cada hogar afectado se determina a partir del número de salarios mínimos promedio. Para ello, se recurre a la información proporcionada por la Asociación Mexicana de Agencias de Investigación de Mercados y opinión pública (AMAI) y el Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática (INEGI).A través de estas fuentes de información se determina que el nivel de ingreso mensual promedio es de 10,400 pesos mexicanos para Angangueo y Santiaguito así como de 17,450 para Villahermosa. Tomando como referencia estos valores, se calcula el daño por ansiedad para inundaciones típicas expresadas en términos de duración y altura del agua. Los resultados obtenidos, expresados en número de salarios mínimos por vivienda son consignados en la Tabla 7. De ella se puede constatar que a medida que la inundación se agrava en términos de duración y altura, los daños por ansiedad son más altos. Por otro lado, se observa que la duración es la variable que impacta más en los daños ya que para la misma duración, en los tres casos de estudio, el daño varia ligeramente cuando se incrementa la altura de agua llegando a ser de hasta el 50% como máximo con respecto a la altura de agua menor analizada (caso de Angangueo). En cambio, el incremento de los 226

daños por ansiedad por aumento en la duración puede ser de hasta 7 veces si se compara la duración menor analizada (3 días) con la mayor (14 días) a la altura mayor del agua (2.5 metros). Coincidentemente, la magnitud relativa de los daños de la inundación más ligera (3 días con una altura que llega a la base de la silla) a la más grave (14 días alcanzando el primer nivel de la vivienda) es de alrededor de 7 veces en los tres casos de estudio. Sin embargo, el daño absoluto será distinto en los tres lugares en la medida que los salarios promedio mensuales sean distintos. 5. Comentarios finales El empleo de las técnicas de preferencias reveladas y declaradas permite identificar los síntomas asociados a la ansiedad que experimentan las personas durante o en los días posteriores a un episodio de inundación. El análisis de estos resultados para poblaciones en tres estados de riesgo distinto permite verificar que la altura alcanzada por el agua dentro de la vivienda, así como la duración del evento, son variables que determinan en el nivel de ansiedad experimentado por una persona con lo que se constata que a mayor altura del agua y la duración de la inundación, mayor será el nivel de ansiedad experimentado por una persona. A partir de la definición de un criterio de agregación de los síntomas experimentados es factible determinar el nivel de ansiedad de un individuo o de una población. La estimación de este nivel de ansiedad asociado con la adaptación del método API: “Interrelación de Ansiedad-Productividad e Ingreso” (Lekuthai y Vongvisessomjai, 2001) para el caso mexicano permite expresar en términos económicos el daño por ansiedad producido por una inundación. Si bien el objetivo de cuantificar los danos tangibles e intangibles de una forma práctica y parcial pudiera estar cubierto en términos de conocer su magnitud y su implicación en la toma de decisiones aún persisten cuestionamiento de fondo respecto a la estimación realizada. En primer lugar, podría cuestionarse que la evaluación depende del ingreso de la vivienda y de la población en su conjunto ya que implica que con este tipo de evaluaciones el daño por ansiedad a las poblaciones de menos ingresos tendría una valoración menor que la de ingresos superiores induciendo con ello inequidad. Por otra parte, las escalas y los niveles superiores e inferiores de ansiedad y productividad se han elegido arbitrariamente por lo que se requiere un trabajo más detallado para definir un criterio menos subjetivo en la definición de los parámetros de las funciones que determinan el daño. Adicionalmente, 227

también se requiere evaluar las implicaciones derivadas del proceso de adaptación o “memoria” que experimentan las poblaciones sujetas a inundaciones recurrentes ya que representan una fuente de disparidad con respecto a las poblaciones en las que estos eventos son menos frecuentes y que por lo tanto se espera que los daños por ansiedad sean mayores. Finalmente, es necesario orientar las extensiones futuras hacia la inclusión de otro tipo de daños intangibles indirectos y a su vez desagregar, por un lado, el nivel de este análisis para identificar las características socioeconómicas de las personas que son determinantes en el nivel de ansiedad experimentado y por otro, el nivel de ingresos específico de cada hogar ya que en este análisis se utilizaron valores promedio para cada una de las zonas de estudio. Tabla 7. Costos por ansiedad por vivienda expresados en salarios mínimos para los tres casos de estudio en términos altura y duración de la inundación. Angangueo

Santiaguito

Villahermosa

Altura

3 días

7 días

14 días

3 días

7 días

14 días

3 días

7 días

14 días

Primer

2.8

7.0

16.5

3.5

9.5

19.3

4.2

9.8

29.8

2.7

6.5

13.1

3.2

8.0

15.3

2.7

6.7

28.0

2.4

6.3

11.0

2.6

6.0

16.2

3.8

8.8

22.0

piso (2.5m)

Base de la mesa (0.8m)

Base de la silla (0.5m)

228

229

Figura 5. Curvas de ansiedad y duraci贸n para el caso de Santiaguito.

6. Referencias Baró, J.E., Díaz-Delgado, C., Esteller, M.V. y Calderón, G. (2007b). “Curvas de daños provocados por inundaciones en zonas habitacionales y agrícolas de México, Parte II. Caso de estudio en la Cuenca Alta del río Lerma”. Ingeniería Hidráulica en México. Vol. XXII núm. 3, pp. 71-85. Becerra, J. (2009), “Trastornos por Ansiedad”. Recuperado el 17 de octubre de 2010 de http://www.cop.es/colegiados/S-02633/ANSIEDAD.html. Cameron, Mitchell y Carson, Richard (2005) Using surveys to value public goods: The contingent valuation method.Jhons Hopkins University press. Washington. 4a edición. Cano, A. (2002) “La evaluación de nuestro nivel de ansiedad a través de los síntomas”. Recuperado el 28 de septiembre de 2010 de http://www.ucm.es/ info/seas/autoeval.htm. Díaz-Delgado, C., Baró, J., Cadenas, E., Calderón, G. y Esteller, M. (2010). “Evaluación económica de daños por inundaciones en zonas urbanas”. XXI Congreso Nacional de Hidráulica. Guadalajara, Jalisco, México, Octubre 2010. Freeman, A. M., III (1993) “The Measurement of Environmental and Resource Values: Theory and Methods”. Washington, DC: Resources for the Future. García, C. (2010). Área de Métodos Cuantitativos, FES Iztacala, UNAM. Entrevista realizada en la FES Iztacala el 4 de octubre de 2010. Lekuthai, A. and Vongvisessomjai, S. (2001). “Intangible Flood Damage Quantification”, Water Resources Management 15: 343–362. Louviere, Jordan, DavidHenshery Joffre Swait (2000),Stated Choice Methods: Analysis and Application, Cambridge University Press, Cambridge. MAFF (1999).“Flood and Coastal Defence Project Appraisal Guidance: Economic Appraisal (FCDPAG3)”. London, MAFF (now Defra). 230

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231

Agradecimientos Parte de los trabajos de campo reportados en este trabajo fueron financiados por el proyecto SEMARNAT-CONACyT 23478. Los resultados preliminares del mismo fueron discutidos y enriquecidos durante las conferencias organizadas por las Facultades de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Nuevo León y la Universidad Autónoma de Querétaro por lo que se agradece a los organizadores y participantes.

232

SECCIÓN III

* * * *

CAPÍTULO I DESARROLLO DE UN MÓDULO HIDRO-GEOMÁTICO PARA LA ESTIMACIÓN DE COSTOS DE DAÑOS POR INUNDACIÓN: APLICACIÓN EN LA CUENCA LERMA-CHAPALA (MÉXICO) Miguel A. Gómez-Albores1 • Díaz-Delgado Carlos1 • Baro-Suárez José2 Esteller-Alberich María1 • Sánchez-Flores Oscar3 • Fabela-Estrada Adrián2

* * * * Resumen Las inundaciones son uno de los desastres naturales que más afectan a las poblaciones humanas, provocando severos impactos en la salud y daños socioeconómicos elevados. El presente proyecto se enmarca dentro de una metodología desarrollada recientemente por investigadores de la UAEMéx y la UNAM, para la estimación de daños tangibles directos construidos a partir

1 Centro Interamericano de Recursos del Agua-UAEMéx. Correos: qfbmiguel@yahoo.com.mx cdiazd@uaemex.mx • mvestellera@uaemex.mx 2 Facultad de Geografía, UAEMéx. Correos: jebaros@yahoo.com.mx • adrian_afe@hotmail.com 3 Facultad de Ingeniería, UAEMéx. Correos: osanchez@uaemex.mx 235

de modelos matemáticos probabilístico y de tipo regresivo (Baro et al., 2011). Por otro lado, los Sistemas de Información Geográfica, permiten desarrollar herramientas que facilitan el análisis de manera automatizada. Siguiendo una metodología geomática, en donde se eligió a Idrisi como plataforma SIG y a delphi como software de programación, se obtuvo como resultado un módulo que permite de manera espacial y automatizada, estimar los daños tangibles a partir de información socioeconómica disponible a nivel nacional, con aplicación a la cuenca Lerma-Chapala. Palabras clave: Inundación, función de distribución beta, daños-inundación, SIG, Cuenca Lerma-Chapala.

236

1. Introducción El tercer reporte de evaluación sobre cambio climático (IPCC, 2001) establece: “es muy probable (con un intervalo de confianza de 90-99%) que las precipitaciones se hayan incrementado en un 0.5-1.0% por década en el siglo XX. Sobre todo en las latitudes altas y medias del hemisferio norte” y que en esta misma región “en la última mitad del siglo XX es muy probable (con un 6090% de confiabilidad) que la frecuencia de aparición de precipitaciones fuertes se haya incrementado en 2-4%”, por lo que se concluye que “la magnitud de las inundaciones y su frecuencia se han incrementado en muchas regiones”. Con base en los análisis efectuados por los miembros del IPCC, es posible inferir que los efectos de las lluvias intensas tengan como consecuencia crecidas en cursos de agua que rebasen los umbrales normales del cauce y generen inundaciones con más recurrencia. Así, las planicies inundables se verán afectadas con mayor frecuencia y con impactos socio-económicos más devastadores. Las inundaciones constituyen el fenómeno hidrometeorológico que mayores impactos causan a un socioecosistema, por sus características en cuanto a la dimensión espacial y temporal del fenómeno (Lopardo y Seoane, 2000). Los desastres debidos a inundaciones suponen, aproximadamente, un tercio de todas las catástrofes naturales que se producen alrededor del mundo, al menos en cuanto a pérdidas económicas. Además, son la causa de más del cincuenta porciento de las víctimas fatales. Según el Centro de Investigaciones sobre Epidemiología de Catástrofes (CRED) las inundaciones y los deslizamientos representan el 61% de todos los desastres naturales ocurridos entre 1980 y 2001 (EM-DAT, 2009). En México, los daños por inundación suelen ser muy cuantiosos. En efecto, tan sólo en 2008 se destacan las inundaciones de Tabasco y Chihuahua, donde para Tabasco, los daños económicos se valoraron en 4.6 mil millones de pesos, con 41 800 habitantes afectados y se presentó un deceso; en Chihuahua los daños ascendieron a 380 millones de pesos, se afectaron 23 387 habitantes y ocurrieron 8 decesos (CENAPRED, 2009). Afortunadamente en el país la mitigación de impactos por desastres naturales, en particular del fenómeno hidrológico de inundación, se encuentra como uno de los principales objetivos de las autoridades competentes. En consecuencia, 237

agencias gubernamentales como protección civil, bomberos, entre otras, cuentan hoy en día con planes de emergencia para mitigación de impactos por inundación. Sin embargo, es de resaltar que el mayor sistema de respuesta existente en México corresponde al Plan DN-III del ejército mexicano (SEDENA, 2010). Por otro lado, posterior a un evento de inundación, suele ocurrir que las medidas que se toman en cuenta al presentarse este tipo de eventos en zonas habitacionales, son de tipo estructural. Esto implica importantes inversiones que rara vez se juzgan en el marco de un análisis costo-beneficio realista. Por ello, recientemente Baro et al (2011) proponen una metodología que permite la estimación de daños económicos tangibles directos provocados por inundación. Esta propuesta metodológica pretende ser una herramienta con aplicabilidad para México que facilite la toma de decisiones bajo un análisis costo/beneficio sobre acciones concretas para mitigar y controlar los impactos nocivos de una inundación. Este trabajo, tiene como fundamento la metodología antes mencionada y como objetivo la generación de un módulo de análisis desarrollado en un ambiente de Sistemas de Información Geográfica. Así, el principal propósito de la investigación corresponde a la codificación de un módulo geomático que permita la evaluación de los costos por daños tangibles directos ocasionados por la presencia de una inundación. Adicionalmente, la validación del funcionamiento adecuado del módulo generado se realizó con base en los resultados reportados en (Baro et al., 2007) para la Cuenca Alta del Río Lerma, México. La implementación del módulo geomático permitirá contar con una evaluación de los costos debidos a una inundación, pero sobre todo permitirá la construcción de escenarios (simulaciones) que ayuden a las autoridades y/o tomadores de decisiones, en la definición de inversiones para la prevención ante estos eventos hidrológicos extremos. 2. Antecedentes Hoy en día, los desastres naturales tienen más cobertura mediática. Sin embargo, estos eventos no son nada nuevo. En efecto, los desastres naturales han influido en el curso de la historia a través del tiempo, generando hambre, pérdida de vidas y, en casos extremos, la destrucción de civilizaciones enteras. Bajo la definición de desastre como “un evento concentrado en tiempo y es238

pacio, en el cual la población, o parte de ella, sufre un daño severo e incurre en pérdidas para sus miembros, de manera que la estructura social se desajusta y se impide el cumplimiento de las actividades esenciales de la sociedad afectando, el funcionamiento vital de la misma” (CENAPRED, 2009), estos pueden clasificarse por su tipo y magnitud en desastre: 1) por actividad volcánica, 2) por actividad de un ciclón, 3) por sismo, 4) por incendio, 5) por helada, 6) por tsunami, 7) por lluvias e inundaciones, entre otros. Sin embargo, es de resaltar que el presente trabajo se centra en el marco del análisis económico del tipo de desastre generado por una inundación. Las inundaciones frecuentemente se producen en zonas llanas, donde suelen existir importantes asentamientos humanos en los cuales existe toda una actividad económica, ya sea de tipo industrial, agropecuaria o de servicios y, por lo tanto, cuando se produce un evento de esta naturaleza, las pérdidas humanas, socioeconómicas e incluso ambientales suelen ser muy elevadas. En el análisis de daños producidos por inundación, un primer paso es clasificar los tipos de perjuicios ocasionados. Para ello existen varias clasificaciones, pero una de las más usuales es la presentada por Nascimento et al (2007) y Jonkman et al (2008). En dichos trabajos, se definen dos tipos de daños: los tangibles y los intangibles. Los primeros son los que se miden con base en un valor monetario, mientras que los segundos no pueden ser medidos en tales términos, al menos de manera sencilla. Los daños tangibles se dividen en dos subtipos: los directos, producidos por contacto con el agua o por sumersión, y los indirectos, que son causados por la interrupción de las interrelaciones físicas y económicas. Éstos incluyen, por ejemplo, costos por el desalojo del agua, la interrupción del transporte carretero y de servicios públicos, pérdidas en salarios y en beneficios de los negocios, entre otros. Los daños intangibles también han sido divididos en directos, representados fundamentalmente por las pérdidas de vidas humanas, así como por las ambientales, históricas y culturales; y los indirectos, donde se incluyen las afectaciones a la población que se reflejan en estados de ansiedad, estrés psicológico y problemas de salud. 239

Los análisis de evaluación directa son los más desarrollados y utilizados a nivel mundial. Uno de los métodos de evaluación directa más común es el basado en la integración de una función daño económico / profundidad de la inundación. En este método se utiliza una base de datos espacial que incluye información sobre usos del suelo, características hidráulicas y actividades humanas de la zona de estudio. Esta base de datos geoespacial es el soporte para determinar los tipos, severidad y localización de los daños ocasionados por una inundación (Boyle et al., 1998; Dutta et al., 2003, Baro et al., 2007). Baro et al (2011), han propuesto un conjunto de curvas que constituye un método de evaluación directa de daños ocasionados por inundación diseñados para la República Mexicana. Este procedimiento involucra bases de datos geoespaciales disponibles para todo el país a través de los productos generados por el Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática (INEGI) y otras fuentes de información nacional. Las bases de datos sobre los bienes contenidos en las viviendas facilita la cuantificación, para las diferentes clases de vivienda, considerando el tipo de bienes, su número y valor. Esta información resulta indispensable para posteriormente inferir el costo generado por una inundación. Finalmente, evaluar los costos por inundación resulta una tarea importante, debido a que permite implementar una rápida y realista estimación de pérdidas económicas antes, durante y después de la inundación. En consecuencia, la implementación de un módulo geomático para evaluar el costo por inundación resultará ser una herramienta muy útil para la asignación de recursos orientados a la prevención, mitigación, recuperación y reconstrucción de las áreas afectadas. 3. Materiales, datos y métodos La metodología para llevar a cabo el desarrollo del módulo geomático de costos por daños por inundaciones se basa en 4 pasos (Figura 1). El primer paso corresponde a la modelación conceptual, la cual consiste en plantear la problemática dando vital importancia a lo que se quiere resolver, e identificar el método para realizar la estimación de costos y la estructura fuente de los requerimientos (bases de datos geoespaciales de variables socieconómicas, altura y duración de la inundación) (Figura 2). El segundo paso corresponde a 240

Figura 1. Esquema de la metodología de desarrollo de un módulo geomático (Quentin, 2007).

Figura 2. Zona de estudio, cuenca Lerma-Chapala (Elaboración propia)

la modelación geomática en donde se define, a partir del modelo conceptual, cada uno de los procesos por efectuar a través de la formulación de algoritmos para implementarse en la plataforma más adecuada. El tercer paso corresponde a la implementación, donde se selecciona una plataforma SIG para codificar cada uno de los modelos geomáticos requeridos. Como cuarto, y último paso, el módulo construido se valida con base en la aplicación a uno o varios casos de estudio para diferentes zonas y niveles de información con la finalidad de evaluar el rendimiento y robustez espacial y temporal de la herramienta generada (Quentin, 2007).

241

3.1. El caso de estudio. 3.1.1. Delimitación espacial. La aplicación que se desarrolla en este trabajo se explicará a través de un estudio de caso, para las inundaciones en la Cuenca Lerma-Chapala (México). Esta cuenca (Figura 3) se localiza en la parte central de México (19º03´ a 21º34´ N y 99º16´ a 103º31´ W), donde se extiende desde su nacimiento del río Lerma hasta su desembocadura en el lago de Chapala, ocupando una superficie de 53 591.3 km2 (Cotler et al., 2006). Figura 3. Zonas de inundación y urbanas. Elaboración propia.Fuente: Atlas del Agua del Estado de Guanajuato (GEG, 2009); Atlas de Inundaciones del Estado de México (GEM, 2009); Atlas Estatal de Riesgo del Estado de Michoacán (GE Michoacán, 2008) y Sistema de Información Territorial Estatal de Jalisco (GEJ, 2008).

Las mayores inundaciones que ha sufrido esta cuenca están ligadas a la llegada de huracanes originados tanto en el océano Atlántico como en el Pacífico. Algunas de las más importantes inundaciones ocurrieron entre 1926 y 1958, pero éstas han seguido ocurriendo (Aparicio, 2001), así, por ejemplo, en septiembre de 2003 se produjeron inundaciones en los estados de Guanajuato y Michoacán. En el estado de Guanajuato, se generaron inundaciones severas en 17 municipios y ocurrieron 9 decesos, siendo las pérdidas económicas cuan242

tificadas en 996 millones de pesos (Matías-Ramírez et al., 2007). En el estado de Michoacán, sufrieron inundaciones 20 municipios, estimándose los daños económicos en 227 millones de pesos y las personas afectadas en cien mil (García et al., 2004, CENAPRED, 2004). 3.1.2. Delimitación temporal La información presentada cartográficamente en la Figura 1, muestra espacialmente las zonas de afectación por eventos de inundación para diferentes años, todos ellos acaecidos previos al año 2009. Dichos eventos históricos corresponden a fechas no identificadas en las fuentes consultadas, sin embargo, si corresponden a los eventos más significativos ocurridos en la zona de la Cuenca Lerma-Chapala. 3.2. Información utilizada

La información requerida para la realización del presente trabajo proviene de fuentes nacionales y estatales tales como: Atlas del Agua del Estado de Guanajuato (GEG, 2009), Atlas de Inundaciones del Estado de México (GEM, 2009), Atlas Estatal de Riesgo del Estado de Michoacán (GE Michoacán, 2008), Sistema de Información Territorial Estatal de Jalisco (GEJ, 2008), Instituto Nacional de Estadística Geografía e Informática (INEGI, 2002), Consejo Nacional de Población (CONAPO, 2002), Comisión Nacional de Salarios Mínimos (CNSM, 2009), IRIS-SCINCE II, el cual está generado a partir del Marco Geoestadístico Nacional 2005 y los resultados del II Conteo de Población y Vivienda 2005 (INEGI, 2007) y Encuesta Nacional de Ingresos y Gastos de los Hogares (ENIGH, 2009). Lo anterior, ha sido parte de la estrategia de diseño en la metodología, con objeto de hacer de ésta un conjunto de procesos robustos e implementables para cualquier zona del país. La calidad de la información de la base de datos geoespacial utilizada cuenta con los estrictos procesos de control exigidos por las Instituciones de Gobiernos Federal y Estatal. 3.3. Técnicas de análisis

De acuerdo con el desarrollo de la metodología, el primer paso corresponde al desarrollo del modelo conceptual (Figura 4), en el que se definen los conceptos, métodos y procesos generales del sistema, así como el formato de entrado más adecuado para llevar a cabo el análisis. El modelo conceptual para 243

la determinación de costos de daños por inundación, define primeramente las variables de entrada como son, la altura de la inundación y los bienes materiales que se encuentran en cada una de las unidades espaciales de análisis para posteriormente, obtener los costos de los daños tangibles considerando como base el salario mínimo al momento de la inundación de acuerdo con los siguientes pasos (Baro, 2011). Etapa 1. Construcción de la base de datos geoespacial La construcción y desarrollo de una base de datos es necesaria para soportar el análisis de determinación de los tipos, severidad y localización de daños causados por una inundación. Esta base de datos incluye información sobre los siguientes aspectos: a) Delimitación de zonas inundadas: Las características hidráulicas de la inundación en una cuenca se pueden obtener con el empleo de algún modelo de simulación hidrológico-hidráulico. Estas características incluyen la magnitud de los caudales del río para diferentes períodos de retorno y las alturas de lámina de agua alcanzadas. Con base en el tirante de agua, de un modelo de elevación digital del terreno y del software Idrisi es posible delimitar las zonas afectadas. b) Caracterización de zonas habitacionales inundadas: Se definen las características socioeconómicas de la población. Dichas características se centran en los indicadores socioeconómicos y en el índice de marginación urbana (IM), cuyos valores han sido publicados por el Consejo Nacional de Población (CONAPO, 2002) con base en el XII Censo General de Población y Vivienda del año 2000 y en el II Conteo de Población y Vivienda del año 2005. Adicionalmente, en la caracterización de las zonas habitacionales, se tiene en cuenta el porcentaje de población que percibe hasta dos salarios mínimos, datos publicados por CONAPO. Para la zona de estudio, se ha considerado el valor medio a nivel nacional del salario mínimo diario, el cual fue de $53.19 (CNSM, 2009). Con base en el número de salarios mínimos que ingresan por familia y la información contenida en la Encuesta Nacional de Ingresos y Gastos de los Hogares (ENIGH, 2009), se extrae el rubro de gastos en bienes para especificar la inversión correspondiente y c) Definición de la relación espacio-bienes: Con información sobre los bienes existentes en las viviendas obtenida del Sistema para la Consulta de Información Censal SCINCE 2000 (INEGI, 2002), se relaciona con el espacio geográfico al que pertenecen y la ubicación más probable al interior del inmueble.

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Figura 4. Modelo conceptual y dimensiones permisibles en base de datos. (Elaboraci贸n propia).

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Etapa 2. Curvas daños / altura de lámina de agua Para el cálculo de los daños tangibles directos (pérdidas producidas por el contacto físico con el agua) se utilizaron las curvas de daños potenciales máximos, mínimos y más probables (ver Baro et al., 2011), las cuales describen la relación de la altura de lámina de agua (o profundidad de la inundación) con los daños económicos que puede provocar una inundación. Etapa 3. Costo de inundación máximo, mínimo y más probable La metodología en evaluación estableció, para cada tipo de Área Geoestadística Básica (AGEB) urbana, una familia de curvas de daños por inundación, es decir, las curvas de costo máximo, mínimo y más probable. El AGEB constituye la unidad básica del marco geoestadístico empleado por el INEGI, cuyo perímetro está representado generalmente por calles, avenidas, y, en ocasiones, por rasgos físicos naturales y/o culturales, normalmente reconocibles en el terreno. Estructuración de la base de geodatos La estructura más apropiada (Figura 5) es considerar una base de datos con los campos siendo los bienes materiales (j=1, j=2,……J), y los renglones (i=1, i=2,……I) vinculados a las unidades geográficas estudiadas (AGEB, localidades, municipios, etc.), y tablas (z=1, i=2,……Z) siendo las variables socioecónómicas. Para este proceso de estructuración de bases de datos se han automatizado los procedimientos requeridos.

Posteriormente se definen los métodos que llevarán a la estimación de los costos máximos, mínimos y más probables. Primeramente se realiza la obtención del costo de los bienes por cada unidad espacial, aplicando la siguiente ecuación.

Siendo C= el costo total de cada bien material, bi= el costo unitario de cada bien material, ni= el número de unidades por cada entidad espacial, e i=el bien material, ej. televisión, radio, etc.

Posteriormente se determina de acuerdo a la altura alcanzada en la inundación, el porcentaje del costo perdido para cada bien material y unidad espacial. 246

Siendo P= El costo de acuerdo al porcentaje de pérdida de cada bien en relación con la altura, C= costo total, h= la altura de la lámina de agua alcanza en la inundación, i= la entidad espacial, j= el porcentaje de pérdida de acuerdo a la altitud.

El siguiente paso es obtener los valores, máximo, mínimo y probable, para cada nivel de agua alcanzado. Los valores obtenidos se dividen por el salario mínimo para obtener el costo máximo y mínimo.

Figura 5. Modelo geomático para la estimación de costos de daños por inundación. (Elaboración propia)

247

Para el caso del costo más probable se calcula el coeficiente de asimetría bajo tres casos: 1) caso donde el Cs<0; 2) caso donde Cs=0 e 3) caso donde Cs>0. El modelo propuesto sólo será válido para cuando Cs≠0. Cs < 0 = (2 * (CmaxPij + CminPij) + (21/2 * (CmaxPij + CminPij))) 4 Cs < 0 = (2 * (CmaxPij + CminPij) - (21/2 * (CmaxPij + CminPij))) 4 (Cs = 0) = (CmaxPij + CminPij) 2 Posteriormente se define el modelo geomático, el cual tiene como objetivo traducir los modelos conceptuales en modelos que considerando las estructuras y tipos de operaciones disponibles en cualquier SIG. Esta fase requiere un esfuerzo científico igual que el paso de la realidad al modelo conceptual, y se asemeja a lo que en informática se conoce como algorítmica o ciencias de los algoritmos. Para la representación de los modelos geomáticos, se desarrollo una simbología específica (Tabla I) basándose en el lenguaje UML (Unified Modeling Language) que sirve para bases de datos no espaciales, e inspirada por los macromodelos de Idrisi (Eastman, 2009) en la inclusión de procesos. El modelo geomático para la estimación de costos de daños por inundación se presenta en la Figura 6, mostrándose los procesos definidos anteriormente en lo conceptual y llevados a la parte del análisis espacial dentro de un SIG. Partiendo de proceso tabulares y haciendo la liga con la imagen de zonas y altura de las inundaciones. Para finalmente obtener el resultado tanto en formato de colección vectorial (base de datos + entidad vectorial), como en imagen raster. 4. Descripción y análisis de resultados. Implementar estos modelos geomáticos como módulos geomáticos en un SIG específico: esta parte es equivalente a la traducción de un algoritmo en un 248

lenguaje de programación en particular en donde el resultado de la implementación va cambiando. En general, entre más se conoce un SIG, más se pueden identificar formas eficientes de utilizar los formatos y operaciones disponibles (Quentin et al., 2007). Por ser un ambiente enfocado a docencia e investigación, se utiliza el paquete de análisis espacial y tratamiento de imágenes Idrisi, edición Taiga (Eastman, 2009). El resultado de la implementación se presenta en la Figura 6, en la que muestran las variables de entrada, 1) archivo de liga vectorial con la base de datos socioeconómicos, 2) la imagen de zonas de inundación, y 3) el salario mínimo (variable de acuerdo a la zona y al momento de realizar el proceso). Para efectos de aplicación y validación del módulo implementado, se utilizaron 183 unidades espaciales AGEB distribuidas en toda la cuenca Lerma-Chapala. Se seleccionaron 4 bienes materiales, televisión, radio, video y sala. Y con simulación de alturas de lámina alcanzada de 0.1, 0.2, 0.3, y 0.4 m, calculándose el valor del daño correspondiente con base en el costo de cada bien, de modo que se obtuvo el valor en pesos de los daños económicos para cada altura (Tabla2). Es así que, para una lámina de 40 cm, el valor de los daños considerando el costo máximo estaría estimado en $13, 610, 330; si se considera el costo mínimo, los daños se estimarían en $ 10, 598 y si se estima el costo más probable, éste sería de $2, 002, 233. Como resultado el módulo genera un archivo de liga vectorial (Figura 7) con una base de datos con los costos máximos, mínimos y probables, por cada altura estimada para la zona de inundación.

249

Tabla 1. SimbologĂa para esquemas geomĂĄticos (Franco-Plata, 2008)

250

Figura 6. Módulo para la estimación de costos de daños por inundación. (Elaboración propia).

251

Tabla 2. Costos a diferentes alturas de lámina de agua Costos

0.1 m

0.2 m

0.3 m

0.4 m

Costos máximos

$1 229630

$787 569

$4 477 329

$13 610 330

Costos promedios

$31 741

$25 784

$144 171

$433 647

Costos mínimos

$1 805

$1 557

$5 460

$10 599

Costo más probable C > 0

$181 615

$116 665

$660 349

$2 002 233

Salario mínimo considerado: $53.19 Figura 7. Resultado, archivo de liga vectorial con los costos de daños para la zona de inundación. (Elaboración propia).

252

5. Discusión y valoración de hallazgos La información de salida del módulo corresponde con los resultados obtenidos del proyecto “costo más probable de daños por inundación en zonas habitacionales de México” (Baro, et al., 2011), la cual sirvió como ejemplo de validación del módulo implementado. Una de las ventajas del módulo hidrogeomático, es que es posible de una manera espacial utilizando el potencial de un SIG, determinar zonas en riesgo de inundación utilizando modelos de terreno y modelación de caudales, o precisar las zonas inundadas a través de imágenes satelitales para dar una respuesta inmediata a la emergencia. Además permite seleccionar N número de bienes materiales de acuerdo a la disposición de la información o al objetivo del estudio, así como agregar áreas geoestadísticas básicas para zonas rurales. Cabe mencionar que la aplicación en la cuenca Lerma-Chapala, se efectuó para fines de validación con resultados previamente obtenidos, sin embargo es una cuenca de gran superficie y en la que se utilizó zonas de inundaciones históricas. 6. Conclusiones El presente proyecto lleva una metodología probada para la estimación de costos por inundación, a la automatización dentro de un Sistema de Información Geográfica a partir de datos disponible a nivel nacional, a través de métodos matemáticos de tipo probabilístico, y el cuál puede ser utilizado para efectos de prevención. La estimación de los costos de daños son construidos en función de los salarios mínimos con el objetivo de que pueda ser utilizado tanto para análisis futuros como pasados. Es recomendable aplicar la herramienta a otras zonas de estudio con datos de costos invertidos más precisos y recientes para mostrar su potencialidad.

253

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256

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SECCIÓN IV

* * * *

CAPÍTULO I MODELACIÓN HIDROLÓGICA CON PRECIPITACIÓN ESTIMADA POR IMÁGENES SATELITALES: EL CASO DEL RÍO LA SIERRA (MÉXICO) Khalidou M. Bâ1 • Aleix Serrat-Capdevila2

* * * * Resumen Actualmente existe una gama importante de algoritmos de estimación de la precipitación por satélite. Este tipo de información tiene la ventaja de proporcionar precipitación distribuida espacialmente sobre grandes regiones casi en tiempo real. La escasez de pluviómetros en las cuencas podría ser solucionada por este método alternativo. Es importante validar esta información

1 Centro Interamericano de Recursos del Agua, Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma del Estado de México. Cerro de Coatepec s/n, C.U., Toluca, Estado de México, México, C.P. 50130, Tel. (722) 2965550 #111. khalidou@uaemex.mx 2 International Center for Integrated Water Resources Managment (ICIWaRM-UNESCO). Dept. of Hydrology and Water Resources. The University of Arizona. Tel. 1-520-626-2604. aleix@email. arizona.edu 261

e investigar sobre su aplicabilidad en modelos hidrológicos de simulación del caudal. El objetivo de esta investigación es validar las estimaciones de los algoritmos CMORPH y PERSIANN sobre el río La Sierra subcuenca del río Grijalva (México) y utilizar esta información para simular los caudales diarios. Esta cuenca está sometida a precipitaciones de más de 2000 mm a lo largo del año y contribuye en las inundaciones de la ciudad de Villahermosa,Tabasco. Los resultados indican que estos algoritmos requieren de ser corregidos antes de cualquier uso. Al aplicar una corrección simple que permite reproducir las precipitaciones del periodo, se llevó a cabo las simulaciones del caudal. Las simulaciones muestran que aunque los resultados pueden servir para fines hidrológicos, este tipo de información requiere de correcciones de sesgo más elaboradas. Palabras claves: Satélite, CMORPH, PERSIANN, CEQUEAU, río La Sierra.

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1. Introducción En las últimas décadas, varias misiones y tipos de satélites se han consolidado como un medio efectivo para observar la Tierra desde el espacio. Su instrumentación con sensores remotos ofrecen una perspectiva espacial global, frecuente y privilegiada de fenómenos y procesos naturales. La medición, directa o indirecta, de la precipitación a partir de varios instrumentos satelitales nos ofrece casi en tiempo real, la posibilidad de un monitoreo global de la precipitación, haciendo posibles diversas aplicaciones hidrológicas. En los últimos 10 años han aparecido varios productos de precipitación que integran y agregan medidas hechas desde varios instrumentos instalados en varias constelaciones de satélites. Estos productos integran todas las medidas y las presentan en un formato homogéneo, con un tamaño de celda y una resolución y paso de tiempo específicos. Algunos productos se ponen a disposición del público en general en servidores de internet de forma periódica pocas horas después de tomar las últimas mediciones de precipitación. Especialmente en cuencas con pocos pluviómetros y en cuencas grandes con tiempos de concentración mayores, los productos de precipitación por satélite pueden ser los únicos datos de entrada disponibles en tiempo real para aplicaciones hidrológicas que nos permitan pronosticar caudales aguas abajo. Es importante resaltar la disponibilidad en tiempo real de los productos de precipitación por satélite utilizados. Investigaciones recientes han visto que incluso en regiones con pocos pluviómetros, las simulaciones hidrológicas que usan productos satelitales no son mejores que las mismas simulaciones usando los datos de los pluviómetros disponibles. (Yilmaz et al 2005, 2009; Stisen and Sandholt 2010; Nishat and Rahman, 2009; Habib et al. 2009; Harris et al. 2007). Esto obedece a varias razones: (1) Las mediciones satelitales pueden contener desvíos dependiendo del tipo de tormenta, intensidad de la lluvia y región para la que se hayan calibrado; (2) los modelos hidrológicos a veces no se re-calibran con los nuevos datos satelitales de precipitación. Para maximizar la eficiencia de los productos satelitales de precipitación en aplicaciones hidrológicas, se deben ajustar y corregir los sesgos o desvíos usando datos históricos regionales fiables de precipitación. Una vez hecho esto, los modelos hidrológicos se tienen que re-calibrar usando los datos satelitales de precipitación corregidos antes de hacer simulaciones. 263

En la mayor parte de los casos, los productos satelitales de precipitación son la única fuente de medidas de precipitación globales en tiempo real. Muchos estudios previos han utilizado datos de pluviómetros disponibles a-posteriori y no tienen en cuenta la disponibilidad de los datos de pluviómetros en tiempo real, cuando son más útiles para operaciones de manejo del agua. En cuencas grandes en regiones en vías de desarrollo, la mayor parte de las mediciones de pluviómetros no están disponibles hasta dentro de unas semanas o incluso meses después de que se tomaran las medidas. Esto se debe a la falta de sistemas automatizados de telemetría. En conclusión, en estos contextos, solamente productos satelitales de precipitación están disponibles para uso en predicciones hidrológicas de caudal en tiempo real. Aun así, no existen aplicaciones operacionales de esta naturaleza, disponibles públicamente, con resoluciones útiles para gestores del agua en estos países. Este trabajo investiga el uso de precipitación estimada por satélite en la modelación de los escurrimientos diarios del río La Sierra (México). Primero se presentan antecedentes sobre el uso de algoritmos de estimación de precipitación. Luego se comparan estas estimaciones con información de pluviómetros sobre el río La Sierra. Este río se ubica en los estados de Chiapas y Tabasco en la República Mexicana. Después de la validación y corrección de la precipitación estimada, se calibró el modelo hidrológico distribuido CEQUEAU con una combinación de información de precipitación observada en pluviómetros y estimada con medidas satelitales. 2. Antecedentes Varios productos de precipitación usando observaciones satelitales han sido desarrollados recientemente. La diferencia entre estos productos de precipitación recae en: los tipos de mediciones por instrumentos satélites (infrarojo, microondas, radar); en la combinación de satélites de los cuales se usan mediciones; y en cómo se integran todas las mediciones de distintos tipos y provenientes de distintos satélites para obtener un producto de precipitación global con una resolución y periodo de tiempo específicos. El uso de un producto de precipitación específico puede ser más o menos apropiado en ciertas regiones y contextos meteorológicos, ya que su exactitud puede variar con el tipo de instrumentos tomando las medidas y los tipos 264

de lluvia. La sección siguiente presenta una revisión de investigaciones previas, y sus descubrimientos que han guiado el presente trabajo y justifican los métodos adoptados. Ajuste de las mediciones satelitales con observaciones de pluviómetros

Ebert et al (2007) presenta una buena síntesis de estudios de validación de estimaciones de precipitación en tiempo real de productos satelitales y modelos numéricos meteorológicos en Australia, Estados Unidos y el Noroeste de Europa, hecha por el International Precipitation Working Group. En general se vio que los productos de precipitación satelitales son más precisos en tormentas convectivas (verano) y de los trópicos hasta latitudes medias. En estos casos los errores contenidos en las mediciones son errores de precisión de la lluvia. En cambio, modelos numéricos meteorológicos funcionan mejor en sistemas de tormentas sinópticas, en sistemas no-convectivos (invierno), y en latitudes mayores. En estos casos los errores en las mediciones satelitales están relacionados con problemas de detección de la lluvia, y los modelos numéricos son superiores. En todos los casos, los productos satelitales que presentan la mejor correlación con observaciones terrestres son los que combinan mediciones de sensores de infrarrojo y de micro-ondas, en comparación a otros productos que sólo usan unas o otras. CMORPH es el producto que mostró las mejores correlaciones con observaciones pluviométricas terrestres. Estos resultados reflejan las ventajas de algoritmos que combinan con éxito las mediciones de dos tipos de sensores remotos, los infrarrojos y los de microondas. Presentes en muchos satélites, los sensores infrarrojos proporcionan medidas muy frecuentes con gran cobertura espacial pero con una menor exactitud. Son una medida indirecta de la lluvia, ya que miden la temperatura en la superficie de las nubes y se calcula la lluvia a partir de una relación con parámetros que se tienen que calibrar regionalmente. Por esta razón, las mediciones contienen más error. Los sensores de microondas hacen una medida más directa de la lluvia, pero están instalados en muchos menos satélites en comparación con los sensores infrarrojos, y por lo tanto tienen menos cobertura espacial y temporal. La exactitud de las medidas de lluvia es mayor que los sensores infrarrojos, excepto en zonas con superficie nevada, donde los sensores de microondas se confunden y los infrarrojos siguen funcionando. 265

Los sensores infrarrojos tienden a subestimar los valores altos de precipitación, error quizás agravado por procesos de lluvia orográfica como se muestra en Dinku et al (2007). El estudio compara varios productos satelitales de precipitación en la compleja topografía de Etiopia, encontrando que CMORPH y TAMSAT muestran el mejor ajuste con los datos observados de referencia. TAMSAT es un producto que usa medidas de sensores infrarrojos pero calibradas regionalmente, demostrando que calibraciones regionales de medidas de infrarrojo pueden ser muy eficientes aunque haya un sesgo negativo en valores altos de la precipitación. Resultados similares para CMORPH se encuentran en Hirpa y Gebremichael (2010), que además de encontrar que CMORPH y TMPA capturan un gradiente de lluvia con cambios en elevación, encuentran que PERSIANN no lo detecta. En paralelo, Hong et al. (2007) evalúan el producto PERSIANN-CCS (Cold Cloud Duration, ~Duración Nube Fría, una variante de PERSIANN) en un gradiente de elevación (de 0 a 3000 msnm) en México y encuentran que captura bien las distribuciones espaciales y temporales de la lluvia. Pero siguen encontrando sesgos con cambios en la elevación, como la subestimación de lluvias ligeras en elevaciones altas y sobreestimación de la precipitación en bajas elevaciones. Los autores indican que PERSIANN-CCS tiene dificultades en estimar precipitaciones de nubes convectivas poco profundas y sugieren la incorporación de información sobre la estructura vertical de las nubes y la naturaleza de los sistemas de precipitación. En su estudio sobre Japón, Kubota et al. (2009) también encuentran que los productos satelitales tienen dificultades con lluvias ligeras durante la estación cálida, en la costa y en islas pequeñas. Funcionan mejor sobre el océano y peor en zonas muy montañosas. CMORPH también es de los productos que funcionan mejor. En sus estudios de varios productos satelitales en la zona del Sahel, Ali et al (2005) encuentra que todos los productos subestiman la frecuencia de pequeños eventos de lluvia (debido quizás a la alta intermitencia espacial). Mientras los productos calibrados regionalmente mostraron mejores ajustes con las observaciones de referencia, los productos globales también subestimaron ligeramente la frecuencia de las lluvias mas intensas. Anagnostou et al (2010) encuentra sesgos importantes en los datos de CMORPH en Oklahoma durante la estación cálida, y subraya la necesidad de referenciar bien las observaciones usadas para validar datos satelitales, ya que las observaciones de pluviómetros y radar también contienen errores. 266

Evaluación para aplicaciones hidrológicas

Una cuestión de importancia es la propagación de los errores y sesgos de los productos satelitales de precipitación cuando se usan en aplicaciones hidrológicas y como se ven afectados los resultados, en función del tamaño de la cuenca y la resolución temporal. Nijssen y Lettenmaier (2004) generan series sintéticas imponiendo campos de error sobre una serie de observaciones para analizar el error en precipitación acumulada debido al muestreo periódico de la precipitación. Estudian la influencia de los intervalos de muestreo, la correlación espacial y área de drenaje en el error relativo de las estimaciones de precipitación y la influencia de estos en las variables de un modelo VIC de lluvia-escurrimiento, especialmente el caudal. Sus resultados muestran que los errores disminuyen con mayores periodos de agregación y área. La mayor parte del error en el caudal viene del escurrimiento rápido superficial y no del caudal base. La agregación es menos efectiva en reducir la raíz del error cuadrado medio cuando los errores están correlacionados espacialmente. Es el caso de Pan et al (2010) en su zona de estudio debido a la dominancia de sistemas de tormentas únicas, a diferencia de Hong et al. (2007) donde los errores de caudal por área disminuyen al aumentar el área, debido a la dominancia de sistemas de precipitación más grandes. De modo similar, Yilmaz et al. (2005) encuentran que simulaciones hidrológicas usando productos satelitales son mejores en cuencas grandes y dependen del sesgo de los datos de lluvia. Nikopoulos y Anagnostou (2010) evalúan como las características de escala influencian la propagación de errores en un modelo hidrológico distribuido. Encontraron que un producto con un mayor error en las mediciones pero con una mayor resolución puede superar un producto con menos error y menos resolución, especialmente en cuencas pequeñas. Aunque la raíz del cuadrado del error medio relativo disminuye en la transformación de caudal, se encontró en todos los casos una magnificación del error relativo en la simulación del caudal punta. Esto se atribuye a las transformaciones no-lineales de lluvia-escurrimiento. Por esta razón y debido a la complejidad y precisión necesaria para sistemas de alerta de inundaciones, el uso de productos de precipitación satelitales en estas aplicaciones tiene que superar algunos retos, siendo más cercano su uso para la estimación de caudales agregados (promedio) y disponibilidad de agua. Su et al (2008) simulan el caudal del río La Plata usando 9 años de precipitaciones de un producto TMPA y observaciones de pluviómetro. Encuentran que los picos de inundación simulados coinciden en el tiempo con los observados, 267

pero en muchos casos las magnitudes del caudal punta son muy distintas. Lo atribuyen a que las mediciones satelitales sobreestiman las lluvias intensas. Los autores no usan correcciones de sesgo para los datos satelitales. Artan et al (2007) usan el producto satelital de NOAA-CPC (desarrollado para el USAID Famine Early Warning System program) sin corrección de sesgo para simulaciones hidrológicas en cuatro cuencas, dos subcuencas del Nilo y dos del Mekong. Los sesgos en el caudal y el coeficiente de eficiencia de NashSuttclife mejoran de modo importante en las simulaciones cuando el modelo hidrológico se re-calibra con los datos satelitales. Las calibraciones regionales del producto satelital y la regularidad de los monzones en las cuencas del Mekong explican el buen acuerdo entre medidas satelitales de precipitación y observaciones terrestres, haciendo que las simulaciones sean comparables y adecuadas para predicción de caudales. En un experimento sintético de la incertidumbre a partir de series generadas con campos de errores, Harris y Hossain (2008) encontraron que para el producto TMPA y una cuenca en Kentucky (USA), el uso de modelos hidrológicos agregados (vs. distribuidos) daba mejores resultados. Entre varias funciones de producción de las simulaciones hidrológicas (TOPMODEL distribuido, HECHMS con métodos Déficit/Contante, Número de Curva y Green& Ampt) el método del Número de Curva es el que muestra la menor franja de incertidumbre y la mayor contención de los caudales simulados dentro de los contornos de dicha franja. Stisen et al (2008) obtienen buenos resultados para caudales del río Senegal usando un producto satelital de precipitación a partir de medidas infrarrojo calibrado regionalmente. Igual que Chopin (2007) y Dinku et al. (2007), justifican que estos productos satelitales calibrados regionalmente pueden superar a algoritmos globales más sofisticados que también incluyan medidas por microondas. Debido a que el estudio no aplicó una corrección de sesgos al producto satelital, y a que el modelo hidrológico se re-calibró con los datos satelitales, la diferencia de precipitación media con respecto a los datos de pluviómetros no se transfieren a los caudales. La re-calibración del modelo hidrológico hace que cambios en la evapotranspiración asuman la diferencia entre datos de lluvia. Continuando esta línea de estudio, Stisen y Sandholt (2010) evalúan distintos productos satelitales para simular caudales en la misma cuenca del río 268

Senegal. Los resultados muestran que los productos con medidas de sensores recalibradas regionalmente para África funcionan mejor que los productos globales. Sin embargo, aunque realizan una corrección de sesgo, ésta consiste solamente en multiplicar las series por los cocientes de precipitación media (media pluviómetros/media satélites). Incluso si algunos productos satelitales de precipitación calibrados regionalmente (medidas infrarrojos) parecen dar mejores resultados que productos globales, que normalmente se evalúan sin corrección de sesgo; los productos calibrados regionalmente no suelen estar siempre disponibles para la comunidad hidrológica. Por esta razón en el presente estudio se van a evaluar dos productos globales sin y con corrección de sesgo (desvío, bias). Los productos CMORPH y PERSIANN fueron escogidos para este estudio debido a que: (1) los dos productos integran medidas de sensores microondas y sensores de infrarrojo, pero usando algoritmos con enfoques distintos; (2) PERSIANN es un producto que también es fácilmente adquirible en línea y que se ha adoptado para el HyDIS Mapserver del programa GWadi de la UNESCO (http://hydis.eng. uci.edu/gwadi/) donde se muestra la precipitación en el mundo en tiempo real; (3) como se ha visto en esta sección, los estudios previos han encontrado que en la mayoría de los casos CMORPH es uno de los productos más exactos. La aplicación de estos métodos en la cuenca del río La Sierra debería beneficiarse de la alta convectividad de las tormentas del monzón (causantes de inundaciones) en la región, su relativa regularidad estacional, y el hecho de que sean sistemas de precipitación grandes. 3. Metodología Los dos productos satelitales de precipitación utilizados en este estudio, tienen una cobertura desde 60 grados de latitud Norte hasta 60 Sur, excluyendo las regiones polares. Sus mediciones en tiempo casi real están disponibles al público en internet y fácilmente accesibles desde cualquier sitio en el mundo, igual que los archivos de todas las mediciones pasadas desde que se inició el producto, representando una base de datos global y continua de observaciones de precipitación. CMORPH (Climate Prediction Center Morphing Technique) es un producto desarrollado por la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA, 269

USA). El producto integra mediciones de sensores de microondas pasivas, interpoladas en el tiempo usando información de advección de sensores infrarrojos termales para interpolar entre pasadas de los satélites con sensores de microondas (Joyce at al. 2004).Los datos de CMOPRH aparecen en la web 18 horas después de hacerse las últimas mediciones. Los archivos de datos disponibles desde 2003 hasta el presente se pueden acceder en varios formatos de agregación temporal (30minutos, 3 horas, 1 día) y resoluciones (8km, 0.25grados~25km) en la siguiente liga: http://www.cpc.noaa. gov/products/janowiak/cmorph_description.html PERSIANN (Precipitation Estimation from Remote Sensing Information using Artificial Neural Networks). El producto utiliza mediciones de sensores infrarrojos que ajusta con mediciones de sensores de microondas y calibrados con el radar del TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission) cuando disponible. El algoritmo de integración de los datos es un método de red neuronal artificial (Sorooshian et al. 2000). Los archivos de datos, disponibles desde Marzo de 2000 hasta el presente también se pueden acceder en varios formatos de agregación temporal (3 horas, 6 horas) a una resolución de 0.25grados (~25km) en la siguiente liga: http://chrs.web.uci.edu/persiann/ data.html Para el presente estudio, datos de precipitación correspondientes a la superficie de la cuenca del río La Sierra se extrajeron de los archivos de CMORPH y PERSIANN. Se usaron los datos con un nivel de agregación de 3 horas y a una resolución de celda de 0.25 grados. Los datos fueron agregados a nivel diario, desde las 9 de la mañana hasta las 9 del día siguiente (coincidiendo con las medidas de pluviómetros en la cuenca) teniendo en cuenta la diferencia horaria de la cuenca con respecto al tiempo UTC (Tiempo Universal Coordinado) con el que se referencian los datos satelitales. Con los datos agregados a nivel diario para el río La Sierra, se hizo una transformación (re-gridding) para adaptar los datos desde su malla original a 0.25 grados, a la malla de datos de entrada del modelo utilizado para las simulaciones hidrológicas. Modelo hidrológico CEQUEAU

Este modelo fue desarrollado en el Instituto Nacional de la Investigación Científica-Agua (INRS-EAU, ahora INRS-ETE) de la Universidad de Québec, Cana270

dá, para reproducir el escurrimiento de una cuenca (Morin et al. 1998; Singh and Frevert, 2002; Morin y Paquet, 2007). Ha sido utilizado en diferentes países para simulaciones continuas de caudales o para la previsión hidrológica con fines de gestión de embalses (Eleuch et al. 2010, Llanos et al., 1999; Ayadi y Bargaoui, 1998; Bâ et al., 2001; Guerra-Cobián, 2007). Además este modelo ha sido comparado con varios modelos hidrológicos por la Organización Meteorológica Mundial en diferentes cuencas del mundo (WMO, 1986, 1992). El modelo es de parámetros distribuidos, en este sentido, la cuenca se divide en superficies elementales de forma cuadrada (parcelas) y se calculan los caudales para cada una de ellas, tomando en cuenta las variaciones espacio-temporales de las características fisiográficas. Esta discretización hace que este tipo de modelo se adapta al uso de precipitación estimada por satélite. El modelo consta de dos partes para simular el flujo vertical y horizontal del agua en cada cuadro (Figura 1); la primera de ellas se denomina función de producción y la segunda, función de transferencia. Figura 1. Función de producción (izquierda) y función de transferencia (derecha) del modelo hidrológico de parámetros distribuidos CEQUEAU (modificada de Morin y Paquet, 2007).

La función de producción, se refiere al modelado del flujo vertical del agua (lluvia, evapotranspiración, infiltración, etcétera), esta función está orientada a obte271

ner un volumen de agua en cada uno de los tres recipientes que considera el modelo: lagos y ciénegas, suelo y acuífero. El volumen de agua se calcula para cada elemento parcial, multiplicando la lámina producida en el cuadro entero por la superficie del elemento parcial considerado. La función de transferencia analiza la manera en que se transfiere el flujo en la red de drenaje, tiene en cuenta la influencia de lagos, ciénagas, presas, derivaciones, entre otras. El modelo examina cada parcela a intervalos de tiempo definidos, éstos pueden ser de un día o incluso de una hora. La evapotranspiración se estima a partir de la fórmula de Thornthwaite modificada (Morin y Paquet, 2007), los cálculos se realizan a intervalos de tiempo indicados por el usuario. De acuerdo con la ilustración de la Figura 1, los escurrimientos superficial y retardado dependen: del nivel de agua en los recipientes, de los coeficientes conceptuales de vaciado y de las propias cotas de vaciado de dicho recipiente, esto se simula por medio de ecuaciones donde intervienen los parámetros del modelo. Estos parámetros gobiernan el comportamiento del flujo de agua en los tres recipientes (lagos y ciénegas, suelo y acuífero), fusión de nieve, evapotranspiración y transferencia. Los datos de entrada requeridos por el modelo son de dos tipos: fisiográficos e hidrometeorológicos. El modelo cuenta con una aplicación para la optimización de los parámetros; el algoritmo está basado en el método de Powell (1964) cuya función objetivo es el coeficiente de Nash (Ecuación 1) o el error relativo. Además el modelo cuenca con criterios gráficos como comparación de hidrogramas, de caudales clasificados, etc.

(1)

Donde el coeficiente de Nash es adimensional;Qci es el caudal calculado en el día i, en m3/s; Qoi es el caudal observado del día i, en m3/s y Qo es el promedio de los n caudales observados, también en m3/s. El dominio del coeficiente de Nash es de -∞ a 1, el valor de 1 corresponde a una simulación perfecta. 272

Zona de estudio

El río La Sierra (Figura 2) tiene su origen en el altiplano central de Chiapas, con el nombre de río Chacte, en las inmediaciones de los poblados Oxchuc y Pantelho; pasa por la población de Sitalá y se dirige hacia el noroeste, recibiendo las aportaciones del río Plátanos a la altura de Simojovel, Chiapas, y un poco más adelante las del río Zacatic; a esta altura se le conoce ya como río Almendro; aguas abajo antes de cruzar el límite de los estados de Tabasco y Chiapas toma el nombre de río Oxolotán; sigue su curso y pasa junto a la población de Tacotalpa, Tabasco, de donde toma el nombre de río Tacotalpa, hasta su confluencia con el río de Teapa, para formar juntos el río de La Sierra, que confluye al río Grijalva, a 400 metros aproximadamente, aguas abajo del puente La Majahua, arriba de Villahermosa, con una superficie de aproximadamente 4780 km2. La precipitación media interanual (1965-2007) es de aproximadamente 2400 mm. Las precipitaciones ocurren durante todos los meses del año. Se cuenta con información de precipitación diaria de 40 pluviómetros ubicados dentro o en la cercanía de la cuenca (Figura 3). Algunos de los pluviómetros no cuentan con información completa o actualizada durante el periodo 1965 a 2007. Cabe mencionar que la precipitación estimada por los algoritmos PERSIANN y CMORPH abarca los periodos Marzo 2000 a Diciembre 2007 y Marzo 2003 a Diciembre 2007 respectivamente. Del punto de vista de la hidrometría de la cuenca, se cuenta con los caudales diarios de la estación Pueblo Nuevo del periodo 1965 a 2007. En una primera fase para comprobar que este modelo simula bien los escurrimientos en esta cuenca, se llevó a cabo su calibración (1965-1993) y validación (1994-1999) usando datos históricos de pluviómetros. Les criterios de Nash interanuales han sido respectivamente de 0.981 y 0.888. El modelo reconstituye muy bien todos los hidrogramas durante este periodo. En 2000 la estación hidrométrica ha sido desplazada para limitar el efecto que tiene la construcción de una estructura hidráulica en el río Carrizal. Debido a esto y el hecho de que se dispone de la información meteorológica incompleta durante el periodo 2000 a 2007, se llevó a cabo la simulación de los caudales utilizando los mismos parámetros que se obtuvieron en la calibración y validación. El criterio de Nash interanual para este periodo ha sido de 0.810. El Nash 273

más bajo ha sido de 0.493 y corresponde al año 2001. Cabe mencionar que los hidrogramas de este periodo contienen muchas anomalías que no se justifican según la física del fenómeno, en especial durante los años 2000, 2001 y 2004. Figura 2. Cuenca del río La Sierra.

274

Figura 3. Discretizaci贸n de la cuenca del r铆o La Sierra.

275

4. Resultados Antes de iniciar la modelación con la precipitación estimada por satélite (MORPH y PERSIANN), la primera etapa ha sido comparar éstas con la información de los pluviómetros a nivel anual (tabla 1). En las figuras 4 y 5 (que representan las precipitaciones mensuales a nivel interanual de los periodos concomitantes respectivos) se puede observar que ningún algoritmo reproduce la precipitación del periodo de ”invierno” que va de noviembre a abril. Por otro lado estos algoritmos sobreestiman la precipitación que ocurre durante el periodo que va de Mayo a Octubre (Tabla 1). Se observa que CMORPH representa mejor las precipitaciones que PERSIANN. El análisis de la precipitación mensual revela que los dos algoritmos tienden a sobreestimar la precipitación de los meses más lluviosos durante la estación de lluvias. En los meses al principio y al final de la estación de lluvias, la precipitación estimada por satélite es igual o menor a la observada, quizás debido a la combinación en estos meses de precipitaciones convectivas y no-convectivas (o poco convectivas) que son difíciles de detectar por los sensores satelitales. En cuanto a los meses del resto del año, CMORPH y PERSIANN no consiguen detectar la mayor parte de los eventos de lluvia, debido al estar asociados a sistemas no-convectivos. Referente a PERSIANN, se nota una sobre estimación de la intensidad de lluvia para cualquier tipo de evento. Modelación de los caudales diarios

Las estimaciones de estos algoritmos requieren de ser corregidas antes de cualquier uso. De nada sirve aportar alguna corrección para el periodo que va de Noviembre a Abril, dado que estos algoritmos no detectan la precipitación. En este sentido nos enfocamos a analizar el periodo que va de Mayo a Octubre. La corrección planteada es que estos algoritmos puedan por lo menos reproducir la precipitación del periodo. La precipitación media observada durante el periodo (Mayo-Octubre) de 1990 a 1999 es de 1591 mm. Existen menos datos faltantes durante este periodo que durante el periodo más reciente (2000 a 2007) en donde se registró en promedio 1511 mm. De tal manera, los coeficientes de corrección respectivos son la razón entre la precipitación observada y la estimada. Las correcciones 0.837 y 0.684 han sido aplicadas respectivamente a las estimaciones diarias de CMORPH y de PERSIANN. 276

Tabla 1. Precipitación de Mayo a Octubre (mm). Año

Pluviómetros

PERSIANN

CMORPH

2000

2019

---

2001

1451

2086

---

2002

1294

2587

---

2003

1422

2898

2139

2004

1197

2030

1917

2005

1455

2320

1754

2006

1882

2229

1925

2007

1875

2123

1688

P0510*

1511

2325

1901

P0112*

2230

2451

2062

* P0510 es la precipitación interanual de mayo a octubre. * P0112 es la precipitación interanual de enero a diciembre.

A la luz de lo que ha sido expuesto anteriormente, lo que se pretende en este caso de estudio es comprobar que las precipitaciones estimadas pueden ser útiles para la simulación de los caudales diarios. Esta comprobación se llevará a cabo para el periodo más lluvioso (Mayo a Octubre). Por otro lado, considerando que el modelo CEQEAU es de simulación continua, la estrategia adoptada fue incorporar las precipitaciones observadas de los pluviómetros en sus cuadros respectivos para el periodo Noviembre a Abril y considerar las estimaciones de los algoritmos para cada cuadro durante el periodo Mayo a Octubre. Las temperaturas diarias consideradas son las observadas en las estaciones ubicadas eventualmente en los cuadros respectivos. Estas temperaturas son útiles para el cálculo de la evapotranspiración. 277

Figura 4. Precipitaci贸n mensual, pluvi贸metros vs CMORPH (2004-2007).

Figura 5. Precipitaci贸n mensual pluvi贸metros vs PERSIANN (2001-2007).

278

La calibración se efectuó variando los parámetros del modelo que gobiernan el proceso lluvia-escurrimiento (figura 1). Este proceso se llevó a cabo en dos etapas: la primera se realizó manualmente (prueba y error), y la segunda consistió en la optimización de los parámetros utilizando el método de Powell (1964) que está incorporado en el modelo. Este proceso es a privilegiar sobre todo si el modelo empleado contiene muchos parámetros como es el caso del modelo CEQUEAU. Es importante mencionar que la calibración es una de las etapas más importantes en la modelación dado que un modelo hidrológico, por muy sofisticado que sea, si está mal calibrado producirá siempre resultados erróneos (Sorooshian y Arfi, 1982). La calibración por optimización consistió en buscar los parámetros adecuados que maximizan el criterio de Nash. Los resultados de la calibración y validación del modelo CEQUEAU utilizando precipitación estimada por CMORPH y PERSIANN se presentan respectivamente en las tablas 2 y 3. En los hidrogramas (figuras 6 y 7) se aprecia que existen datos erróneos en los caudales observados (caso de los años 2000, 2001 y 2004). Estas figuras indican que en general los picos simulados están subestimados. Desde el punto de visto del criterio numérico de Nash y del error absoluto se puede decir que los resultados son aceptables y que el uso de la información generada por satélite es útil para aplicaciones hidrológicas. Tabla 2. Resultados calibración y validación (CMORPH). Año

Nash

Qo (m3/s)

Qc (m3/s)

Error absoluto (%)

2003

0.7

238.7

262.2

9.84

2004

-0.2

189.2

248.6

31.40

2005*

0.504

164.6

206.1

25.21

2006*

0.721

263.2

254.6

3.27

2007

0.447

209.7

214

2.05

*Año de Calibración.

279

Tabla 3. Resultados calibración y validación (PERSIANN). Año

Nash

Qo (m3/s)

Qc (m3/s)

Error absoluto (%)

2000

0.341

264.6

300.4

13.53

2001

0.221

180.2

186.1

3.27

2002

0.365

219.3

251.6

14.73

2003

0.261

219.3

249.4

13.73

2004

0.33

188.9

182.1

3.60

2005*

0.617

164.6

163.4

0.73

2006*

0.243

263.2

197.0

25.15

2007

0.448

209.7

176.0

16.07

*Año de Calibración.

Como se puede ver en las figuras 6 y 7 y en las tablas de criterios del coeficiente de eficiencia de Nash-Sutcliffe, las simulaciones hidrológicas de caudales son suficientemente buenas para reflejar la dinámica estacional y pronosticar volúmenes y disponibilidad de agua. Sin embargo, se puede observar muy claramente que muchos picos de inundación simulados no coinciden con los observados. Algunos picos de inundación se capturan muy bien, con un ajuste muy bueno de los tiempos de pico y la magnitud del pico. Esto se puede observar muy bien en el caso de PERSIANN por ejemplo, en el principio y fin del 2002, fin del 2003 y principio 2004, fin 2005 y principio del 2006. En otros casos, los tiempos de pico se ajustan, pero las magnitudes están subestimadas en PERSIANN en muchos casos (fin del 2004, principio y fin del 2007) y sobreestimadas en unos pocos (CMORPH en 2004 y 2005). Por último, también hay algunos picos de inundación que no se capturan bien ni con el tiempo de la crecida ni con la magnitud (mitad y fin del 2007 con ambos productos). 280

Figura 6. Hidrogramas observados y simulados con los datos de CMORPH.

Figura 7. Hidrogramas observados y simulados con los datos de PERSIANN.

Estos resultados muestran que esta aplicación en su situación actual no se puede usar para sistemas de alerta temprana de inundaciones en el río La Sierra. Sin embargo, estos resultados preliminares nos indican el camino de investigación a seguir: la falta de ajuste en los caudales de inundación pone de manifiesto la necesidad de implementar métodos de corrección del sesgo más sofisticados. Como se ha visto anteriormente, es común que el sesgo de las mediciones en productos satelitales varíe en función de la intensidad de la 281

lluvia, siendo diferente para lluvias intensas y lluvias ligeras. Una vez efectuadas estas correcciones, el modelo hidrológico se va a re-calibrar con las series de precipitación corregidas. Los resultados relativamente buenos obtenidos con el uso de datos de precipitación de los productos CMORPH y PERSIANN con una corrección sencilla del sesgo promedio muestran el potencial de estos productos en tiempo real para el apoyo de la gestión de los recursos hídricos, especialmente en cuencas poco instrumentadas. 5. Conclusiones Este estudio presenta una aplicación del uso de dos productos satelitales globales de precipitación para la predicción de caudales en México. El estudio contribuye al muy escaso número de aplicaciones de este tipo en México, con un gran potencial para el apoyo en la gestión del agua. De manera similar a investigaciones anteriores, se han observado sesgos importantes de la cuantificación de la lluvia en los datos no-corregidos de CMORPH y PERSIANN, con desviaciones significativas a nivel mensual e incluso anual. Los dos productos sobre-estiman la precipitación de verano, y casi no detectan la precipitación del otro periodo del año. La inhabilidad de los productos satelitales para detectar y cuantificar lluvias no-convectivas se ha corroborado en numerosos estudios previos. Comparando los dos algoritmos, CMORPH consigue reproducir mejor las precipitaciones en la cuenca del río La Sierra. Las estimaciones de verano, que son las más abundantes y las causantes de problemas de inundación aguas abajo de la cuenca, han sido el objeto de una corrección de sesgo de tal manera que puedan compararse a las precipitaciones observadas. El método utilizado corrige el desvío medio de la serie con un factor de corrección a partir del cociente entre la media de la precipitación observada en pluviómetros y la estimada con datos satelitales. Después de llevar a cabo esta corrección, las simulaciones de los escurrimientos diarios mejoraron. Según los criterios utilizados (Coeficiente de Eficiencia de Nash-Suttcliffe, y porcentaje de error absoluto), estos resultados son potencialmente útiles en varias aplicaciones hidrológicas. Sin embargo existe la posibilidad de mejorar significativamente las correcciones de sesgo de los datos satelitales utilizando 282

métodos más sofisticados. El trabajo futuro se está enfocando en la evaluación de métodos de mapeo de cuantiles para ajustar las funciones de distribución de la probabilidad de los datos observados por satélite para que se ajusten mejor a las funciones de distribución observadas en pluviómetros. Esto permitirá una corrección más eficiente de las sobreestimaciones y subestimaciones de distintas intensidades de lluvia por los sensores satelitales y algoritmos de integración. 6. Referencias Ali, A., A. Amani, A. Diedhiou, and T. Lebel (2005) Rainfall estimation in the Sahel. Part II: Evaluation of rain gauge networks in the CILSS countries and objective intercomparison of rainfall products. J. Appl. Meteor., 44, 1707–1722. Anagnostou, E. N., V. Maggioni, E. I. Nikolopoulos, T. Meskele, F. Hossain, and A. Papadopoulos (2010) Benchmarking highresolution global satellite rainfall products to radar and raingauge rainfall estimates. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 48, 1667–1683, doi:10.1109/TGRS.2009.2034736. Artan, G., Gadain, H., Smith, J.L., Asante, K., Bandaragoda, C.J. And Verdin, J., (2007) Adequacy of satellite derived rainfall data for stream flow modelling. Natural Hazards, 43, pp. 167–185. Ayadi, M., Bargaoui, Z. (1998). Modélisation des écoulements de l’oued Miliane par le modèle CEQUeau. Journal des Sciences Hydrologiques, 43 (5), 741-758. Bâ, K.M., Díaz, C., Rodríguez,V. (2001). Simulación de caudales de los ríos Amacuzac y San Jerónimo en el Estado de México, México, Ingeniería Hidráulica en México, XVI, 4, 117-126. Behrangi, A., K.-L. Hsu, B. Imam, S. Sorooshian, G. J. Huffman, and R. J. Kuligowski (2009) PERSIANN-MSA: A precipitation estimation method from satellitebased multispectral analysis. J. Hydrometeor., 10, 1414–1429. Boushaki, F.I., Hsu, K-L., Sorooshian, S., Park, G-H. (2009) Bias Adjustment of Satellite Precipitation Estimation Using Ground-Based Measurement: A Case Study Evaluation over the Southwestern United States, Journal of Hydrometeorology, 10:1231-1242. 283

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287

CAPÍTULO II APLICACIÓN DE DATOS DE PRECIPITACIÓN ESTIMADOS POR RADAR EN LA MODELACIÓN HIDROLÓGICA DE CUENCAS CON PLUVIOMETRÍA DEFICIENTE Víctor Hugo Guerra-Cobián1 • Khalidou M. Bâ2 • Emmanuelle Quentin2 Carlos Díaz-Delgado2 • Alin A. Cârsteanu2,3

* * * * Resumen Este trabajo presenta la adecuación de datos de precipitación obtenidos de imágenes de radar meteorológico para su empleo en el modelado hidrológico.

1 Centro Internacional del Agua de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Cd. Universitaria S/N, C.P. 66450 A.P. 58-F, San Nicolás de Los Garza, Nuevo León, México. Tel. (81)83524969 ext. 213, Fax (81) 83760477. 2 Centro Interamericano de Recursos del Agua de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma del Estado de México. Carretera Toluca-Atlacomulco km 14.5 Unidad San Cayetano, C.P. 50110, Toluca, Estado de México, México. Tel. (722) 2965550, Fax (722) 2965551. 3 Departamento de Matemáticas del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (CINVESTAV-IPN), México. Av. Instituto Politécnico Nacional 2508 col. San Pedro Zacatenco, C.P. 07360, México D.F., A.P. 14-740, 0700 México. Tel. (55)57473800. 289

Se evaluó la calidad de la información de radar a través de las simulaciones del modelo hidrológico y se comparó con la simulación generada con datos de pluviómetros. Para llevar a cabo lo anterior se simularon tres eventos. La calidad de los datos de radar se llevó a cabo mediante un análisis de correlación con datos de pluviógrafos de estaciones automatizadas. Los resultados obtenidos indican que, la varianza explicada de los datos de precipitación estimados a partir de información de radar, con respecto a las mediciones de los pluviógrafos en las estaciones consideradas en el análisis, fue menor a una escala horaria que en la escala diaria. Finalmente, las simulaciones realizadas con datos de precipitación-radar, para eventos extremos, muestran que el hidrograma reproduce acertadamente el hidrograma observado. En cambio, el hidrograma resultante en la simulación efectuada con datos pluviométricos, tanto el caudal pico como la forma del hidrograma no fueron simulados de manera adecuada. Palabras clave: NEXRAD, radar meteorológico, modelo distribuido, SIG, CEQUEAU.

290

1. Introducción Hoy en día, los hidrólogos y especialistas involucrados en la solución de diversos problemas de recursos hídricos y ambientales, reconocen la importancia de incorporar una alta resolución a la variabilidad espacial y temporal de la precipitación como uno de los factores más importantes en las aplicaciones hidrológicas (Pathirana, 2003). Adicionalmente, en el modelado hidrológico existe un creciente interés en el uso de datos de precipitación estimados a partir de imágenes de radar. En efecto, la estimación de la precipitación mediante datos generados por radar es particularmente útil en zonas montañosas, donde la topografía accidentada y la altitud del terreno, limitan significantemente la operación de las redes climatológicas debido a dificultades de acceso (Hossain et al., 2004). Sin embargo, también es precisamente en zonas montañosas donde se llegan a presentar dificultades para la estimación de la precipitación con imágenes de radares, ya que la señal emitida por el radar puede verse interferida por las montañas, limitando el análisis a la zona no interferida por obstáculos físicos. Actualmente, las estimaciones de precipitación a partir de información de radar se utilizan en el modelado del fenómeno lluvia-escorrentía, lo cual permite maximizar la aplicación de modelos hidrológicos, y especialmente los de tipo distribuido. Las aplicaciones incluyen el pronóstico hidrológico, la determinación de zonas de inundación, así como la evaluación de los recursos hídricos (Durrans et al., 2002; Jessen et al., 2005; Krajewski et al., 2006). Con respecto a la modelación hidrológica, Neary et al. (2004) utilizaron datos de radar y datos de pluviógrafo con el modelo hidrológico HEC-HMS para determinar la aplicabilidad de la información de radar con modelos no distribuidos o globales. Estos autores encontraron que los escurrimientos simulados con datos procedentes de radar, en general, fueron subestimados por el modelo hidrológico y los gastos picos observados no fueron simulados adecuadamente. Con respecto a la aplicación de datos de radar en modelos hidrológicos distribuidos, Kalin y Hantush (2006) utilizaron datos de precipitación estimados a través de radar, así como datos de pluviógrafos, conjuntamente con el modelo SWAT (Neitsch et al., 2002). Particularmente se interesaron en la exploración del potencial de los datos de radar como una fuente alterna de los datos de precipitación obtenidos a través de pluviógrafos. 291

Por otro lado, cabe recordar que el principio de funcionamiento del radar meteorológico consiste en la emisión de pulsos electromagnéticos hacia la atmósfera, y los equipos detectan los ecos o reflejos de energía de los conglomerados de lluvia presentes en la atmósfera. Los radares no miden directamente el volumen de agua, sino la reflectividad Z (ecuación 1) o energía reflejada por las gotas de agua. Las principales fuentes de incertidumbres en los datos arrojados por el radar meteorológico son debidas precisamente, a que el radar no mide directamente la precipitación, la cual es convertida en intensidad R (ecuación 2) mediante la relación Z-R (ecuación 3), deducida a partir de un análisis estadístico entre los datos del radar y datos de estaciones convencionales (p. e. pluviómetros). Ecuación 1 Ecuación 2 Ecuación 3 Donde:

N(D)

es una función de distribución del número de gotas de agua.

V(D)

es una función de distribución del volumen de las gotas de agua.

es el diámetro de las gotas de agua.

Dmax

máximo diámetro detectado de gotas de agua.

En la ecuación 3, los parámetros a y b dependen de la calibración del radar y se han obtenido mediante un análisis de correlación utilizando datos de radar, así como datos de precipitación obtenidos a través de pluviógrafos. Por ejemplo, en el Tabla 1 se presentan algunos valores de los parámetros a y b utilizados para transformar la reflectividad en precipitación (Bedient et al., 2000; Javier et al., 2007). El presente estudio muestra el proceso necesario de adecuación de datos de precipitación obtenidos de imágenes radar meteorológico mediante un SIG (Sistema de Información Geográfica) para su empleo en el modelado hidrológico distribuido. El objetivo principal ha sido la evaluación de la información de radar a través de las simulaciones del modelo hidrológico, y la comparación 292

con la simulación obtenida con base en datos de pluviometría. Particularmente, se simularon tres eventos en la cuenca del río Escondido (México): dos ordinarios en 2003 y la avenida extrema que se presentó en abril del 2004. 2. Metodología Zona de estudio

La cuenca del río Escondido se localiza al norte de México y se origina en la Sierra del Burro, recibe por la margen izquierda al río San Antonio para posteriormente cruzar por la ciudad de Piedras Negras antes de unirse por la margen derecha con el río Bravo. La cuenca tiene un área de 3, 175 km2. La corriente principal nace en una altitud de 1 000 metros sobre el nivel del mar (msnm) y recorre una longitud de 160 km hasta una elevación de 245 msnm donde se localiza la estación hidrométrica. La zona de estudio cuenta con tres estaciones meteorológicas convencionales y un observatorio meteorológico (Figura1). Adicionalmente, existe una red de estaciones automatizadas sobre la margen derecha del río Bravo que son operadas por la Comisión Internacional de Límites y Aguas entre México y Estados Unidos (CILA). Con respecto a la información hidrométrica, el registro de caudales medios diarios medidos en la estación hidrométrica Villa de Fuentes data de 1932 a la fecha y se obtuvo de http://www.ibwc.state.gov. El promedio de los caudales diarios máximos de 1932 a 2007 es de 59.3 m3 s-1. Sin embargo, durante el período de registro se han presentado varios eventos extraordinarios (Tabla 1), siendo el máximo registrado el ocurrido en abril del 2004. Datos radar

En México existe una red de radares meteorológicos, los cuales están equipados con tecnología Doppler y son operados por la CONAGUA a través del SMN. Las estaciones cuentan con: sistema ininterrumpible de energía, sistema de protección contra incendios y sistema de comunicaciones vía satélite con el centro colector de datos que se encuentra ubicado en las instalaciones del SMN en la ciudad de México. Actualmente, la cobertura del territorio nacional no se encuentra a un 100%, por lo que la cuenca del río Escondido no está cubierta por el radio de influencia del radar mexicano más cercano. 293

Figura 1. Zona de estudio cuenca del río Escondido.

Tabla 1. Caudales máximos registrados en el río Escondido de 1932 a 2007. Año

Caudal máximo (m3 s-1)

1936

190

1957

218

1964

371

1969

193

2004

883

Fuente: http://www.ibwc.state.gov

294

Debido a lo anterior, se utilizaron datos de un radar meteorológico que se encuentra localizado en la Base Aérea Laughling Texas, EE.UU. Este radar es del tipo WSR-88D (Weather Surveillance Radar 1988 Doppler) que son conocidos como la generación futura de radares meteorológicos o NEXRAD (next-generation weather radar). La información generada por este tipo de radares fue diseñada específicamente para cubrir la parte continental de Estados Unidos con base en una proyección polar estereográfica (Reed y Maidment, 1999), conocida como HRAP (Hydrologic Rainfall Analysis Project). Con respecto a la disponibilidad de los datos utilizados, éstos únicamente abarcan parte de la frontera norte de México y alcanzan a cubrir la totalidad de la cuenca del río Escondido. La información se obtuvo de la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) de los EE.UU. Se utilizaron archivos horarios del 1º de enero de 2002 hasta el 31 de diciembre de 2004 (37, 224 archivos y 239 faltantes). Esta información se encuentra en archivos horarios de tipo binario en un listado de valores de precipitación en mm. El formato de los datos es de tipo real de 4 octetos (con 7 cifras significativas) para cada celda de la rejilla HRAP. Para la zona de estudio, se extrajo la información contenida en coordenadas HRAP de las columnas 489 a 517 y renglones 110 a 127. Para determinar la calidad de la información, se llevó a cabo un análisis estadístico, el cual consistió en comparar mediante un análisis de regresión lineal los datos de radar contra los datos de precipitación de tres estaciones automatizadas (pluviógrafos), las cuales se localizan sobre la margen derecha del río Bravo y son operadas por la CILA. En la combinación de datos de precipitación se utilizaron pares de datos con la precipitación estimada a partir de las imágenes de radar de la malla HRAP que coincidía con la ubicación de cada uno de los pluviógrafos y para cada uno de los intervalos analizados. En el análisis se emplearon datos de precipitación a intervalos de tiempo horarios y diarios, verificando que los datos de radar y de pluviógrafo estuvieran en escala de tiempo UTC. Cabe mencionar que sólo se consideraron pares de datos que tuvieran registros de precipitación concomitantes. Finalmente, para hacer coincidir la malla de puntos de precipitación de radar con la malla de cuadros del modelo hidrológico utilizado, se realizó un proceso de remuestreo del sistema HRAP utilizando una función de interpolación lineal. Esto consistió en estimar la esperanza matemática de los valores horarios de los puntos precipitación de radar circunscritos en cada cuadro en que 295

se discretizó la cuenca. Se automatizó el proceso de remuestreo, así como la obtención de archivos de precipitación en el formato que requería el modelo hidrológico. Lo anterior se efectuó mediante el diseño e implementación de un módulo hidrogeomático inserto en el SIG Idrisi (Quentin et al. 2007). Modelo hidrológico

La evaluación de la calidad de los datos de radar se basó tanto en el análisis estadístico correspondiente, así como en la precisión de los resultados obtenidos en las simulaciones realizadas con el modelo hidrológico. El modelo hidrológico de parámetros distribuidos utilizado en esta investigación es el modelo CEQUEAU (Morin et al., 1998). Este modelo es de tipo determinístico y de simulación continua que discretiza la cuenca en estudio en una malla de cuadros. La validación de las simulaciones se llevó a cabo con base en el criterio numérico propuesto por Nash (1970). Este criterio cuantifica la precisión de los resultados relacionando los caudales observados Qo y los caudales calculados Qc expresados por la ecuación 4. El dominio matemático de existencia del valor del coeficiente de Nash es de -∞ hasta 1, donde la unidad representa la simulación perfecta.

-∞ < NTD ≤ 1

Ecuación 4

La implementación del modelo hidrológico requirió de: a) un archivo de datos fisiográficos, b) un archivo de datos hidrometeorológicos y, c) un archivo con los parámetros del modelo. Para crear el archivo fisiográfico se utilizó un Modelo Digital de Elevación (MDE) generado por Interferometría de radar, así como un nuevo módulo hidrogeomático que trabaja en el SIG Idrisi, y desarrollado para automatizar el proceso de extracción de los sentidos del flujo y la ocupación del suelo de cada cuadro de la malla que discretiza la cuenca en formato CEQUEAU (Guerra-Cobián, 2007). Se construyeron los archivos de datos hidrometeorológicos: el primero con los datos de los pluviómetros localizados en la zona de estudio, el segundo con los datos del radar meteorológico en el formato del modelo hidrológico. Por último, se efectuó la calibración 296

y validación con base en el ajuste de los parámetros del modelo hidrológico considerando dos escenarios. En el primer escenario sólo se utilizaron los datos de las estaciones convencionales (datos de pluviómetro). El segundo escenario de simulación se realizó con los datos de precipitación estimada con radar. El procedimiento de calibración se realizó en dos etapas: en la calibración primaria se utilizó la técnica de prueba y error, y en la segunda etapa, o calibración óptima, se empleó la herramienta de optimización de parámetros contenida en el modelo CEQUEAU. Se calibraron los parámetros del modelo que controlan el flujo vertical del agua (alturas de vaciado, umbrales de agua en los recipientes, etc.), así como los coeficientes del flujo de los recipientes. 3. Resultados y discusión Análisis estadístico de los datos de radar

El proceso de verificación de la calidad de los datos de radar se llevó a cabo mediante un análisis de contraste con los datos correspondientes de pluviógrafos, los cuales se muestran en la Figura 2. Con la dispersión existente de los datos, se aprecia que la precipitación estimada por el radar difiere significativamente de la precipitación medida por los pluviógrafos para los intervalos de tiempo analizados. Estos resultados coincidieron en los tres pluviógrafos seleccionados, y de acuerdo con Neary y otros (2004), esta dispersión no es atribuible totalmente al radar, sino que, es probablemente debido a las fuentes de incertidumbre en las mediciones de pluviógrafos. En efecto, esta incertidumbre puede atribuirse a un error sistemático en la medición de viento y evaporación, así como un inadecuado funcionamiento mecánico. Otra fuente de incertidumbre es probablemente ocasionada por la diferencia entre las áreas de toma de datos, ya que la precipitación obtenida por medio del radar está promediada en una celda cuadrada de 16 km2 y el dato del pluviógrafo es puntual. En la Tabla 2 se presentan los resultados del análisis de correlación entre los datos de radar y de pluviógrafo. Se observa que los valores del coeficiente de determinación (R2) de las tres estaciones consideradas en el análisis, a intervalo de tiempo horario son menores que con intervalo de tiempo diario (a cada 24 hr). De las estaciones analizadas, la estación río Escondido fue la que presentó el mejor ajuste bajo un intervalo horario (R2=0.60), y la estación Piedras Negras con intervalo de tiempo diario (R2=0.92). Los resultados obtenidos con intervalo diario coinciden con los resultados encontrados por Kalin y Hantush (2006) en 297

Figura 2. Dispersi贸n de datos de precipitaci贸n horaria y diaria radar-pluvi贸grafo.

298

Tabla 2. Resultados del análisis estadístico. Estación

Intervalo de tiempo

Modelo de ajuste

El Moral

Horario

0.32

Y=0.36x+1.35

Diario

0.78

Y=0.63x+1.75

Horario

0.60

Y=0.722x+1.13

Diario

0.91

Y=0.93x+1.44

Horario

0.44

Y=0.73x+0.92

Diario

0.92

Y=1.11x-0.149

Río Escondido

Piedras Negras

análisis similares, ya que reportan valores de R2 entre 0.87 y 0.91 para el mismo intervalo de tiempo. Así mismo, los resultados del presente estudio indican que, en la comparación radar-pluviógrafo, existen pares de datos concomitantes que, mientras en el sensor del radar se estima un valor “cero” en el sensor del pluviógrafo se está registrando un valor mayor que cero o viceversa. Esto podría estar relacionado directamente con la capacidad del sensor en detectar la precipitación. Además, contrario a los resultados obtenidos en otras cuencas por Jayawickreme y Hyndman (2007) la estimación de la precipitación con radar en los píxeles que coinciden con los pluviógrafos, fue sobrestimada. Simulación hidrológica

La simulación se efectuó en el período comprendido de 2002 a 2004 período en el que se cuenta con la información del radar.Además, la calibración se llevó a cabo utilizando los datos de precipitación estimada a partir de imágenes de radar. Lo anterior se debió a que sólo se cuenta con tres pluviómetros, y éstos no están distribuidos de forma adecuada dentro de la cuenca. Esto ocasionó que no se pudiera efectuar la calibración del modelo únicamente con datos de pluviómetros. Con respecto a los resultados obtenidos de la simulación, la Figura 3 muestra la comparación de los hidrogramas observado y simulado en la cuenca del río Escondido, así como sus respectivos hietogramas. Se observa para los eventos 299

1 y 2, que los hidrogramas no fueron simulados satisfactoriamente. Sin embargo, en el evento 1 la simulación con datos de precipitación-radar es considerablemente mejor que la simulación con datos de pluviómetros. En cambio, en el evento 3 el hidrograma obtenido en la simulación realizada con datos de precipitación-radar reproduce adecuadamente el hidrograma observado. También, se observa en el hidrograma obtenido en la simulación efectuada con datos de pluviómetros, que no fue posible reconstruir de manera adecuada el caudal que se presentó durante el evento. Los valores del coeficiente de Nash, así como los caudales medios del año 2004 y máximo anual se muestran en la tabla 3. El coeficiente de Nash que se obtuvo en el proceso de calibración corresponde a la avenida máxima del mes de abril del 2004 (evento 3). Con respecto a los escurrimientos durante los años 2002 y 2003, fueron prácticamente cero, excepto los eventos 1 y 2. Lo anterior es una característica de la cuenca del río Escondido, ya que se encuentra en una zona semidesértica donde las lluvias son de tipo convectivo, asociadas a frentes fríos y ocasionalmente a eventos ciclónicos. Además, el caudal base es prácticamente nulo para varios meses del año. Resulta evidente que la deficiencia del modelado con base en información pluviométrica se debió a que la distribución de la tormenta en la cuenca se localizó en una zona donde no se contaba con dispositivos de medición de precipitación. Por otro lado, cabe mencionar que a pesar de que el modelo CEQUEAU no está diseñado para trabajar con un formato de datos de precipitación estimada a partir de radar meteorológico, gracias a que el modelo discretiza la cuenca en una malla de cuadros, ésta se adecuó fácilmente a la malla de los datos de precipitación estimados por imágenes de radar. 4. Conclusiones Las estimaciones de la precipitación con base en imágenes de radar son particularmente útiles en zonas donde las tormentas son aisladas o de tipo convectivas y, específicamente, si la red de estaciones meteorológicas no cubre eficientemente estas zonas. Complementariamente, el uso de los Sistemas de Información Geográfica (SIG) como parte del preprocesamiento de la información requerida en el modelado hidrológico, es hoy en día una herramienta indispensable. En efecto, los SIG son necesarios para el tratamiento y manejo 300

Figura 3. Resultados de la simulación hidrológica efectuada en CEQUEAU con datos de pluviómetro y RADAR.

de las imágenes de precipitación-radar, debido a que permiten la visualización y edición de la información; así como la extracción de los datos de precipitación mediante el desarrollo de algoritmos computacionales insertos en el SIG. Los datos de precipitación-radar utilizados en el modelado hidrológico permitieron simular tres eventos. Entre éstos el evento 3 (abril de 2004), considerado como extraordinario, fue simulado de forma ampliamente satisfactoria tanto el caudal pico de la avenida como la forma del hidrograma. En cambio, para los eventos ordinarios 1 y 2 no fue posible reconstruirles de manera adecuada. Sin embargo, en forma general, se considera una modelación apropiada para eventos potencialmente generadores de inundación con daños asociados. Los 301

resultados obtenidos mostraron que a nivel horario existe una baja correlación entre los datos de precipitación medida por pluviómetro y la estimada por imágenes de radar. En cambio a nivel diario se obtuvieron buenas correlaciones. Finalmente, es de suma importancia en el modelado hidrológico conocer las capacidades y limitaciones de los datos de precipitación estimados a través de radar, ya que esto permitirá su aplicación de una manera más eficiente y facilitará la toma de decisiones oportunas. Tabla 3. Resultados de la simulación hidrológica. Caudal medio

Caudal máximo

Coeficiente

(m3 s-1)

de Nash (adimensional)

Evento 1

Observado

0.98

20.80

---

Calculado con

8.91

5.96

-0.272

2.937

13.37

0.356

Observado

0.58

9.06

---

Calculado con

13.61

6.63

-0.500

1.04

6.70

0.132

Observado

10.03

883.0

---

Calculado con

5.19

61.6

0.079

8.35

884.5

0.974

pluviómetros Calculado con precipitación-radar

Evento 2

pluviómetros Calculado con precipitación-radar

Evento 3

pluviómetros Calculado con precipitación-radar

302

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Agradecimientos Los autores agradecen al Dr. Robert J. Kuligowski de la NOAA por facilitar la informaci贸n de radar.

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SECCIÓN V

* * * *

CAPÍTULO I EL BOSQUE URBANO Y SU INTERACCIÓN CON LOS ESCURRIMIENTOS. QUERÉTARO, MÉXICO. Enrique González Sosa1 • N.M. Ramos Salinas1 • Aurelio Guevara Escobar1 Carlos A. Mastachi Loza2 • Rocío Becerril Piña2 • Javier Meléndez1

* * * * Resumen En este trabajo se presentan los resultados de la valoración de la influencia de la vegetación de la Alameda Hidalgo y la intercepción por Ficus Benjamina. Para el caso de la Alameda fueron analizados tres escenarios: 1) alameda sin vegetación, 2) Alameda únicamente con 24 jardines y 3) Alameda con jardines y vegetación. 1) El volumen captado resulto de 26, 629 m-3. 2) La superficie impermeable de 3.4 ha (40%) reduce el volumen para recarga a 16,126 m3. 3) La vegetación de la Alameda reduce el volumen a solo 5158 m-3, 19% de la capacidad de captación de la superficie total de la Alameda. Los volúmenes disponibles para infiltración requieren de al menos de 3 días y un tiempo

1 Facultad de Ingeniería, Centro Universitario s/n, Cerro de las Campanas, Santiago de Querétaro, Universidad Autónoma de Querétaro 76010, México. 2 CIRA. Universidad Autónoma del Estado de México. 309

máximo de 1 año para infiltrarse, a una velocidad constante de 1.8 x10-9 m s-1. Los resultados indican que los volúmenes disponibles para la recarga son limitados, y que están afectados por los altos porcentajes de cobertura vegetal y la baja permeabilidad del suelo. Así mismo, el análisis del bosque urbano formado por la especie Ficus Benjamina enfatiza que los caminos del agua están condicionados por el ángulo de incidencia de la precipitación, la intercepción y la dirección del viento, es decir el efecto sombra o pantalla de los árboles urbanos. Al igual que la vegetación de la Alameda Hidalgo el bosque urbano (Ficus Benjamina L) regula la formación de volúmenes de agua de lluvia debajo de la cubierta de un árbol. Durante 2005, 2006 y 2007 fueron analizados de 88 tormentas. La precipitación fue de 151.34 mm, 385 m y 245.7 mm, respectivamente. El volumen acumulado en los 88 eventos equivale a 21.36 m3 (sin árbol) para una superficie de 22.0 m2, éste disminuyo en un 68% (6.97 m) al considerar las pérdidas por intercepción. Es decir, la diferencia en gasto pico originado por la precipitación (Pg) y la precipitación neta (Pn) corresponde a 22.01 m3s-1. El efecto de pantalla resulto de una longitud de influencia de 0.37 m y 4.43m, al considerar el ángulo de incidencia de la lluvia y la intensidad media de la precipitación. Los resultados muestran que la densidad ubicación espacial son elementos significativos en la regulación de los escurrimientos urbanos, consecuentemente en la reducción de los niveles de contaminación por lavado de calles y lavado de la infraestructura urbana. Palabras Clave: Efecto de pantalla, pérdidas por intercepción, escurrimientos urbanos.

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1. Introducción Históricamente en México los árboles llegan a ser considerados como un símbolo o monumento nacional, como los Ahuehuete plantados por Nezahualcoyotl. En este contexto, los primeros parques urbanos se desarrollaron para preservar los Ahuehuetes que se localizan en el Bosque de Chapultepec, integrando aspectos culturales, históricos y sociales. Empero, el crecimiento extraordinario de las superficies impermeables por el crecimiento de zonas urbanas reduce las áreas para parques urbanos, aumenta el consumo e impiden la infiltración vertical para la recarga de los acuíferos, favoreciendo el crecimiento de los volúmenes de los escurrimientos urbanos. En el país siete de cada diez habitantes viven en una ciudad, se estima que para el 2030 el 80% de la población se concentrara en los grandes centros urbanos del centro, norte y noroeste del país. Datos oficiales de la CONAPO indican que el 34.5 % (36.7 millones de habitantes) de la población reside en 9 zonas metropolitanas, entre ellas Querétaro. Los bosques urbanos adquieren una gran relevancia ante estos cambios de uso del suelo, juegan un rol trascendente en la disminución y regulación de escurrimientos superficiales en calles, jardines y en los sistemas de control de inundaciones. Reducen y regulan el volumen de los escurrimientos urbanos, en algunos casos en forma significativa, normaliza los flujos de entrada a los sistemas de alcantarillado o de drenaje urbano y disminuye los costos de tratamiento de volúmenes de agua contaminada, (Xiao and McPherson., 2002). Disminuye los costos de construcción de los sistemas de drenaje, y favorece la captura de CO2 y los niveles de óxidos de nitrógeno. Así también, incrementa la biodiversidad, mejora el ambiente y crea microclimas (temperatura, humedad relativa y protección contra el viento (Granados y Mendoza., 1992) lo cual mejoran la calidad de vida de la sociedad y de igual forma genera ahorros en el consumo de energía. La sombra que producen los árboles sobre edificaciones, estacionamientos y los pavimentos, no solo reduce los problemas de humedad e incremento de la temperatura, sino que indirectamente reduce la producción de compuestos volátiles orgánicos (VOCs), el ozono, incremento de calor latente ( evaporación del suelo) y los costos de mantenimiento de calles y avenidas por daños al pavimento. Algunos estudios sugieren que los árboles de zonas urbanas con coberturas del orden del 20% secuestran 89 000 Ton año-1 equivalente a $ 4655 millones de pesos. Otros estudios mencionan que árboles deciduos y verdes remueven el 9% y 13% de partículas en suspensión, respectivamente, (Husak and Grado, 1989). Desde el 311

punto de vista hidrológico-ambiental los árboles de los parques urbanos absorben la carga de energía por radiación solar, reducen los efectos del viento, e interviene en la evaporación a través de las pérdidas por intercepción que regulan la carga de los acuíferos. El valor económico del bosque urbano (árboles aislados, jardines y parques) esta sujeto a la relación entre los costos de operación y mantenimiento por la remoción y replantación de árboles, y los beneficios que aporte a la sociedad. 2. La Intercepción en Zonas Urbanas En el contexto urbano, la intercepción comprende las edificaciones y los árboles ubicados en calles, jardines y parques. La intercepción por las edificaciones es debida a las azoteas y a las paredes laterales, y una buena parte puede acumularse en las azoteas. Otra parte de la lluvia interceptada es dirigida hacia los sistemas de alcantarillado para evitar sobrecarga por el peso de la lluvia acumulada. La lluvia interceptada por las paredes laterales exteriores e interiores de las edificaciones fluye a través de ellas hasta llegar al suelo o banquetas. La lluvia drenada por las paredes exteriores de las edificaciones también contribuye a la formación de los escurrimientos urbanos y contribuye en la eficiencia y en el costo de operación de los sistemas de drenaje. En cuanto a la intercepción de los árboles, suele acontecer en forma aislada o bien por el conjunto de árboles que conforman un jardín o parque. El flujo que circula por el fuste y en el entorno de los árboles en parques naturales y urbanos es de valor significativo en la distribución y en la generación de escurrimientos urbanos, además de favorecer un mejor funcionamiento de los sistemas de alcantarillado-drenaje y los sistemas de desalojo (drenes y canales) de aguas urbanas. Específicamente sus beneficios son: reducir la erosión de pavimentos mediante la disminución del impacto de la gota de lluvia, retardar la formación del escurrimiento superficial y disminuir la contaminación a ríos y lagos ya que gran porcentaje proviene del lavado de los pavimentos (Xiao et al., 2000 , Nowak and Dwyer, 2000). La distribución de la precipitación en torno de árboles, es regulada y controlada por el follaje y la arquitectura de ramas y tronco del árbol (Sanders, 1986). La obstrucción a través de las perdidas por intercepción también involucra al árbol como barrera para aminorar la cantidad de lluvia al lado de sotavento (Guevara Escobar et al., 2006). De igual manera modifica los caminos que sigue el agua en calles, avenidas, camellones, andadores, banquetas, jardines y parques urbanos. Incluso modifica la trayectoria del flujo en los muros de viviendas y edificios 312

cuando los árboles son plantados en la vecindad de estas estructuras. Empero, la inclinación y la dirección de la precipitación fijan el funcionamiento del árbol como estructura de obstrucción y la dirección, forma y magnitud, condición reconocida como efecto de pantalla o sombra Guevara Escobar et al. (2006). El dosel de los árboles tiene la capacidad de interceptar el agua de lluvia, por lo que una fracción de la precipitación nunca llegara a la superficie del suelo (Savenije, 2004; Chappell et al., 2004; Germer et al., 2005) y es la cantidad que también define el volumen efectivo que genera los escurrimientos urbanos y parte de la fracción que no se deposita en las depresiones para formar charcos y que no requiere ser tratada para reúso posterior. Aunado a los beneficios de ahorro de energía y de calidad del aire que producen los árboles, los urbanistas pueden considerar a los árboles en los diseños y construcciones de sistemas de drenaje pluvial (McPherson, 2003) por su funcionalidad para la retenciónretardo (Krishnamurth and Rente, 1998) de los escurrimientos en calles y avenidas, sin duda su eficacia dependerá de la arquitectura de la especie, la edad y sobre todo de su ubicación dentro del espacio urbano. La comprensión de la magnitud del efecto de pantalla por la intercepción de precipitación también interviene en el regulación del agua disponible para la infiltración o humedecimiento del suelo, la concentración y del escurrimiento superficial, y carga y distribución de contaminantes. Los factores que otorgan un funcionamiento de bio-ingeniería a los árboles además de arquitectura son las condiciones meteorológicas y características de la precipitación, tanto por su distribución espacial como temporal (Rutter et al., 1971; Gash et al., 1979, McPherson, 2000). Para el caso de árboles aislados en zonas urbanas Xiao et al., (2000) reportan en términos de la precipitación anual una intercepción de 15% y 27% para Pyrus calleryana y Quercus sube, respectivamente. De igual forma reporta para árboles Sacramento, California, un intercepción de 18% a 36%(Xiao et al., 1998). Mientras que en árboles individuales caducifolios la intercepción varia de 2273 litros a 3455 litros por año; en árboles aislados siembre verdes, esta fue de 18184 litros por año (Urban Watershed Forestry Manual, 2005). Guevara Escobar et al (2006) encontraron que el Ficus benjamina L intercepto el 59.5% de la precipitación anual. También evaluaron su funcionamiento como estructura de obstrucción mediante la estudio del efecto pantalla. McPherson (2006) indico que en una simulación en árboles urbanos, el escurrimiento superficial fue disminuido del 2% a 7%. De manera que los árboles pueden ser vistos como una nueva ingeniería tecnológica “Bioretainment” debido a que tienen la capacidad de mejorar las condiciones ambientales. Los beneficios en la formación 313

del escurrimiento superficial y tratamiento de agua, por ejemplo se reflejan en la formación de 1 millón de metros fue evitado gracias a la intercepción de lluvia; esto permitió un ahorro de 710 millones de dólares (Saxon, 1999). En este contexto es necesario aumentar la compresión de los mecanismos asociados a los escurrimientos urbanos, los procesos de mejoramiento de calidad de vida y el papel hidrológico que tienen los árboles urbanos para mitigar los escurrimientos y favorecer la eficiencia de los sistema de alcantarillado los sistemas de desalojo de aguas urbanas. En respuesta a esta disyuntiva en este trabajo se muestra la importancia del bosque urbano y el efecto de pantalla o sobra en la formación de los escurrimiento en calles y avenidas, evaluado su efecto con el gasto pico el método racional (CIA) examinando la intensidad y ángulo de inclinación de la precipitación para establecer el funcionamiento de boques urbanos como medida de retardo-obstrucción para mitigar los encharcamientos e inundaciones de zonas urbanas y eficientar el funcionamiento de los sistemas de desalojos de aguas urbanas. 3. Marco Teórico de la Intercepción 3.1. Intercepción de precipitación

El enfoque de Rutter et al., (1970,1977) hizo posible desarrollar el modelo de base física para estimar las perdidas por intercepción de la precipitación, partiendo de la hipótesis que un árbol o un conjunto de ellos funciona como un reservorio. A partir del modelo de Rutter han sido desarrollados otros modelos, como el modelo analítico de Gash (1979), el modelo numérico de Mulder (1985) y los modelos estocásticos de Calder (1986) y Keim &Skaugst (2004). El modelo de reservorio establece que cambio en el tiempo del agua almacenada (dC/dt), está determinado por la proporción de la lluvia que entra en la vegetación y la evaporación de la lluvia interceptada, o perdidas por intercepción. Los componentes que integran el cambio de almacenamiento están dados por la precipitación incidente sobre el follaje (P), la parte de la lluvia drenada por la superficie de las hojas (D), la proporción de lluvia que pasa libremente entre los huecos del follaje de los árboles (αP), la parte que escurre por ramas y tronco, llamado (St) y la lluvia almacenada en la vegetación (S). Ecuación 1 314

Sin embargo, debido a la dinámica del proceso, la lluvia retenida por el follaje de la vegetación es susceptible a ser drenada por gravedad por la acción del viento (D), entonces podría pensarse que la capacidad de almacenamiento (S) también puede cambiar durante el tiempo. A partir de balance de masa que incluye la entrada por la precipitación y las diversas salidas indicadas en la Figura 1, se puede establecer la hipótesis de un comportamiento lineal de la intercepción de un parque urbano

Ecuación 2 siendo t0 y t el tiempo de inicio y terminación del evento, t1 y t2 tiempo de inicio y terminación de el flujo de percolación. Si los procesos estuvieran sincronizados tendríamos, tendríamos que t1=t0 y t=t2, lo cual simplifica el calculo de balance hídrico. Las pérdidas por intercepción de igual forma pueden describirse en forma discreta como la diferencia entre la precipitación (P) y la precipitación neta (Pn), lluvia que llega al suelo Por otra parte, la precipitación neta puede ser dividida como la suma de la lluvia libremente a través del follaje de la cubierta arbórea (Th=αP), el drenaje del follaje y flujo por el cortical, de tal forma que se tiene Ecuación 3 La ecuación (3) puede ser resuelta para la intercepción (S+EI), conociendo la precipitación de entrada al sistema (P) y la precipitación neta (Th+D+St) que llega al suelo. El balance de agua en la cubierta de un árbol se puede considerar como un sistema; el cual se define como una estructura volumétrica en el espacio. Éste tiene una entrada y una salida que están conectados por una por una función de transferencia interna que tiende a modificar los componentes de salida (Keim & Skausgset, 2003). En el sistema de intercepción de lluvia, se puede considerar a la precipitación (Pg) como la entrada y a la precipitación neta (Pn) y evaporación (E) como la salida; por lo tanto, conocidos la entrada y la salida es posible determinar el proceso interno (perdida por intercepción). Un sistema es lineal cuando la entrada y la salida son equivalentes. Empero en el sistema de intercepción de lluvia, la entrada y la salida son función del tiempo y transformaciones internas del sistema, considerándose variables 315

independientes reflejadas en la salida. La retención de agua de lluvia en el dosel en un tiempo determinado durante el evento puede ser determinado con la ecuación: Ecuación 4 Los términos TH y St corresponden a los flujos de traslocación y cortical. El primero indica el agua de lluvia que pasa entre el follaje del árbol y el segundo a la precipitación que desciende a través del tronco del árbol; ambos términos finalizan en la superficie del suelo y su sumatoria representa la precipitación neta, Pn. Figura 1. Esquema del balance hídrico de un parque. P precipitación, �Th es la suma de precipitación drenada por cada árbol y la que pasa libremente a traves de su follaje, �El suma de la lluvia interceptada por los árboles y �St es la suma del flujo cortical de cada uno de los árboles, R parte de la precipitación que llega al suelo y que escurre superficialmente e, I, la infiltración.

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3.2. Efecto pantalla

La intercepción de precipitación por el follaje tiene gran influencia en la distribución espacial de la lluvia (David et al., 2006). Durante un evento, la precipitación impacta con cierto grado de inclinación, de manera que el árbol puede trabajar al mismo tiempo como una estructura de control y obstrucción. El control puede asociarse a la intercepción horizontal. La obstrucción correspondería al ángulo de incidencia de la precipitación sobre el dosel, lo cual reduce la cantidad de lluvia al lado de sotavento. A este efecto, Guevara Escobar et al. (2006) lo denominaron efecto pantalla e indicaron tres zonas de influencia de la precipitación. La primera corresponde a la zona de barlovento que es donde el árbol no interfiere en la precipitación, la segunda zona es donde se presenta la intercepción de precipitación y por último la zona de sotavento, en esta zona el árbol disminuye la cantidad de precipitación hacia dicha zona (David et al., 2006) determinaron que el ángulo de inclinación de la precipitación (Figura 2a) y altura del árbol son los componentes que determinan la longitud del efecto pantalla (Ep). Para determinar el ángulo de inclinación de la precipitación, las ecuaciones empíricas son Ecuación 5 Ecuación 6 Ecuación 7

Donde:

Diámetro promedio de la gota de lluvia (mm).

Intensidad de lluvia (mm h-1).

Velocidad terminar de la gota de lluvia (mm s-1 ).

Angulo de inclinación de la precipitación (grados).

u w

Velocidad del viento (mm s-1)

La distancia del efecto pantalla depende del ángulo de inclinación de la precipitación y la altura del árbol (Figura 2b) y se pude determinar con la expresión: Ecuación 8 317

Figura 2. Esquema de influencia del árbol en la distribución espacial de la precipitación: a) dirección de la precipitación y su efecto al lado de sotavento b) diagrama de cuerpo libre de la inclinación de la precipitación, altura del árbol (h) y distancia del efecto pantalla (Ep).

3. 3. Gasto

Los primeros modelos para predecir los escurrimientos aparecen en los años 80´s y utilizan coeficientes de escurrimientos para cuantificar diferentes usos del suelo y cobertura. El Método Racional (Musgrev, 1851) el coeficiente de escurrimiento es 0.31 y 0.73 para bosques y pavimentos, respectivamente. Sin embargo el volumen del agua se ve afectado por la cobertura y tamaño de los árboles, los cuales reducen el gasto pico en un orden del 2 % al 10 %. Los árboles cobran más relevancia para los eventos con periodos de retorno de 2 años y su eficiencia esta ligado al sitio de plantación dentro de calles y avenidas. La intensidad de precipitación es afectada por la intercepción de lluvia (Lambraño López, 2002) y el efecto pantalla, el cual toma en cuenta tres zonas afectación que interviene en la intensidad (Figura 2). Ecuación 9 318

Ecuación 10 Ecuación 11 El coeficiente il es la intensidad de lluvia de la zona de sotavento, i corresponde a la intensidad en la zona de la proyección horizontal de la copa del árbol e is la zona de barlovento, multiplicada por el factor (kl); el cual es la relación entre la precipitación cuantificada bajo el dosel (Pa) y precipitación sobre el dosel (Pg). El último coeficiente (ks) es el parámetro del efecto de pantalla obtenido por Guevara Escobar Escobar et al., (2006; 18.7%). De manera que el gasto pico por evento se determino con la ecuación siguiente: Ecuación 12 La ecuación 12 puede escribirse como: Ecuación 13 Donde i es la intensidad en sotavento, I la intensidad sobre la proyección horizontal del follaje e is la intensidad en la zona de pantalla, el término C el coeficiente de escorrentía y A el área correspondiente a la proyección horizontal del follaje. En la presente investigación el término C será igual a 0.80 que corresponde a pavimentos.

4. Aspectos Generales del Área de Estudio 4.1. Descripción del sitio de estudio

El área de estudio se localiza en la ciudad de Santiago de Querétaro, ubicada a 250 kilómetros en dirección noroeste de la ciudad de México. La latitud, longitud y altitud media de la ciudad es de 20° 30' y 100° 23', y 1820 msnm, respectivamente. La zona urbana se encuentra el altiplano de México entre el Golfo de México, en la parte sur del desierto de Chihuahua. La población es de 734,139 habitantes, una densidad promedio de 62 hab. km2. La situación geográfica favorece la presencia de precipitaciones de tipo convectivo. De acuerdo con la Comisión Nacional del Agua (CNA), la precipitación media anual es de 548 mm, con una mínima y máxima de 274 mm y 999.2 mm, 319

respectivamente. Los vientos dominantes son en dirección Este y Noreste con una velocidad promedio de 17 ms-1. La temperatura promedio anual es de 18.7°C, con una mínima de 17.4°C y 19.7°C de temperatura máxima. La evaporación potencial promedio anual varia en el rango de 2020-2200 mm (Guevara Escobar et al., 2006). Es importante destacar que los cambios del uso de suelo en las ultimas décadas en la ciudad de Querétaro ha provocado la disminución y desaparición de árboles naturales, afectando el albedo urbano y las condiciones climáticas locales, propiciando suelos mas compactos. De igual forma debe señalarse que los árboles que forman el bosque urbano en Querétaro no tiene bien definida su configuración y las especies mas apropiadas para la regulación de los escurrimientos y es muy variable su composición espacial debido a la falta de una planificación y conocimiento de los beneficios hidrológicos y ecológicos. 4.2. Condiciones experimentales Alameda Hidalgo El parque “Alameda Hidalgo” en nuestros días ocupa un importante espacio dentro del Centro Histórico de Querétaro, limitado por cuatro de las avenidas principales y de mayor trafico vehicular: al norte colinda con la Av. Zaragoza, al sur con la Av. Constituyentes, al Oriente con Av. Pasteur y al Poniente con la Av. Corregidora, Figura 3. La “Alameda Hidalgo” se concibió a principios del siglo XVIII por el Corregidor de Letras Don Ignacio Ruiz Calado, como un espacio para el desarrollo de buenas costumbres, imponiéndose el nombre que lleva actualmente el 16 de septiembre de 1897.

Mediante un recorrido dentro del parque se cuantifico el número de árboles, encontrando que la alameda Hidalgo, actualmente cuenta con un poco más de 1200 árboles, con un promedio de 60 árboles por jardín. En tanto la cobertura de la vegetación por unidad de superficie oscilo entre el 80 y 90%, siendo el cuadrante 3 el de menor cobertura. Es de observarse que entorno al centro de gravedad de la alameda se concentra la mayor cobertura del parque. Con el fin de ponderar la influencia de la altura de los árboles por el efecto de pantalla en los 47 colectores y conocer el tipo de árbol que influye directamente en las mediciones, se llevo acabo un mapeo de la vegetación dominante por cuadrante, en una radio de influencia de 15 m entorno de cada colector. El mapeo de los árboles indico que las mediciones están impactadas por 159 320

árboles. La mayor parte de ellos están situados en el cuadrante 3, con el 30.8% (49 árboles), en el cuadrante 2 se localiza el menor porcentaje, 21.4 % (34 árboles), y el resto en los cuadrantes 1 y 4 con el 24.5 % (39 árboles) y 23.3 % (37 árboles) respectivamente. El diámetro de los árboles varia entre 0.4 m y 0.65 m, con alturas asociadas entre 15 m y 18.6 m, respectivamente. A lo largo de las últimas 4 décadas la alameda ha sufrido diversas modificaciones y la reforestación de diversas especies, constituyendo el parque con un bosque de gran diversidad arbórea. La Alameda Hidalgo cuenta con una superficie de 8.7 ha, el 40 % constituida por zonas impermeables: como andadores, fuentes y la pista de patinaje, y el 60% restante por 24 jardines. Bajo la hipótesis que el flujo cortical no es un elemento altamente significativo en el balance hídrico de la Alameda, solo se cuantifico la intercepción, con una serie 47 colectores de plástico (pluviómetros no convencionales), ubicados espacialmente al azar procurando que las mediciones fueran representativas de grupos de árboles. Los colectores se pusieron a un metro de altura para evitar salpicaduras, Figura 4, los cuales posteriormente fueron calibrados con el un pluviómetro de referencia del tipo TE5LL-L. Figura 3. Ubicación de la Alameda Hidalgo

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Figura 4. Vista de la ubicación de los pluviómetros no convencionales para medir la intercepción.

Respecto a la intercepción del bosque urbano, integrado por arboles aislados, de las especies no nativas de la ciudad de Querétaro, el árbol Ficus benjamina L., fue seleccionado por ser una de las especies preponderantes de la región centro del bajío (estados de Guanajuato y Querétaro). El árbol de Ficus benjamina L considerado para el estudio se ubica en el campus de la Universidad Autónoma de Querétaro (Cerro de las Campanas). En el 2005 el árbol contaba con 15 años de crecimiento y una altura de 2.80. Estaba circundado por edificios, en una distancia de 13 a 100, lo cual implica un fetch entre 5 y 45m. El edificio más cercano se sitúa en el sector noroeste. La topografía local es relativamente plana con superficie es asfaltada ( Escobar et al., 2006). La estación meteorológica para el registro de la variables climáticas fue ubicada en dirección Sur-Este a una distancia de 100.0 m del árbol. La temperatura, velocidad y dirección del viento fueron registradas cada 5 min. De igual forma la precipitación registrada cada 5 min. mediante un pluviómetro del tipo TE5LL-L. 322

4.3. Flujo de traslocación

El flujo de traslocación (TH) fue medido bajo la cubierta vegetal mediante el sistema de captación desarrollado por Guevara Escobar et al (2006). El sistema de captación cubrió una superficie de 28.27 m2. El flujo fue medido en 2005 fue con en base al sistema desarrollado por Guevara Escobar Escobar et al., (2006) constituido por laminas transparentes de policarbonato con el fin de reducir las perdidas producida por la fuerza y turbulencia del viento. Las laminas fueron soportadas por una estructura de madera, con canaletas concéntricas y una inclinación de 45% de pendiente para drenar hacia el tronco. El flujo captado fue conducido por canaletas de PVC (2% de pendiente) para conducir el agua de lluvia hacia un recipiente (200 litros). Mediante una báscula conectada a una computadora (60 kg de capacidad y de 2g de precisión) fue registrada la dinámica de flujo de translocación para cada evento. La computadora y la máquina registradora fueron ubicadas a una distancia de 30 m del árbol a fin de reducir las perdidas de transmisión de la señal. 4.4. Flujo cortical

El flujo cortical fue captado mediante una canaleta que abarco una vuelta y media en el contorno del tronco. La canaleta fue fabricada de manguera de plástico flexible de 2.54 de diámetro. Fueron retirados 5 mm de la corteza del tronco para fijar la canaleta en el tronco. Posteriormente la canaleta fue unida al tronco con grapas y silicón con el fin de evitar fugas. El flujo captado por la canaleta fue almacenado en un recipiente de 20 l. El volumen de agua fue cuantificado al final de cada evento (Figura 5). 4.5. Efecto Pantalla o Sombra

La distribución espacial de la precipitación alrededor de la cubierta vegetal del árbol, fue medida 16 recipientes de forma cilíndrica, colocados en las direcciones Norte, Sur, Este, Oeste, Nor-Este, Nor-Oeste, Sur-Este, Sur-Oeste, Guevara Escobar et al. (2006).

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Figura 5. Esquema del sistema de medición para la intercepción de precipitación.

5. Resultados y Discusión 5.1. Precipitación sobre la Alameda Hidalgo

La precipitación se registro mediante una red de pluviómetros localizados en diversos puntos de la ciudad. Sólo fue utilizada la información de los pluviómetros más cercanos a la alameda Hidalgo, el ubicado en el Centro Gómez Morín y el situado en la CFE de Quintas del Marques. Los registros de lluvia fueron a cada 5 minutos y almacenados en forma automática en un datalogger (Watchdog). El periodo de observación fue de 8 meses, entre marzo y octubre del 2006, sin embargo, para el estudio solo se utilizó el periodo junio-septiembre por ser el periodo de mayor precipitación, ocurrieron 50 tormentas que produjeron un precipitación de 306 mm, equivalente al 55% de la precipitación media anual (548 mm). En la Tabla 1 pueden verse las características principales de las tormentas: fecha, hora de inicio y termino, duración, lamina de lluvia, intensidad máxima, mínima y media, En la quinta de columna puede observarse la lámina de lluvia de cada evento. 324

5.2. La intercepción e infiltración en el parque Alameda Hidalgo

De los 306 mm producto de 50 eventos de precipitación registrados durante el estudio, los meses de julio y agosto agrupan el 95% de los eventos. En agosto se presentaron 24 eventos, equivalentes al 65% de la precipitación (200 mm / 306 mm) y en septiembre 18 eventos que representan el 29% (90.6 mm). El 50% de los eventos de lluvias ocurrieron entre las 17:00 y el transcurso de la noche, el otro 50 % acontecieron durante el día. La duración promedio fue cercana a las 2 h, y una máxima y mínima de 9 h 20 min y 10 min, respectivamente. La tercera parte de los eventos fue inferior a 1 mm, y el promedio de los eventos restantes con una media de 6 mm. La precipitación mayor ocurrió el 25 de agosto por la noche, con 50.2 mm, distribuidos en 9 h 20 min, con ráfagas de intensidades máximas en 5 minutos, hasta de 80 mm h-1. En promedio las intensidades asociadas a la duración promedio de 2 h, no rebasan los 2.7 mm h-1. La precipitación interceptada por la vegetación arbórea fue calculada por evento y por cuadrante como el residuo de la Ecuación 3. En la Figura 6 se muestra la relación obtenida de la correlación entre la precipitación y la intercepción. Debido a que algunos eventos ocurrieron cuando estaba cerrado el Parque, y no fue posible medir, solo se utilizaron las mediciones de 8 eventos y los promedios por cuadrante. La función de ajuste arroja un R2 > 0.80. Puede observarse que la p intercepción crece conforme aumenta la precipitación, tal y como se reporta en la mayoría de los estudios. Sin embargo, también se observa que algunas lluvias, P < 2 mm, la intercepción es negativa, es decir EI>P. La función obtenida por evento indica que la capacidad de almacenamiento promedio de la vegetación es 1.09 mm y una intercepción del 77%. Estos resultados son una muestra representativa de la intercepción en toda la superficie de la Alameda. La presencia de algunos valores negativos de la intercepción en la Figura 6, ya había sido reportada por Crockford y Richardson (2000). Este comportamiento particular surge al menos una vez en los cuadrantes 1, 3 y 4, durante eventos nocturnos cuando la evaporación es reducida. La explicación de este comportamiento, tiene su origen en el drenaje adicional que se genera por la turbulencia la fuerza del viento que sacude el follaje de la vegetación, de manera que crece la lluvia drenada y aumenta la percolación. Además, los dispositivos pueden estar en zonas de flujos concentrados o preferenciales provocados por los diversos estratos arbóreos, justo donde se coloco el contendor de plástico. Es importante destacar que no se midió el flujo cortical porque las autoridades no autorizaron la colocación de collarines de plástico 325

en los 1200 árboles, sin embargo, como el porcentaje del flujo no es mayor del 10% de la precipitación como lo demuestran la gran parte de los estudios, se considero en este caso como constante y de un orden del 5%, (15 mm). Figura 6. Ajuste de la precipitación interceptada por la vegetación de la Alameda Hidalgo. Los círculos corresponde a los valores promedios por cuadrante. Los cuadros son los valores estimados de la intercepción no medida. Las barras corresponden al error típico de cada observación.

326

Tabla 1. Caracter铆sticas de eventos de precipitaci贸n en el periodo junio- septiembre 2006

327

5.3.1. Distribución espacial de la percolación y la Recarga del acuífero

A fin de resaltar el efecto de la vegetación arbórea de la Alameda Hidalgo en el balance hídrico, principalmente la distribución y disposición espacial del agua disponible para infiltración y recarga del acuífero de Querétaro, fueron construidos los mapas del flujo de percolación mediante el método de Kringing. De los 8 eventos medidos, solo se discuten los resultados de 5 eventos: 4, 15, 23 y 24 de julio, y 2 de agosto. En la Figura 7 se presenta la distribución espacial del evento del 23 de julio, porque en ese evento se registraron flujos de percolación mayores a la precipitación y en consecuencia la intercepción resulta negativa en algunos sectores, esencialmente en la parte central de la Alameda, que abarca tres cuadrantes 1, 3 y 4. Por otro lado, se observan algunas zonas con flujo de percolación nulo, por un lado porque la lluvia no se distribuye de manera uniforme, y por otro, porque son zonas de cobertura cercanas al 100%, lo cual se opone o reduce de manera significativa la lluvia que pasa a través del follaje. La distribución de los otros 4 eventos (4, 15 y 24 de julio, y 2 de agosto) no son mostradas, sin embargo, cabe señalar que los resultados revelan que no existen patrones bien definidos de la lluvia que alcanza el suelo, ya que la distribución espacial esta sujeta a las características de la lluvia, al nivel de cobertura de cada cuadrante, y muy probablemente a los efectos de pantalla de los árboles de mayor altura (Guevara Escobar et al, 2007) y por las edificaciones altas que rodean la Alameda Hidalgo, principalmente los edificios ubicados en Avenida Constituyentes. El volumen de recarga de acuífero se estimó para cada uno de los eventos y en forma mensual. Mediante la ecuación 2 fue estimada la intercepción, contrastando los tres posibles escenarios por el efecto de la presencia de la vegetación. El calculo de los tiempos de infiltración se efectuaron suponiendo una evaporación nula, es decir el 100% de la lluvia que llega al suelo se infiltra para recargar del acuífero. 1) El primer escenario, alameda sin vegetación, considera las 8.7 ha como superficie de captación, escenario más favorable para la recarga del acuífero. 2) El segundo escenario toma en cuenta la vegetación herbácea de los 24 jardines y 3) el tercer escenario considera la vegetación herbácea y arbórea. Escenario 1. El primer escenario, caso ideal, los 306 mm precipitados entre junio y septiembre, generan un volumen de 26 629 m3, siendo el mes agosto 328

Figura 7. Distribución de las isoyetas percolación producidas por el evento del 23 de julio (2.03 mm) con duración de 40 minutos e intensidad media de 2.44 mm h-1.

(200 mm) donde se concentra la mayor parte del volumen para la recarga, 65% (17493 m3). Con una base diaria, con la hipótesis de condiciones de suelo saturado, flujo permanente y el coeficiente de infiltración acorde a la clasificación SUCS, de 1x10-9 m s-1, los tiempos de infiltración oscilan entre 3 días y 1 año 7 meses, con un promedio de 2 meses y 15 días. La integración del volumen producido por cada evento, igual a 26 629 m-3, evidentemente requiere de un tiempo mayor de infiltración, el cual resulta igual a 9 años 7 meses. Bajo este esquema ideal se establece que por cada 306 mm de precipitación, son necesarios 363 años para alcanzar una recarga de 1x106 m3, con una velocidad de infiltración constante de 1x10-9 m s-1. Escenario 2. El segundo escenario, que toma en cuenta las superficies cubiertas con herbáceas y las superficies impermeables, como andadores, fuentes 329

y la pista de patinaje, reducen la superficie de captación en 40 %, dejando un volumen para la recarga de 16126 m-3, solo el 60% del volumen disponible del primer escenario. De esta forma como el volumen y la superficie de captación disminuyen en igual proporción, los tiempos por evento y por el total del volumen captado resultan iguales al escenario anterior. Escenario 3. En el tercer escenario (real) la vegetación intercepta el 41.3% (208/306 mm) de la precipitación, igual a un volumen de 11033 m3. Así, los 97.7 mm que llegan al suelo generan 5158 m3, 19 % del volumen captado por la alameda. Es importante mencionar que la tercera parte de los eventos (19/50) con P�<1.0 mm, son totalmente interceptados ya que no rebasan la capacidad de almacenamiento de la vegetación (S=1.09 mm). En cuanto al tiempo de infiltración en las condiciones señaladas en los anteriores escenarios, en éste escenario los tiempos de infiltración se reduce de manera importante, entre 17 y 145 días, indudablemente menor que los escenarios 1 y 2, porque el volumen para infiltración también es mucho menor. En la Tabla 2 se resumen los resultados encontrados para cada escenario. En contraste, los resultados encontrados para los tres escenarios sin duda son afectados por las condiciones climáticas, sobre todo la demanda evaporativa de la atmósfera. Teóricamente cuando el suelo esta saturado la evaporación es igual a evaporación potencial. Observaciones efectuadas durante 2006 en el CU de la UAQ, indican que la evaporación media diaria en junio, julio, agosto y septiembre es de 4.6 mm, 4.0 mm, 3.6 mm y 3.6 mm, respectivamente. En este contexto, solo el 10 % de los eventos (5/50) podrían producir en recarga, es decir sólo 20.18 mm (6.7 %) de los 306 mm estarían disponibles para la recarga del acuífero. Tabla 2. Resumen de los volúmenes de captación de los tres escenarios.

330

5.4. Precipitación y condiciones meteorológicas para el efecto sombra o pantalla

Los eventos de precipitación fueron obtenidos durante los años 2005, 2006 y 2007. En el año 2005, los eventos ocurrieron entre los meses de Julio y Octubre, el total de eventos registrados fueron 17 eventos en verano y 2 eventos en otoño. En el 2006, los eventos registrados fueron 18 en primavera, 16 en verano y 4 en otoño. Los eventos del 2007 fueron 9 en primavera y 22 en verano. Generalmente, los eventos ocurrieron entre 18:00 hrs. y 24:00 hrs. , con una duración promedio de 85 min. El total de precipitación medida fue de 151.34 mm, 358.35 mm y 245.70 mm en los eventos del 2005, 2006 y 2007, respectivamente. Durante el año 2005, la intensidad de lluvia varió entre el rango de 1.30 a 16.74 mmh-1. La intensidad de precipitación registrada en el 2006 fue de 0.22 a 24.04 mmh-1. En el 2007, la intensidad de precipitación estuvo comprendida entre 0.84 y 16.40 mmh-1. El tiempo promedio entre el término e inicio de un evento fue de 8 horas a 14 días, considerándose tiempo suficiente para el secado de la cubierta vegetal. La Tabla 3 muestra los resultados de precipitación y condiciones meteorológicas medidos en el periodo de estudio. De acuerdo a las condiciones meteorológicas registradas, evidentemente la humedad relativa se va incrementando durante la precipitación. Así mismo, se observó una elevada temperatura la cual favoreció el incremento de la humedad; la cual también incide en una tasa elevada de evaporación o perdidas por intercepción durante la precipitación. La máxima velocidad del viento durante la precipitación fue de 2.41 ms-1, 3.92 ms-1 y 4.69 ms-1 en el 2005, 2006 y 2007, respectivamente. 5.4.1. Flujo de traslocación y flujo cortical

El flujo de traslocación cuantificado fue 56.99 mm (2005), 83.97 mm (2006) y 105.49 mm (2007). El flujo de traslocación promedio fue de 3 mm en el 2005, 2.21 mm en el 2006 y de 3.40 mm en los eventos del 2007. El flujo cortical fue del 2% de la precipitación total. La suma de ambos flujos: de traslocación (TH) y flujo cortical (St), corresponde a la precipitación neta (Pn); es decir, la cantidad de agua de lluvia que llega a la superficie del suelo.

331

5.4.2. Perdida por intercepción de precipitación

La perdida por intercepción de precipitación fue determinada como la diferencia entre la precipitación sobre el dosel (Pg) y precipitación neta (Pn). El total de intercepción por año fue de 88.57 mm (58.53% de Pg ; Guevara Escobar Escobar et al., 2006), 265.90 mm (74.20% de Pg) y 130.53 mm (53.13% de Pg). La intercepción de precipitación por el Ficus benjamina en apariencia es alta, muy probablemente a causa de las elevadas temperaturas y baja humedad relativa al inicio de cada evento. 5.4.3. Distancia del efecto pantalla

La distancia del efecto pantalla (E.P.) como ya se indico, es función del ángulo de incidencia, de la intensidad de precipitación y de la velocidad del viento (David et al, 2006). El E.P. que el árbol Ficus Benjamina origino al lado de sotavento estuvo comprendido en un rango de 0.37 m a 4.43 m ; con ángulos de incidencia máximo y mínimo de 3.58° y 36.36° Cuando el ángulo de incidencia es menor a 5°, el árbol no tiene efecto al lado de sotavento durante un evento de lluvia. La distancia del efecto pantalla incrementa rápidamente cuando el ángulo de incidencia de la precipitación es mayor a 15°. 5.4.5. Volumen de escurrimiento bajo el árbol Considerando la superficie ocupada por el árbol, el volumen de agua de lluvia acumulado en los 88 eventos fue de 21.36 m3 (sin árbol). Tomando en cuenta la perdida por intercepción, el volumen de agua de lluvia bajo el árbol fue de 6.97 m3. Es decir, existe un volumen de perdida por intercepción igual a 14.39 m3. Por otra parte, el volumen promedio de agua de lluvia que no llega a la dirección del lado de sotavento (E.P.) fue de .84 m3. En general, el árbol evito que 15.23 m3 de agua de lluvia llegaran a la superficie del suelo y formaran parte del escurrimiento superficial. La Tabla 4 muestra el gasto pico obtenido mediante el método racional y la clasificación de la intensidad e precipitación. En, el gasto pico equivalente a los 88 eventos calculado con la precipitación (Pg) es de 30.51 m3 s-1; variando por evento en un rango de 0.13 m3 s-1 a 13.91 m3 s-1. Considerando las pérdidas por la intercepción del dosel del árbol, el gasto equivalente fue de 8.49 m3 s-1. Es decir, la diferencia entre el gasto originado por Pg y Pn fue de 22.01 m3 s-1. Por la presencia del árbol, el gasto inicia a formarse a partir de intensidades mayores a 1 m3 s-1; para intensidades meno332

res el dosel del árbol impide la formación del escurrimiento superficial debido a que intercepta el 100% de la precipitación. En los eventos con intensidad mayor a 10 mm3 h-1 , el gasto disminuye en promedio 22% . Aquí cabe señalar que Xiao et al. (2000) y Chair (2002) comentaron que los beneficios de la intercepción son mayores en eventos de baja intensidad y larga duración, no así en eventos de alta intensidad ya que estos exceden la capacidad de almacenamiento en menor tiempo. Además, éste tipo de eventos son la principal fuente de contaminantes ya que lavan o arrastran los aceites que se encuentran en los pavimentos (McPherson 2000). La solución a este problema es mediante la cubierta vegetal de los árboles, es decir mediante la intercepción o retención de precipitación ya que de acuerdo a los resultados obtenidos, el gasto generado es menor en eventos de baja intensidad.

333

Tabla 3. Características de la precipitación y clima 2005, 2006 y 2007. Variable

2005

2006

2007

* Total de eventos

151.34

358.35

245.7

Máxima

16.74

24.04

16.40

Mínima

1.30

0.22

0.84

Promedio

6.87

4.90

5.48

200

295.00

470.00

* Precipitación total (mm)

* Intensidad de la precipitación (mm h-1)

* Duración del evento (min)

Máxima Mínima

5.00

10.00

Promedio

85.00

92.00

110.00

Máxima

48.17

88.9

96.00

Mínima

78.97

17.20

0.44

Promedio

68.36

64.30

76.22

Máxima

21.30

29.25

26.13

Mínima

13.44

11.00

15.38

Promedio

16.76

17.18

18.44

Máxima

0.8719

1.314

2.863

Mínima

0.0116

0.007

0.021

Promedio

0.304

0.223

0.312

Máxima

2.41

3.96

4.69

Mínima

0.01

0.00

0.52

Promedio

0.53

1.17

2.27

* Humedad relativa (%)

* Temperatura (°C)

* Evaporación (mm)

* Velocidad del viento (m s-1)

334

Tabla 4. Características del gasto de acuerdo a la intensidad e intercepción de precipitación.

Gasto (m3s-1)

Intensidad (mm)

0<I<1

0.82

0.13

0.00

0.03

1 < I <5

5.48

7.37

1.83

1.38

5 < I <10

12.40

13.91

4.55

2.60

10 < I < 15

11.55

4.55

1.01

0.85

I > 15

18.57

4.55

1.09

0.85

30.51

8.49

5.71

Total

Discusión Los resultados encontrados muestran una concordancia con los indicados por la United Status Environmental Protection Agency (USEPA, 1993) para superficies impermeabilizadas entre el 35 y 50% del área total, donde la recarga representa el 15 % de la precipitación. Los volúmenes disponibles para la recarga del acuífero de Querétaro que se generan en la alameda Hidalgo son impactados por el alto porcentaje superficies impermeables (40%) que dispone la alameda y sin duda, por la gran cobertura arbórea, la cual oscila entre el 80 y 90%. La lámina de lluvia de 306 mm, que genera un volumen 26, 629 m-3 se reduce por las perdidas por intercepción de la vegetación arbórea a solo 5,158 m-3 (19%). A pesar que toda la lluvia que percola a través de la vegetación y llega al suelo podría infiltrarse, el volumen de 5,158 m-3 puede reducirse un 10% más, al tener en cuenta la precipitación interceptada por la vegetación herbácea y el lecho de residuos vegetales y el agua perdida por evaporación del suelo y consumida por la raíces de los árboles para la transpiración de la vegetación. Las características de la precipitación y dirección del viento así como la ubicación 335

de los árboles son factores que les otorga un funcionamiento de ingeniería hidráulica urbana. Considerando los datos de obtenidos del máximo ángulo de incidencia (36.36°) y distancia del efecto pantalla (4.43 m), la intercepción de precipitación en dos árboles con altura diferente el efecto pantalla o sombra no será de forma similar. El efecto de pantalla puede multiplicarse mediante una configuración espacial de la vegetación compuesta por una sucesión de arboles de diferente tamaño y especie también tendría un comportamiento diferente en comparación con el de un árbol aislado. Por ejemplo, si la altura del árbol -1 es mayor a la altura del árbol -2 y éstos se encuentran separados a una distancia menor a la del efecto pantalla, la cubierta vegetal del árbol-2 probablemente no sea saturada totalmente debido a que el árbol -1 impedirá el paso de la precipitación hacia el follaje del segundo árbol. Del mismo modo, los árboles de un camellón central de una avenida o bien sobre las bordes de las banquetas, generan un beneficio del lado de sotavento. La posición de árboles de diferentes tamaños tambien incrementa en el efecto pantalla. Por ejemplo, en el caso de una edificación que tiene menor altura que el árbol y una situación contraria: en un caso reduce el volumen de agua de entorno a los arboles y en la otra situación la vegetación protege la fachada del edificio que está al lado de sotavento, disminuyendo los problemas de humedecimiento del muro y y las infiltraciones laterales que afectan a la edificación. Considerando el sentido de la precipitación del lado barlovento del edificio, la cubierta vegetal del árbol podría no interceptar el agua de lluvia tomando en cuenta el ángulo de incidencia obtenido en el presente trabajo. En cuanto al efecto pantalla, este podría ser originado por la edificación y no por el árbol. La funcionalidad de la vegetación urbana aun es más importante, con base en la teoría lineal y bajo el supuesto de una dominancia de la especie Ficus Benjamina, en el sector de tratamiento para reuso del agua. Por cada 100 árboles con las condiciones fenológicas del árbol aislado considerado en el estudio, el volumen del escurrimiento generado sin árbol, de 2136 m3, pasaría a solo 697 m3, lo cual implica un ahorro por tratamiento de aguas urbanas, a un costo de $ 3.00 pesos m-3, de $4317.00. Costo independiente de los beneficios por ahorro de energía, regulación de clima, reducción de la contaminación y el bienestar social del bosque urbano.

336

Conclusiones La gran superficie de captación de la Alameda, sin duda es condición benéfica para el amortiguamiento de los escurrimientos urbanos, pero es conveniente diseñar un sistema de drenaje para aprovechar un gasto 2.46 m3 s-1, en un tiempo promedio de 3 horas, mismo que no se integra a los escurrimientos urbanos, favoreciendo la eficiencia del sistema de drenaje alrededor de la Alameda, Los resultados encontrados son una evidencia que la Alameda Hidalgo no es una fuente natural de recarga para el acuífero de Querétaro, sin embargo, dada su ubicación y su capacidad de captación es recomendable realizar acciones para incrementar la capacidad de recarga de la Alameda. Entre las acciones recomendables están la creación de programas de manejo y poda de los árboles, es decir, reducir la cobertura de la vegetación. Disminuir las superficies impermeables o bien, construir drenes que favorezca la infiltración en los primeros metros del suelo para reducir las perdidas por evaporación y en consecuencia favorecer la recarga del acuífero de Querétaro. Por otra parte, es evidentemente que los caminos del agua en zonas urbanas y naturales están regulados por la vegetación del bosque urbano. Del mismo modo, el camino del agua lo determina la intensidad y el ángulo de incidencia de la lluvia, y la arquitectura de la vegetación. Particularmente es importante identificar y evaluar el efecto pantalla o sombra que produce el bosque urbano. Este trabajo evalúa el efecto de pantalla debajo de la cubierta de un árbol (Ficus Benjamina L). El estudio es por eventos y apoya en el análisis de la dirección de sotavento de la precipitación en un árbol aislado (Ficus Benjamina L). El volumen acumulado de 88 eventos equivale a 21.36 m3 (sin árbol) para una superficie de 22.0 m2, este disminuyo en un 68% (6.97 m3) al considerar las pérdidas por intercepción. Es decir, la diferencia en gasto originado por la precipitación (Pg) y la precipitación neta (Pn) corresponde a 22.01 m3s-1. El efecto de pantalla resulto de una longitud de influencia de 0.37 m y 4.43m, al considerar el ángulo de incidencia de la lluvia y la intensidad media de la precipitación. Los resultados muestran que la ubicación espacial y la separación entre árboles regulan - los escurrimientos urbanos. En este contexto la circulación de los caminos del agua bajo el dosel del árbol aun requiere ser investigado para establecer los mecanismos de transporte y los procesos en los que interviene sobre todo en zonas altamente urbanizadas. Además, la distancia obtenida del efecto pantalla es un indicativo para determinar la separación de entre los árboles urbanos y las edificaciones de manera que permita una correcta funcionalidad 337

del bosque urbano desde el punto de vista hidrológico y de saneamiento, ya que también reduce el volumen y la concentración de contaminantes por el lavado de calles y materiales que forman la infraestructura urbana. Agradecimientos Agradecemos al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) y a la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA) por el apoyo financiero mediante el proyecto (148159) apoyado por FONDOS SECTORIALES CONACYTCONAGUA 2010-2, y las facilidades otorgadas por el acceso a su sistema de base de datos. Referencias Calder, I.R., 1996. Dependence of rainfall interception on drop size. 1. Development of the two-layer stochastic model. J. Hydrol. 185, 363-378. Chappell, N.A., Biding, K., & Tychy, W. 2001. Modelling rainfall and canopy controls on net-precipitation beneath selectively-logged tropical forest. Plant Ecology. 153: 215-229. Chair, J.T. 2002. Feature Article:The Hydrological Effects of Urban Forests, with Reference to the Maritime Pacific Northwest: Technical Bulletin #6. David,T.S., Gash, J.H.S., Valente, F., Pereira, J.S., Fereira, M.I., David, J.S., 2006. Rainfall interception by an isolated evergreen oak tree in a Mediterranean savannah. Hydrol. Process., 20: 2713-2726. Gash, J.H.C., 1979. An analytical model of rainfall interception by forests. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 105, 43-45. Germer, S., H. Elsenbeer., Moraes, J.M., 2005. Throughfall and temporal trends of rainfall redistribution in an open tropical rainforest, south-western Amazonia (Rondônia, Brazil). Hydrology and Earth Systems Science 10: 383-393.

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CAPÍTULO II FORMACIÓN DE CAPITAL HUMANO Y GESTIÓN INTEGRADA DE RECURSOS HÍDRICOS Carlos Díaz-Delgado1 • María Vicenta Esteller Alberich1 Alejandro Velasco Chilpa2

* * * * Resumen En el presente trabajo se aborda una reflexión acerca de la importancia de los recursos hídricos, el cambio climático y sus tendencias, así como del Capital Humano y su impacto en el proceso de gestión del agua en países en vías de desarrollo, particularmente en México. Igualmente se hace referencia a la Gestión Integrada de Recursos Hídricos (GIRH), uno de los conceptos que sobre el tema ha tenido mayor impacto en las últimas décadas por su signi-

1 Centro Interamericano de Recursos del Agua de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma del Estado de México. Carretera Toluca-Atlacomulco Km. 14.5 Unidad San Cayetano, C.P. 50110, Toluca, Estado de México, México. Tel. (722) 2965550, Fax (722) 2965551. E-mail: cdiazd@ uaemex.mx, mvestellera@uaemex.mx 2 Coordinador de Proyectos. MAV S.C. Ingeniería Integral. Boulevard Atlixco 2712, Residencial Esmeralda. Puebla, Puebla. C.P. 72400. 343

ficado para orientar el desarrollo sostenible, la búsqueda de soluciones a la problemática hídrico-social y por el grado de avance y evolución alcanzados. Palabras clave: Gestión integrada de recursos hídricos, Cuencas hidrológicas, Capital humano, Cambio climático. Abstract This paper deals with an assessment on the importance of water resources, climate change and its trends, as well as capacity building of human capital and its impact on the process of water management in developing countries, particularly in Mexico. Also refers to the integrated water resources management (IWRM), one of the concepts on the subject that has had greatest impact in recent decades by its meaning to lead sustainable development, the search for solutions to the hydro-social problem and by the degree of progress and development achieved. Keywords: Integrated water resources management, Watershed, Capacity building, Climate change.

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1. Introducción El agua es el origen de la vida; su localización geográfica, su disponibilidad y calidad han determinado los polos de nacimiento de las grandes culturas y representa el presente y futuro de un pueblo. La abundancia, la escasez y el grado de contaminación son la clase de asuntos que exigen e impulsan al estudio de mejores formas de gestión hídrica y a la promoción del uso racional de un recurso natural, simplemente insustituible. Tradicionalmente al agua se le ha considerado como un recurso renovable ya que el ciclo hidrológico recircula este elemento, con lo que la cantidad de agua dulce en el planeta permanece prácticamente constante. Se podría, entonces, considerar que no importa el uso que se le de al agua, ya que cada año se renovará en cantidad y calidad. Lastimosamente, no es así, ya que el ciclo hidrológico está afectado por un sinnúmero de actividades humanas que genera un cambio climático y, a su vez, alteran la disponibilidad y la calidad del agua a escala local. Por lo anterior, y debido a que la Tierra puede ser considerada como un sistema cerrado, la proporción de agua dulce disponible por habitante se reduce a medida que se incrementa la población local, regional y mundial. 2. Recursos hídricos y sus tendencias Es posible afirmar que los países latinoamericanos presentan una fuerte, y similar problemática en la gestión del agua, habiéndose detectado problemas que impactan directa e indirectamente en el desarrollo económico de los países y en la salud y calidad de vida de sus habitantes. Entre los principales problemas destacan los siguientes: a) Déficit en abastecimiento de agua potable; b) Alcantarillado sanitario insuficiente e ineficiente; c) Falta de plantas para tratamiento de aguas residuales; d) Sobreexplotación de acuíferos; e) Contaminación de acuíferos; f ) Contaminación de corrientes y cuerpos de agua; g) Inundaciones; h) Déficit en la producción de alimentos; i) Uso ineficiente del agua en las ciudades y en las zonas agrícolas; j) Tendencia a la desertificación por una mala gestión del agua; k) Sequías; l) Presencia de sustancias tóxicas en el agua. En 1980, se produjeron 300 km3 de aguas residuales en América del sur y 450 km3 en América del norte, mientras que la producción mundial era de 1 900 km3. Para el año 2000, estas cifras aumentaron a 675 y 2 300 km3, respectivamente (UAEM, 2007). La explotación de las aguas subterráneas ha ido 345

en aumento, sobrepasando en muchos casos la capacidad de recuperación de los acuíferos. Tales son los casos de Lima, San José, Guatemala, San Salvador, Georgetown y México. En el caso de México, para el año de 2001, el agua subterránea cubría las necesidades de la mitad de la industria del país y se utilizaba para el riego de 1,6 millones de hectáreas, que representan una tercera parte de la superficie total regada de la nación, abastece a 75 millones de personas (73% en centros urbanos y 27% en el área rural), lo cual supone que el 70% del volumen de agua suministrado a las ciudades provenía de acuíferos (CNA, 2001). Desafortunadamente en Latinoamérica se presenta un deterioro y contaminación del agua, particularmente en grandes áreas urbanas, a causa de la disposición incorrecta de efluentes domésticos, industriales y de residuos sólidos, así como por prácticas agrícolas con productos químicos altamente contaminantes. La cobertura del servicio de agua potable en Latinoamérica es del orden del 50% y la de alcantarillado sanitario es aún menor, teniéndose en la mayoría de los casos, flujos al aire libre de aguas residuales. Este hecho favorece la proliferación de insectos y roedores transmisores de enfermedades, y contribuye en una serie de focos de infección diseminados entre los asentamientos humanos. De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud (Cetron y Davies, 2010) el agua contaminada está relacionada con el 80% de los problemas de salud de la población. Un valor cercano a 40 000 habitantes del planeta mueren cada día por enfermedades relacionadas con la contaminación hídrica, ello representa más de 27 decesos por minuto. Igualmente, se estima que 300 millones de habitantes no tienen acceso a agua potable debido a la contaminación existente en ríos y aguas subterráneas. En futuro próximo, la degradación de la calidad del agua se incrementará de forma significativa y será vector preponderante de enfermedades infecciosas. Los resultados emitidos por la Organización Panamericana de la Salud (citado por Díaz-Delgado et al., 2004), señalan que cerca de 130 millones de habitantes carecen de conexiones domiciliarias de agua potable, 255 millones no cuentan con conexión a algún sistema de alcantarillado sanitario y solamente cerca de 86 millones están conectados por sistemas de saneamiento con disposición aceptable. La falta de tratamiento de las aguas residuales y su eva346

cuación en canales no revestidos, provocan la contaminación de las corrientes receptoras (superficiales y subterráneas), así como de los cuerpos de agua, generándose un fuerte impacto económico, ya que ésta pierde la mayoría de sus usos potenciales y queda limitada exclusivamente para riego y, en casos excepcionales, para generación de energía. Un aspecto positivo del riego con aguas residuales es su contribución a la recarga del acuífero pero es necesario establecer claramente los posibles beneficios del incremento de la recarga frente al riesgo de contaminación (Esteller, 2000 en Antón y Díaz-Delgado, 2000). Aún cuando el riego con aguas residuales podría ser adecuado, actualmente se lleva a cabo sin control alguno, ni de la calidad de las aguas residuales (que debieron ser tratadas), ni del tipo de cultivos a regar. La infiltración de aguas residuales sin tratamiento, especialmente de aquellas que contienen sustancias tóxicas, metales pesados y sustancias orgánicas persistentes (no biodegradables), está provocando la contaminación de acuíferos, en un proceso lento pero, al parecer, difícil de detener. Si a esto se agrega que las aguas subterráneas han sido la fuente principal para el abastecimiento, debido a que normalmente no requieren tratamiento previo a su consumo, da como resultado la sobreexplotación y el abatimiento del nivel freático, teniéndose que excavar pozos a mayor profundidad (Esteller y Diaz-Delgado, 2002). Otra problemática presente en diversas regiones del mundo, es la situación contradictoria de sufrir inundaciones en una época del año y escasez en otra, lo que revela una fuerte carencia de obras hidráulicas que regulen el flujo del líquido y permitan hacer una gestión más racional del recurso. Por otro lado, aún cuando el debate persiste sobre cuales son las causas del calentamiento global, el hecho es que éste existe y se ha hecho presente a través del incremento de temperatura en la estación Palmer en Antártida, llegando a registrarse incrementos de temperatura de 7 a 9 ºC por arriba de la normal durante el invierno de 2009 (Cetron y Davies, 2010). Lo verdaderamente importante no radica en sólo conocer el valor del incremento de la temperatura media en la Tierra, sino que éste es tan sólo un indicador del estado del clima. Aún más, es preciso entender que un pequeño cambio en este indicador debe interpretarse como grandes cambios en el clima y que ello determina la salud de un socioecosistema. En otras palabras, la sociedad y el ambiente se encuentran en riesgo de sufrir olas de calor, inundaciones, sequías, incendios forestales, tormentas tropicales, huracanes, disminución de produc347

ción de alimentos, incremento del nivel del mar y sus consecuencias indirectas, pero lo más alarmante es que estos eventos se presentarán con mayor ímpetu y frecuencia que en cualquier otra época que este planeta haya tenido, lo que genera ineludiblemente conflictos locales, nacionales e internacionales. A manera de ejemplo, en diversas regiones del mundo existen reducciones de volúmenes de agua para satisfacer las necesidades de los socioecosistemas, tal es el caso del norte de China, hogar de más de 500 millones de pobladores, donde el nivel de agua subterránea ha descendido más de 60 m desde 1965. Sin embargo, la situación mundial no mejorará. De acuerdo con estudios presentados por la ONU (citado por Cetron y Davies, 2010) se estima que un mínimo de 3.5 millones de habitantes adicionales estarán bajo estrés hídrico para el año 2040, es decir 10 veces más que para 1995. Por si ello fuera poco, un 38% del territorio mundial está afectado por la sequía y la desertificación. El conjunto de problemas antes mencionados sólo pueden traer como consecuencias un déficit de producción de alimentos, de suministro de agua potable y energía hidroeléctrica a las zonas urbanas incrementado los duros golpes a las economías de los países afectados, particularmente aquellos en permanente vía de desarrollo. Estos impactos ambientales se traducen, sin duda alguna, en grandes migraciones de las zonas afectadas a otras con mejor disponibilidad de recursos naturales y economía generando conflictos sociales y políticos de carácter nacional e internacional. 3. El rol del capital humano en la GIRH El Capital Humano, es un concepto que destaca la importancia de la educación en todos sus niveles para la conformación de una masa crítica que constituya una sólida plataforma para el despegue de un desarrollo sostenible en cualquier economía. Según Becker (1993), Capital Humano es “el conjunto de capacidades productivas que un individuo adquiere por acumulación de conocimientos generales o específicos, de saber hacer (savoir faire)”. Es decir, se trata de la integración de un recurso intangible factible de acumulación y potenciación, que como cualquier otro capital tiene la propiedad de reproducirse a sí mismo y generar riqueza a partir de materia prima material o bien abstracta. Este capital está integrado por personas, que aportan a una sociedad la organización, talento, trabajo, creatividad y esfuerzo para la realización de sus objetivos. Becker analizó lo que hoy se conoce como “Sociedades del Co348

nocimiento” y concluyó que su mayor activo es el Capital Humano que éstas han sabido desarrollar. Su productividad se ve potenciada por la especialización de sus conocimientos y el desarrollo de tecnología que implica la preeminencia del software – conocimiento y experiencia- sobre el hardware.- soporte material de la tecnología- y el Orgware- capacidad de organización de la sociedad. Así, el Capital Humano es considerado como esencial para mantener y proyectar la productividad de las economías modernas, ya que esta capacidad se basa en la generación, difusión, aplicación del conocimiento y es el recurso más importante de una sociedad de tecnología avanzada. El desconocimiento, o minimización, de esta realidad ha costado muy caro a países como México atrapados en un estado permanente de “vías de desarrollo” y sin salida de fácil acceso a un mejor futuro. En efecto, la educación es el proceso de modificación de la conducta y durante décadas este rubro en México se ha descuidado, dejando su destino en manos de intereses dudosos y sin visión, que no han sabido orientar y potenciar el Capital Humano, hipotecando con ello el presente y futuro de la nación. Por lo que el anhelo de destinar el 8 % del PIB a la educación y el 1 % a la ciencia y tecnología, ha sido y es, dolorosamente, un compromiso incumplido, siempre postergado. De acuerdo con la OCDE (Panorama de la educación OCDE 2010, citado en Periódico Reforma 7 de septiembre de 2010, Ciudad de México, México) México es el país que menos invierte en la formación de Capital Humano y uno de los más rezagados en la estructuración de una Sociedad del Conocimiento. Esta realidad, difícil de aceptar, sólo ha conducido a la nación a permanecer atada a un esquema de subdesarrollo permanente y en declive, así como a un incremento cada vez mayor de dependencia tecnológica, sufragando indirectamente de esta forma el desarrollo de otros países. Los países desarrollados, a pesar de tener suficientes recursos económicos, tampoco están exentos de dificultades con respecto a la formación de capital humano, tal es el caso de los Estados Unidos de América del Norte donde más de la mitad de los científicos e ingenieros están cercanos a su retiro (Cetron y Davies, 2010). Sin embargo, señalan estos autores, que con las bajas tasas de producción de estos profesionales la única forma de reemplazo será el reclutamiento de capital humano importado. Aún más, según la Academia Nacional de Ingeniería (USA) esta nación sólo produce el 7% de los ingenieros del mundoy 349

de los estudiantes actualmente inscritos en sus universidades sólo el 6% están insertos en algún programa de ingeniería, mientras que en Europa se registra un 12% y en China 40%. Adicionalmente, se señala que del total de grados doctorales en ciencias otorgados por el sistema universitario norteamericano un 30% ha sido para estudiantes extranjeros y en el área de la ingeniería un 60% corresponde a extranjeros, donde una gran mayoría proviene de países en vías de desarrollo (Cetron y Davies, 2010). Es indiscutible que el Capital Humano es el activo más valioso de una sociedad, por lo que de nada servirían enormes inversiones en tecnología, en recursos financieros o materiales, si no se es capaz de transformarlas en una mejor calidad de vida. Es en este sentido que se reconoce que el factor humano es quien tiene el poder de decisión para determinar: qué hacer, cómo, dónde, cuándo, porqué y con quién, es decir, el Capital Humano representa para una sociedad su capacidad para dar respuesta a las seis preguntas básicas de un proceso de gestión. Sin embargo, esta capacidad está supeditada al grado de conocimientos, capacitación, talento y desarrollo adquiridos, cuya carencia impacta directa y negativamente las posibilidades de llevar a cabo una adecuada gestión de sus recursos de Capital Humano y Natural, necesarios para enfrentar con éxito el reto de un desarrollo sostenible y equitativo. En el ámbito de los recursos hídricos, la “Internacional Conference on Water and the Environment” realizada en Dublín de 1992, marca el resurgimiento del concepto de la Gestión Integrada de los Recursos Hídricos (GIRH), que vino a replantear radicalmente el enfoque, la forma de planear y gestionar los recursos hídricos para una mejor toma de decisiones. Este concepto se ha definido como “el proceso, mediante el cual se promueve un desarrollo coordinado y una gestión del agua, suelo y recursos naturales interrelacionados con la finalidad de maximizar equitativamente el bienestar económico y social sin comprometer la sostenibilidad del ecosistema” (GWP, 2000). Si bien puede argumentarse que este concepto, o alguno muy parecido, existe desde hace mucho tiempo (Biswas, 2004, Rahaman & Varis, 2005; Embid, 2003), su importancia no radica en cuándo es que éste apareció, sino que hoy en día es una herramienta metodológica que se ha venido perfeccionando y que se vislumbra como un camino viable de solución ante la indiscutible crisis hídrica que hoy se enfrenta. Esta situación está prácticamente generalizada en toda América Latina, y particularmente en México, y se reconoce la necesidad ina350

plazable de un cambio en la forma de organización y protección ambiental ante la vulnerabilidad y grado de deterioro que muestra su condición social, económica, educacional y de desarrollo. El cuestionamiento que surge ante este reto es si se dispone del Capital Humano necesario para hacer efectivo este cambio. Pretender llevarlo a la práctica, modificando sólo el marco normativo, metodológico e incluso el institucional, pero eludiendo los aspectos relacionados con la creación y enriquecimiento del Capital Humano que se requiere, conlleva el riesgo de mantener el impulso de las inercias organizativas del actual arreglo institucional y seguir haciendo lo mismo, pero bajo otra denominación, enmascarado en un discurso vanguardista pero falto de eficacia en la entrega de resultados a la sociedad. En algunos países latinoamericanos, como México y Brasil, se observa una modernización del discurso ambientalista oficial, e incluso se han procurado leyes, introduciendo enfoques holísticos de manejo de recursos hídricos, lo que a simple vista se presenta como un cambio de rumbo radical. No obstante la realidad, lamentablemente, es otra muy distinta. En el fondo, las prácticas institucionales sectorizadas y verticales no sólo se mantienen sino que se rigidizan, y la mejor muestra de ello es su ineficacia, evidenciada por una abismal diferencia entre los montos de inversión, los objetivos, las acciones emprendidas y los pobres resultados obtenidos. Estas diferencias, al igual que en el pasado, pueden ser atribuibles a diversos factores, como son la falta de recursos humanos, financieros, tecnológicos, incluso económicos, aún cuando es frecuente el sub-ejercicio de presupuestos. Sin embargo uno de los factores más importantes de esta inoperancia es la desarticulación institucional existente y la extremadamente discreta coordinación intersectorial, hasta el temor o la falta de interés para implementar una nueva forma de organización que brinde resultados. El origen de esta falla se debe primordialmente a una falta de visión verdaderamente integradora. Una visión en donde el Capital Humano debe ser visto como el agente de cambio y en donde la GIRH es fundamentalmente un proceso de aprendizaje social con una nueva manera de crear, desarrollar capacidades y generar conocimiento. La GIRH no puede ser vista como un estatuto metódico de principios y procedimientos que marcan la “mejor” forma de hacer una gestión de los recur351

sos hídricos, por el contrario, es necesario verla como una herramienta de gestión dinámica del conocimiento que permite identificar y reconocer cual es la “mejor” forma de gestión de recursos hídricos para una región específica. En este sentido las universidades e instituciones de investigación, como principales agentes generadores y formadores del perfil del Capital Humano, no pueden mantenerse al margen de la crisis ambiental en la que se encuentran sumergidas grandes regiones de Latinoamérica y particularmente en México, ya que está visto que en el fondo esta crisis es en principio un problema de educación y gestión del Capital Humano de una nación. Para ello es conveniente considerar el desarrollo de estrategias enfocadas no sólo a la generación de tipo formal del Capital Humano, a través del establecimiento de una oferta curricular multidisciplinaria de estudios de posgrado (Maestrías y Doctorados), que sin duda se diseñan para responder a demandas reales del mercado laboral, sino que también es necesario tener en cuenta la necesidad de potenciar a través de cursos y talleres de capacitación el Capital Humano que se encuentra laborando inserto en el andamiaje institucional y que potencialmente posee un conocimiento “tácito” que se debe aprovechar con una orientación enfocada al cambio que demanda un proceso integrador como la GIRH. 4. Desarrollo de capital humano en las universidades La necesidad de fortalecer la ciencia, la tecnología y el conocimiento en el marco del nuevo paradigma de la Gestión Integrada de los Recursos Hídricos plantea la pregunta de cuáles son los medios que existen en las universidades para formar un “Nuevo Capital Humano” que haga suyo este paradigma, ya que la universidad es uno de los principales actores de la educación formal en el desarrollo de capacidades y fortalecimiento del Capital Humano. Esta preocupación sobre la necesidad de formar Capital Humano se hizo presente en el IV Foro Mundial del Agua, celebrado en la Ciudad México en 2006, ya que uno de los temas transversales fue “Aplicación de la ciencia, la tecnología y el conocimiento” en aspectos relacionados con el agua, en el marco del cual se enunciaron cuatro acciones: 1) Desarrollo de programas regionales o interregionales en ciencia, tecnología y conocimiento; 2) Establecimiento de reformas nacionales en ciencia, tecnología y conocimiento; 3) Formación de 352

redes de cooperación internacional con base en un tema hídrico y 4) Creación de centros de excelencia en investigación hídrica. Estas acciones habrán de enmarcarse en los objetivos que deben definir las universidades, las cuales estarían vinculadas de forma particular con: a) Formación de cuadros de Maestría y Doctorado; b) Análisis y evaluación de requerimientos de actualización y/o generación de programas de posgrado; c) Desarrollo de programas de capacitación técnica en GIRH; d) Fomento para la formulación de proyectos de investigación para el desarrollo de la GIRH en cuencas; e) Preparación de profesionales y especialistas en GIRH para lo cual se deben de realizar cursos de capacitación, actualización y diplomados que responsan a una necesidad o a petición de alguna institución o dependencia gubernamental; f) Actualización y transferencia tecnológica y g) Determinación de las necesidades de especialización y desarrollo profesional para atender la problemática de las cuencas (definición del perfil curricular). Para cubrir estos objetivos, hay que tener presente que: a) Existen recursos humanos idóneos en términos de calidad pero no así de cantidad; b) La oferta de cursos de formación no satisface totalmente la demanda; c) La necesidad de una formación especializada en aspectos particulares de la GIRH pero siempre con una visión holística de gestión y d) La participación en grupos multidisciplinarios es requisito para la solución de un problema complejo. Para solventar estos problemas y cumplir con los objetivos señalados una de las herramientas disponibles es el establecimiento de redes académicas, ya que hay que tener en cuenta que las mejores redes académicas no resultan de compartir capacidades, sino de conjuntarlas; que la investigación, es aún más valiosa como factor integrador en los programas de posgrado, debido a que constituye el vinculo adecuado entre Cuerpos Académicos; y que las redes académicas son una opción válida y académicamente promisoria que permite lograr con rapidez y eficacia el incremento de la cobertura y la profundidad del impacto (IPN, 2003). 5. Discusión En algunos países Latinoamericanos, como México, Brasil y Argentina, se ha iniciado un proceso en el que se está saliendo de momentos críticos y dejan353

do atrás extraordinarias dificultades sociales y económicas. En efecto, para el caso de la República Mexicana, la década de los ochentas atestigua y expresa con nitidez el desgaste de un modelo de desarrollo, que posibilitó extraordinarias concentraciones humanas en espacios reducidos de la geografía nacional; y propició procesos de inserción de la producción agropecuaria en la lógica del capital internacional, generando peligrosas consecuencias para la soberanía alimenticia del país. Esto, por un lado, generó que en el altiplano mexicano se concentrara más del 75% de la población con las consecuentes dificultades para el suministro de agua potable, problema que crecerá en el futuro. Por otro lado, ante los actuales cambios en el régimen de propiedad en el campo y las nuevas alternativas de producción, los proyectos para llevar agua a estas tierras, tendrán cambios y deberán ser más imaginativos. En la actualidad, no es un secreto la enorme disparidad, espacial y temporal, entre las demandas actuales y futuras y la disponibilidad de agua para diversos usos. El manejo del agua en México requiere de un conocimiento amplio del recurso, de su ocurrencia en el espacio y en el tiempo, de las necesidades de éste como insumo en las actividades productivas y en el bienestar social, así como de las soluciones a los problemas que su escasez, exceso y contaminación generan. Esta situación plantea, a su vez, retos que parecen a primera vista desproporcionadamente grandes para la ingeniería hidráulica mexicana, un sector en el que se cuenta con mucho menos especialistas de los que son necesarios, aún más en investigación y docencia. Las expectativas económicas para los próximos años sugieren un reducido acceso a financiamiento para obras de infraestructura, por lo que resulta necesario incorporar en los planes y programas hidráulicos acciones conducentes hacia un desarrollo tecnológico y científico del agua más dinámicos. El proceso integrado debe incorporar adecuadamente los elementos del desarrollo desde la asimilación, adaptación y sobre todo la transferencia y la generación de nuevas tecnologías, acordes con las realidades y condiciones de México y Latinoamérica. La escasez generalizada de recursos de agua dulce, su destrucción gradual y su creciente contaminación, así como la implantación progresiva de actividades incompatibles en muchas regiones del mundo, exigen una planeación y una ordenación integrada de los recursos hídricos. Esa integración ha de abarcar tanto las aguas superficiales como las subterráneas, y ha de tener debidamen354

te en cuenta los aspectos de cantidad y calidad del agua. Debe reconocerse el carácter multisectorial del aprovechamiento de los recursos hídricos en el contexto del desarrollo socioeconómico, así como la utilización de éstos para fines múltiples como el abastecimiento de agua y el saneamiento, la agricultura, la industria, el desarrollo urbano, la generación de energía hidroeléctrica, la pesca en aguas interiores, el transporte, las actividades recreativas, la ordenación de las tierras bajas y las planicies y otras actividades. Los sistemas racionales de utilización del agua para el aprovechamiento de las fuentes de suministro de agua, sean de superficie, subterráneas u otras posibles, deben estar apoyados por medidas concomitantes encaminadas a conservar el agua y reducir al mínimo el derroche. 6. Conclusiones Los problemas ambientales contemporáneos en realidad son, ante todo, un problema del rezago cultural de una sociedad. La importancia de la cultura en la visión ambiental contemporánea es esencial, por esa razón, cualquier cambio que se pretenda en esta última requerirá una revisión de las pautas culturales del Capital Humano en las que se sostiene. Ninguna acción aislada puede llegar a ser efectiva, por el contrario, se requiere de un conjunto de estrategias entrelazadas que faciliten acciones educativas para transformar concepciones, hábitos, perspectivas y valores con orientación a una participación social real en la búsqueda de soluciones a problemas hídricos y ambientales aún no resueltos. Como la gestión hídrica implica antes que nada una gestión social, es necesario considerarla con los otros aspectos y actividades sociales para que tengan sentido, y éxito, las estrategias y políticas. Cualquier plan de gestión que se pretenda llevar a la práctica va ser a la vez un resultado de la cultura de quienes elaboren el plan y de la población que habita la cuenca donde se vaya a aplicar. Modificar las actitudes y comportamientos predatorios no es fácil al estar enraizados en la cultura, su modificación sólo puede hacerse a través de la revisión de las pautas culturales en que se basa la sociedad de la que forman parte. Todo intento de modificación del comportamiento social que pretenda ser eficaz debe apoyarse en estrategias de acción educativa formal e informal del Capital Humano incluyendo a todo individuo inserto en una sociedad, 355

desde la élite de tomadores de decisión y generadores de políticas públicas hasta un ciudadano común, donde tal vez, este último representa el agente de cambio más significativo para el socioecositema. Es importante destacar que la educación es el instrumento social más eficaz para preservar o modificar valores y patrones de comportamiento, pero para que ésta sea verdaderamente un instrumento de cambio paradigmático, se necesitará profundizar el discurso, aún más allá de los límites oficialmente autorizados, identificar los puntos críticos del sistema, y finalmente, revisar los procesos vigentes de construcción de la mayor riqueza de una sociedad: el Capital Humano. 7. Referencias Esteller, M.V. (2000). Reutilización de aguas residuals en México, Capítulo 14, 299-320 pp., en ANTÓN, D. Y DIAZ DELGADO, C. editores (2000) Sequía en un mundo de agua, Piriguazú Ediciones, San José, Costa Rica, 420 pp. ISBN: 9974-7571-3-4. Esteller, M.V. y Diaz-Delgado, C. (2002). Environmental effects of aquifer overexploitation: a case study in the highlands of Mexico, Journal of environmental management, vol. 29, No. 2, 266-278 pp. Springer-Verlag New York inc., New York, USA. Becker, G. (1993). Human Capital, 3rd edition, University of Chicago Press, Original (1964) Columbia University Press. Biswas, A.K., (2004). Integrated water resources management: a reassessment a water forum contribution, Water International Journal, vol. 29, num.: 2, 248256 pp., IWRA Cetron, M.J. & Davies, O. (2010). Trends shaping tomorrows world-forces in the natural and institutional emvironments, The Futurist Journal, july-august 2010, 38-53 pp., Bethesda, USA.

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* * * * Este libro se termino de imprimir en Diseño e Impresos de Querétaro en la ciudad de Santiago de Querétaro, Querétaro. México. Con un tiraje de 300 ejemplares.