SIATL

Simulador de Flujos de Agua de

Cuencas Hidrográficas

Noviembre 2013

Contenido

• Teoría de los escurrimientos de agua superficial

• Proyecto

• Red Hidrográfica Escala 1:50 000

• SIATL Simulador de Flujos de Agua de Cuencas Hidrográficas

Importancia

• El agua es indispensable para la vida, para el bienestar de las personas y el desarrollo económico.

• Es un recurso cada vez más escaso y en muchos casos gravemente contaminado.

• El agua en demasía ocasionada por eventos de precipitación atípica y desbordada de sus cauces, representa un riesgo para la población.

• Los ríos son el sistema circulatorio de los ecosistemas terrestres.

• Así como el flujo de la sangre y sus características reflejan el estado de salud del organismo, el flujo de agua y su calidad reflejan la salud de los ecosistemas, y el nivel de cuidado de los recursos naturales de un país.

Teoría de los Escurrimientos de Agua Superficial

Ciclo hidrológico y cuenca hidrológica

Cuenca Hidrológica: territorio delimitado por un parte aguas o divisoria en

donde ocurre el agua en distintas formas a través de una red hidrográfica y

converge en un río principal.

Medición de la precipitación pluvial

Plu

vió

metr

o

Captación= área

impermeable de 1 m2

Medición en mm

Sí el techo de una casa tiene una superficie de 70 m2

y el agua pluvial se colecta en una cisterna con una

capacidad de 1m3 = 1,000 litros.

Precipitación Equivalencia en litros

Captado en la cisterna

5 mm 350 35 %

10 mm 700 70 %

Sí llueve 10 mm en 1m2

volumen = 1 x 100 x 100 = 10,000 cm3

Equivalencias de Volumen

m3 cm3 litros ml

1 1’000,000 1,000 1’000,000

0.01 10,000 10 10,000

Caudal Máximo

a

b

Caudal: Es la cantidad de un fluido que avanza en una unidad de tiempo. Para

muchas disciplinas importante estimar el caudal máximo o avenida de un río.

Estimarlo es sumamente complejo y existen métodos que van de los más básicos

hasta los más elaborados que requieren más datos.

360

CIAQ

Donde: Q: es el caudal en metros cúbicos por segundo C : es un coeficiente de escorrentía sin dimensiones

I : es la intensidad de lluvia en milímetros por hora A : es la superficie del área drenada en hectáreas 360: conversión a unidades métricas

Intensidad de lluvias

0

10

20

30

40

5 10 15 20 25 30

Inte

nsi

dad

cm

/ho

ra

Tiempo en minutos

Intensidad de lluvia

Intensidad de la lluvia: Es una relación de cantidad precipitada en intervalos de

tiempo.

La intensidad de lluvia se considera para el

tiempo de concentración (Tc), que equivale al

tiempo en que recorre el agua desde la parte más

lejana aguas arriba (a) hasta el punto de interés

(b).

Tiempo min 5 10 15 20 25 30

Volumen medido cm 2.83 4.17 5.15 6.0 6.79 7.5

Diferencial de Vol. cm 2.83 1.34 0.98 0.85 0.79 0.71

Dv / dt cm /hr 33.96 16.08 11.76 10.2 9.48 8.52

Vol / tiemp.tot. =

Intensidad media cm /hr 33.96 25.02 20.6 18.0 16.3 15.0

Coeficiente de escurrimiento

El escurrimiento superficial es el componente hidrológico que puede ser medido

con mayor precisión, este dato es básico e indispensable para el estudio y manejo

de las aguas superficiales. El escurrimiento superficial se produce por el volumen

de la lluvia que no intervino en los procesos de evaporación, infiltración o

almacenaje superficial, si no que, escurrió por gravedad sobre la superficie del

suelo y por la red de drenaje.

Cantidad de agua que escurre en forma laminar en la superficie restando la

infiltración y evapotranspiración.

PROYECTO

Componentes

Datos vectoriales enriquecidos de corrientes de agua superficial con topología de redes geométricas

Red Hidrográfica

escala 1:50000

Consulta de la red hidrográfica entre otros datos, con funciones de redes para el estudio de cuencas y construcción de escenarios

Aplicación Geoespacial

SIATL

en internet

Estado y sociedad

Equipo de trabajo

Sustento

Proyecto

Agenda del Agua

2030

Ley de Aguas

Nacionales

Ley del SNIEG

Plan Nacional

de Desarrollo

Ríos Limpios Cuencas en equilibrio

Cobertura universal

Asentamientos seguros frente a inundaciones

catastróficas

Política Hídrica Nacional Artículo 14 BIS 5

El agua es un bien de dominio público federal, vital, vulnerable y finito, con valor social, económico y ambiental, cuya preservación en cantidad y calidad y sustentabilidad es tarea fundamental del Estado y la Sociedad, así como prioridad y asunto de seguridad nacional.

3 suministrar a la sociedad y al Estado Información de calidad, pertinente, veraz y oportuna

4 Producir información y promover el conocimiento

26 generar grupos de datos de recursos naturales

27 describir el estado y las tendencias del medio ambiente

28 elaborar con las Unidades, un sistema de inventarios sobre recursos naturales

Aprovechamiento sustentable de los recursos naturales

4.1 Agua.- Los problemas asociados con el suministro, drenaje y tratamiento de las aguas, así como el impacto que éstos tienen en la vida nacional, hacen necesaria una gestión que tome en cuenta los intereses de todos los involucrados y favorezca su organización.

RED HIDROGRÁFICA ESCALA 1:50 000

Ríos como Redes

Un sistema de ríos puede ser naturalmente representado como una

estructura de red.

Las líneas centrales de ríos o escurrimientos, se denominan arcos en la

red.

Nosotros podemos imaginar el agua en esos ríos a lo largo de esos

arcos.

Red Geométrica

En el siguiente gráfico se aprecia una red geométrica de un servicio principal de

suministro de agua y ductos que se derivan para servicio domestico.

Edges – Son rasgos que representan una longitud a través de la cual va implícita una dirección de

flujo. Ejemplos: corrientes de agua, conductos de suministro de agua, líneas de transmisión

eléctrica, gasoductos, líneas telefónicas, etc.

Junctions – Son rasgos de tipo puntual que permiten la conexión de dos o más edges, con lo cual

se facilita la transferencia del flujo. Ejemplos: fusibles, interruptores, llaves, válvulas, etc.

Insumos para el análisis y edición de la conectividad. Información vectorial

● Corrientes de agua

● Cuerpos de agua

● Corrientes que desaparecen

● Canales

● Manantiales

● Entrada a gruta

● Áreas urbanas

● Curvas de nivel

Información Topográfica

1:50 000

● División Hidrológica

y Red Hidrográfica

escala 1:250 000

● Línea de costa

● Geología y Edafología

(permeabilidad de

rocas y suelos, fallas y

fracturas)

escala 1:250 000

Información de

Recursos Naturales

Insumos para el análisis y edición de la conectividad. Información vectorial

● Ortofotografía

● Ortoimágenes

SPOT:

multiespectral y

pancromática

● Continuo de

Elevaciones

Mexicano

Insumos para el análisis y edición de la conectividad. Información raster

Transición de datos origen a su estructuración en redes

Red Hidrográfica y componentes

Es un sistema de circulación lineal estructurado, que permite modelar el drenaje de

una cuenca hidrográfica.

Punto de drenaje: indica donde los flujos se drenan al

mar, a otra subcuenca, se acumulan formando lagos o

donde desaparecen de forma superficial por alguna

condición.

Línea de Flujo: representa un flujo de agua natural o

artificial a través de canales. (Total: 6’203,425)

Polígono de subcuenca: Área delimitada por una

divisoria cuyas aguas fluyen a una corriente principal, o

cuerpo de agua. (Total: 976)

Componentes:

Además de: Metadato, cuerpos de agua y topónimos de rasgos

hidrográficos

Características

Líneas virtuales a través de cuerpos de agua

Consistencia e integridad entre redes intersubcuencas.

Clasificación de puntos de drenaje en función de su condición.

Hidromorfometría (Clasificación de líneas de flujo).

- Magnitud de orden con el método Strahler.

- Nivel jerárquico de corriente.

- Entre otros índices para el análisis de redes.

Divisoria o parteaguas digitalizado a la misma escala de la red hidrográfica.

Polígonos de subcuenca con el dato a donde se drenan las aguas y el

número de drenajes.

Atributos del Punto de Drenaje

Punto de Drenaje

Nombre Tipo Long Descripción Dominio de valores

FID OID 0, …N

SHAPE Geometry Geometría Point

ID Numérico 11 Identificador único 1 … N

CVE_SUBC Caracter 7 Clave de la subcuenca

TIPO Numérico 11 Clasificación de drenaje 0,1,2, -1…-9

CONDICION Caracter 20 Descripción de drenaje

ID_DRENA Numérico 11 Identificador del punto de drenaje 1 … N

ARBSUM Numérico 12 Sumatoria de longitudes de líneas de flujo aguas arriba, que confluyen en el punto de drenaje

NUM_LIN Numérico 8 Total de líneas ramificadas y que confluyen en el punto de drenaje

1 … N

TIPO / CONDICIÓN

0 Drenaje de la cuenca

1 Lago o laguna

2 Drenaje artificial

-1 Suelos permeables

-2 Desierto

-3 Falla o fractura

-4 Dolina o depresión

-5 Gruta o cenote

-6 Drenaje a red secundaria

-7 Conjunto faltante

-8 Frontera

-9 Otro

Atributos de Líneas de Flujo

Nombre Tipo Long Descripción

Dominio de valores

FID OID 0, … N

SHAPE Geometry Geometría Polyline

ID Numérico 11 Identificador único 1 … N

CVE_SUBC Caracter 7 Clave de la subcuenca

CLAVE50K Caracter 7 Clave del conjunto topográfico escala 1:50000

TIPO Numérico 11 Tipo de entidad

ENTIDAD Caracter 17 Entidad

FC Numérico 11 Código de rasgo

CONDICION Caracter 13 Condición de la corriente

EDICION Caracter 1 Tipo de la línea “original” o “nueva” 'O' ó 'N'

FECHA Fecha 8 Para líneas originales: fecha en que se creó o actualizó el conjunto topográfico. Para líneas nuevas: fecha de término de los trabajos de edición de la conectividad.

DD/MM/AAAA

LENGHTM Numérico 12.2 Longitud del segmento

ID_DRENA Numérico 11 Identificador del punto de drenaje al cual pertenece la línea

1…N

FLOWDIR Numérico 11 Definición de la dirección de flujo 0 ó 1

ENABLED Numérico 6 Campo para habilitar o deshabilitar segmentos en redes geométricas

0 ó 1

DESC_ENABL Caracter 2 Descripción del campo Enabled (Ciclo o bifurcación) Nulo, ‘C’ o ‘B’

CALI_REPR Numérico 11 Calificador de representación geométrica 0,1,2 ó 3

SECUENCEID Numérico 8 Identificador de secuencia

ORDER_1 Numérico 8 Magnitud de orden (clasificación de Strahler) a nivel de subcuenca

N…1, -1

LEVEL_1 Numérico 8 Nivel de corriente a nivel de subcuenca 1…N, -1

ARBSUM_1 Numérico 12.2 Sumatoria de longitudes de líneas de flujo aguas arriba a nivel de subcuenca

PATHL_1 Numérico 12.2 Longitud de trayectoria (sumatoria de longitudes aguas abajo) a nivel de subcuenca

TIPO / ENTIDAD

101 CORRIENTE DE AGUA

102 CANAL

103 LINEA CENTRAL

FC / CONDICION

3180 CANAL EN OPERACIÓN

3181 CANAL EN CONSTRUCCIÓN

3182 CANAL FUERA DE USO

3271 CORRIENTE DE AGUA INTERMITENTE

3272 CORRIENTE DE AGUA PERENNE

3273 LÍNEA CENTRAL DE CUERPO DE AGUA

FLOWDIR

0 Dirección de flujo indeterminada

1 Dirección de flujo determinada

ENABLED

0 (Falso) Segmento deshabilitado para redes geométricas

1 (Verdadero) Segmento habilitado para redes geométricas

DESC_ENABLED

NULO Segmento habilitado para redes geométricas

'C' Segmento deshabilitado y que forma un ciclo

'B' Segmento deshabilitado y que forma una bifurcación

CALI_REPR

0 no determinada

1 definida

2 aproximada

3 virtual

Atributos del Polígono de Subcuenca

Nombre Tipo Long Descripción Dominio de valores

FID OID 0, …N

SHAPE Geometry Geometría Point ID Numérico 11 Identificador único 1 … N

CVE_SUBCUE Carácter 6 Clave de Subcuenca Hidrográfica CVE_RH Carácter 4 Clave de Región Hidrográfica RH Carácter 70 Nombre de Región Hidrográfica CVE_CUE Carácter 1 Clave de Cuenca Hidrográfica CUENCA Carácter 70 Nombre de Cuenca Hidrográfica CVE_SUBC Carácter 1 Clave de Subcuenca Hidrográfica SUBCUENCA Carácter 70 Nombre de Subcuenca Hidrográfica AREA_KM2 Numérico 12.2 Área de la unidad en Km cuadrados * PERIMETRO Numérico 12.2 Perímetro de la unidad en Km. ** TIPO Carácter 10 Clasificación de la Subcuenca ABIERTA, CERRADA

DRENAJE1 Carácter 8 referencia a donde se drenan las aguas, por ejemplo MAR, FRONTERA, o clave de la subcuenca que capta las aguas

DESCARGA1 Numérico

3

total de drenajes que se descargan a lo descrito en el campo drenaje1

DRENAJE2 Carácter 8 referencia a donde se drenan las aguas, por ejemplo MAR, FRONTERA, o clave de la subcuenca que capta las aguas

DESCARGA2 Numérico

3

total de drenanjes que se descargan a lo descrito en el campo drenaje2

DRENAJE3 Carácter 8 referencia a donde se drenan las aguas, por ejemplo MAR, FRONTERA, o clave de la subcuenca que capta las aguas

DESCARGA3 Numérico

3

total de drenajes que se descargan a lo descrito en el campo drenaje3

DRENAJE4 Carácter 8 referencia a donde se drenan las aguas, por ejemplo MAR, FRONTERA, o clave de la subcuenca que capta las aguas

DESCARGA4 Numérico

3

total de drenajes que se descargan a lo descrito en el campo drenaje4

TOT_DESC Numérico 4 Total de descargas que tiene la Subcuenca

Clasificación de líneas de flujo según Índices hidromorfométricos

Stream Order - Magnitud

de Orden

Drain Stream Level -

Nivel Jerárquico de

Corrientes

Arbolate Sum –

Sumatoria de

longitudes aguas

arriba

Path Length -

Longitud de

Trayectoria

Hydrologic Secuence

Identifier - Identificador

de Secuencia

Hidrológica

La hidromorfometría se dedica al estudio de las cuencas hidrográficas, en

especial a su forma y dimensiones. Con la red conectada fue posible

automatizar la generación de estos indicadores.

La jerarquía de la red marca la importancia creciente de sus elementos. Tiene

por objeto precisarla mediante números.

Representación de las corrientes de agua

Sin clasificación

Nivel jerárquico

de corrientes

Magnitud de

orden

En un software del tipo

SIG (Sistemas de

Información Geográfica),

es posible caracterizar

con distintos grosores y

tonalidades, las redes en

función de indicadores

morfométricos.

Integración de Redes Hidrográficas Transfronterizas MEX-EUA (en desarrollo)

Proyecto bi-nacional con el U.S. Geological Survey (USGS) para

armonizar la red hidrográfica con la red 1:24 000 del National

Hydrography Dataset (NHD).

SIATL Simulador de Flujos de Agua de

Cuencas Hidrográficas

SI – Simulador ATL – Agua en Náhuatl Glifo: etimológicamente se compone de Atl “agua”; cóltic “torcido” y co “en”, que significa "en el agua torcida", esto es donde el cauce de un río da vueltas muy pronunciadas. Códice Moctezuma Registro INDAUTOR:

Objetivo

Contribuir a mejorar y

difundir el conocimiento sobre

la distribución espacial y el

comportamiento del agua

superficial.

Propiciar mayor conciencia

e interés sobre este recurso.

Proporcionar elementos

para su mejor manejo y

planeación, la prevención de

desastres y el desarrollo

sustentable, a través de un

medio sencillo y gratuito en la

internet.

http:/www.inegi.org.mx apartado Geografía

ó

http://antares.inegi.org.mx/analisis/red_hidro/SIATL/#

SIATL – Simulador de Flujos de Agua de Cuencas Hidrográficas

Demostración

Herramientas de Visualización y Navegación

Administración de Capas de Información

Cartografía Participativa

Herramientas

de Redes

Geométricas

Herramienta

de Búsqueda

¿de dónde escurre el agua? ¿cuál es el caudal pico? ¿en qué tiempo se presenta? ¿cuál es la pendiente?

¿de qué tamaño es la cuenca?

Análisis del área de escurrimiento (Población, Vivienda, Distribución de la Vegetación,

Datos Climáticos, Lluvia probabilistica)

¿cuál es la trayectoria del agua? ¿qué población se localiza en los márgenes del río?

Visualización 3D

Cartografía Participativa

Conclusiones

Para México así como para muchos países, el tema del agua es tratado como asunto estratégico y de seguridad nacional.

La tendencia de los SIG’s es modelar el mundo real de acuerdo sus componentes físicos y restrictivos para responder a preguntas del tipo simulación ¿que pasa sí…?.

La red hidrográfica y la aplicación SIATL son tan sólo los cimientos de lo que puede ser una base de datos hidrológicos o un sistema de información hidrográfica para México, en el que participen las unidades del estado y se integren datos de forma organizada y relacionada con los distintos componentes espaciales, además de ser un medio de consulta para las mismas unidades y de la sociedad en general.

¡Gracias!

Comentarios y Dudas

Dirección General de Geografía y Medio

Ambiente

Rubén David Carrasco Esparza ruben.carrasco@inegi.org.mx

Conociendo México

01 800 111 46 34

www.inegi.org.mx

atencion.usuarios@inegi.org.mx

@inegi_informa INEGI Informa