análisis de un evento de tormenta y su efecto en la ... · rápidamente que ningún otro desastre,...
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Implicaciones de la precipitación máxima diaria en procesos de
escurrimiento en una Cuenca: un caso de estudio en Zacatecas, Méx.
Luis F Pineda-Martínez1, Oscar Dzul-García1, Rollin H. Hotchkiss2, Mario Jiménez-
Gallegos1.1 Universidad Autónoma de Zacatecas.
2 Brigham Young University
INTRODUCCION
A nivel mundial las inundaciones están aumentando más
rápidamente que ningún otro desastre, en gran medida
porque el acelerado desarrollo de las comunidades modifica
los ecosistemas locales, incrementando el riesgo de
inundación al que están expuestas muchas poblaciones
(CENAPRED, 2006).
En México, la Secretaría de Gobernación (SEGOB) declaró
como zona de desastre a un total de 128 municipios en el
2006, de los cuales 115 fueron debido al impacto de lluvias,
inundaciones o ciclones (CENAPRED, 2006).
El problema
Las poblaciones han perdido el contacto con su
entorno y no conocen los sitios por donde escurre
el agua en forma natural.
En algunas ciudades las corrientes han sido
canalizadas e incluso convertidas en calles o
avenidas.
Los factores que generan los eventos de precipitación
extraordinaria en el Noroeste de México
Generalmente se han relacionado a mecanismos de gran escala:
El Sistema Monzonico de Norteamerica (ó Monzón Mexicano)
(NAMS)
El impacto e intensificación de Ciclones Tropicales (CT)
Mecanismos relacionados a fuentes de humedad y contrastes
térmicos entre el la región del Pacífico Oriental y tierras
continentales
Flujo de humedad verticalmente integrado JAS(Berbery, 2001)
Mes de ocurrencia del máximo de precipitación en el noroeste de Méxicode Julio a Septiembre.
Brito-Castillo et al., 2010
Flujo potencial de humedad
Regiones del Monzón
Zhu et al., 2007
Precipitación media anual (Sección en 21.5 N Lat)
Sección transversal topográfica
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Localización del área de estudio
Por su ubicación geográfica, Zacatecas no está exenta a los
efectos que provocan los ciclones tropicales. Dichos
fenómenos al transportar grandes cantidades de humedad,
pueden provocar tormentas de larga duración, del orden de
varios días y abarcar grandes extensiones. Por lo que pueden
ser causa de inundaciones en las principales cuencas del
estado, principalmente en aquellas que vierten hacia el Golfo
de México o hacia el Océano Pacífico (CENAPRED, 2004).
El evento se presentó durante el periodo máximo delluvias en el mes de julio de 2008.
La inundación ocurrió el 18 Julio de 2008 en el pobladode Tlaltenango, Zacatecas, Méx. (situado a 173 km al surde Zacatecas capital y a 155 km al norte de Guadalajara,Jal).
El evento de precipitación se presento con una tormentaextraordinaria alcanzando una precipitación acumuladaen 24 hrs de 167 mm.
La tormenta tuvo una duración de 5hrs dondeprecipitaron 145mm.
Descripción meteorológica del evento.
HURACAN ELIDA
Vectores de viento y humedad especifica.
Huracán Elida el día 18 de Julio 2008 a las 18:00 TL, (datos del NARR).
Datos y modelación
Para el análisis del evento a escala sinóptica se obtuvieron datos del North American Regional Reanalysis (NARR) (Mesinger et al., 2006). Los datos fueron de la climatología de 1979-2009 de precipitación, vectores de viento, humedad específica y temperatura superficial.
La modelación de mesoescala se realizó con el modeloo MM5 desarrollado por la Penn State University y la NCAR (Grell et al., 1994).
Simulación del evento
Modelo Atmosférico
MM5
Datos NCEP-NCAR
Dominios D1 (60x60) 15Km
D2 (76x76) 5km
Cuenca del estudio, dominio de modelación (D2 MM5)
Mapa Digital de Elevaciones y área urbana afectada
Valoración del MM5
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Datos de MM5 de lluvia acumulada (cm)
El evento se presentó durante el periodo máximo delluvias en el mes de julio de 2008 y ante la presencia delHuracán ELIDA
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Local Time
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Figuras lluvias MM5
Accumulated rain (mm)
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Accumulated rain (mm)
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Esquema de modelación hidráulica de cuenca
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PARAMETROS DE LA CUENCA
PRECIPITACIÓNESCURRIMIENTO
HEC-1
Proceso metodológico para la definición de zonas inundables
Modelación y Determinación de Parámetros Físicos.
Delimitación de la Cuenca
Uso de suelos (1:50,000 INEGI)
Tipo de suelo (1:50,000 INEGI)
Parámetros de cuenca Unidades
Área 109.47 km²
Pendiente de la cuenca 0.2204
Flujo superficial 1.38 km
Porcentaje orientada al norte 0.63
Porcentaje orientada al sur 0.37
Distancia máxima de flujo 23.3 km
Pendiente máxima de flujo 0.0369
Longitud de corriente máxima 18.44 km
Pendiente de corriente máxima 0.0391
Longitud de la cuenca 15.279 km
Perímetro de la cuenca 70.8409 km
Factor de Forma de la cuenca 2.1326
Elevación media de la cuenca 2212.00 msnm
Gastos de diseño
T, años
2 5 10 25 50 100 250 500 1000 2000
Q(m3/s)
2.26 4.96 6.94 8.62 16.1 23.9 33.5 45.0 63.3 72.0
TR=2 yr
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TR=5 yr
TR=25 yr
TR=100 yr TR=500 yr
TR=1000 yr TR=2000 yr
Corrección del DEM y cauces
El insumo básico para poder realizar lasimulación del tránsito de avenidas es elmodelo digital de elevaciones del terreno,el cual debe representar con detalle tantola forma del cauce, estructuras hidráulicas,y estar de manera espacial correctamenteubicado.
Geometría del Arroyo Xaloco
Topografía del Cauce
Secciones trasversales del Cauce
Triangulación del levantamiento topográfico
Ubicación de estructuras y determinación de área hidráulica
Algunos ejemplos
De un análisis hidrológico de la cuenca del arroyo el Xaloco, endatos observados y de modelación; se obtuvo una lámina deprecipitación de 145 mm, y duración de tormenta de 2.0 hrs condistribución en el tiempo tipo II en 24 hrs.
Perfil 1
Perfil 3
Perfil 2
Perfil 1
Perfil 2
Perfil 3
Conclusiones
La modelación numérica representa una herramienta útil en el caso de cuencas poco instrumentadas y sin datos
Las condiciones reales de los causes así como una correcta descripción topográfica son importantes para una mejor caracterización de las zonas inundadas
Las condiciones de humedad preexistente en el suelo aumentan el riesgo de avenidas máximas en tiempos más cortos
