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Modelación hidrológica

La modelación hidrológica es una herramienta fundamental en la gestión sostenible de cuencas tanto urbanas como rurales (una cuenca es un territorio cuyas aguas afluyen todas a un mismo río, lago o mar). Por lo general, la modelación hidrológica involucra la identificación de subcuencas o unidades de respuesta hidrológica. Esto se hace con la ayuda de los sistemas de información geográfica. Típicamente, las fases del ciclo hidrológico (esto es, precipitación, infiltración, escorrentía y agua subterránea) se caracterizan para cada una de estas unidades y con ello se generan los datos de entrada de modelos dinámicos de simulación. Éstos se utilizan para simular la respuesta de los procesos hidrológicos a cambios en las condiciones ambientales, por ejemplo, el incremento de la precipitación y la escorrentía, junto con la disminución de la infiltración a causa del crecimiento urbano. Los resultados típicamente se utilizan en la planeación y manejo de las obras hidráulicas, así como en el diseño de protocolos de protección civil.

Ciclo hidrologico
Figura 1. Ciclo hidrológico

Cómo se usó

Con el paso de la historia, la Cuenca del Valle de México pasó de ser de tipo endorreico (que originalmente afluía al antiguo sistema de lagos de Chalco, Xochimilco, Texcoco, Zumpango y Cuautitlán) a una de tipo artificialmente exorreico (que ahora afluye al Río Pánuco gracias a las grandes obras de drenaje). Por este motivo, la modelación hidrológica de cuencas de MEGADAPT simula el comportamiento de un sistema regional de cuencas artificialmente exorreica, pero que tiende a comportarse como una cuenca naturalmente endorreica. Para ello, se distinguen las cuencas rurales de las cuencas urbanas y semiurbanas, y se analizan los procesos de precipitación y evapotranspiración, el escurrimiento superficial, y el escurrimiento vertical y horizontal de los acuíferos. La modelación es de tipo distribuida (analiza por separado los diferentes componentes del sistema), integrada (reúne los diferentes análisis en un sistema de flujos de agua superficial y agua subterránea) y continua (a través del tiempo).

Con respecto al agua superficial, se utiliza un modelo de escurrimiento superficial acoplado a modelos de terreno. Los datos de entrada al modelo incluyen diferentes escenarios de lluvia y cobertura del suelo. Para las cuencas urbanas, también se consideran las capacidades de la red de drenaje que transporta las aguas residuales y las pluviales. De esta forma, es posible estimar en qué grado se mezclan las aguas pluviales con las residuales. Así, el modelo calcula la vulnerabilidad a inundaciones con respecto al escurrimiento pluvial que no puede ser transportado por dicha red. Adicio­nalmente, se incorpora al modelo la subsidencia (o hundimiento diferencial) de la zona urbana para generar mapas de inundación de aguas pluviales-residuales con distintos escenarios de extracción de agua de los acuíferos.

Al respecto, el modelo de agua subterránea calcula el volumen y la velocidad con la que los acuíferos de la región liberan o almacenan agua. Los datos que se utilizan son el volumen por recarga vertical natural, el volumen por recarga inducida, los volúmenes totales que ingresan y salen por flujo lateral subterráneo, el volumen vertical desde el acuitardo superior lacustre, el volumen vertical neto intercambiado con acuíferos inferiores, la descarga por flujo base, la descarga por manantiales y el volumen extraído por bombeo.

Al conjuntarse los dos modelos anteriores, se logra una aproximación de la exposición a riesgos por inundaciones en cada unidad de respuesta hidrológica en la que se subdivide la Zona Metropolitana de la Ciudad de México para propósitos de análisis (Fig. 2).

Modelo inundaciones
Figura 2. Resultado de Modelo de Inundaciones

Literatura relevante

  • Brooks, K. N., P. F., Ffolliott, H. M., Gregersen, & J. L., Thames. (1992). Hydrology and the management of watersheds. EUA. Iowa State University Press/Ames.
  • Chow, V. T. (Ed.). (1964). Handbook of applied hydrology. A compendium of water-resources technology. EUA. McGraw-Hill.