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Hidrometeorología

Se automatizó el Sistema de Alerta Tempranade Ciclones Tropicales (SIAT-CT) de la Direc-ción General de Protección Civil de la Secre-

taría de Gobernación. La versión del sistema, elabo-rada en 2000, fue mejorada para producir la nuevaversión denominada SIAT-CT 2003, que consideralas fases de acercamiento y alejamiento. En la fasede acercamiento del ciclón tropical a un área afec-table se activa el sistema, señalando el tipo de avisosque corresponda cuando el meteoro se aproxime oentre a territorio nacional, y en la fase de alejamien-

to se desactiva, dando el tipo de aviso correspon-diente cuando se disipe o se aleje del país. Con laelaboración de la herramienta automatizada delSIAT-CT 2003, el Sistema Nacional de ProtecciónCivil cuenta ahora con una metodología sencilla,rápida y eficiente para la localización de las regionesque posiblemente sufrirían los efectos de un ciclóntropical que se aproxime a México. Esta herramien-ta es de gran utilidad para la implementación de ac-ciones encaminadas a la protección de la poblaciónante este tipo de fenómenos.

Pemex Exploración y Producción (PEP) operauna red de medición meteorológica y oceanográfi-

MAPA CON ÁREAS DE ALERTAMIENTOS DEL SIAT-CT PARA EL CASO DE LA PRESENCIA DE VARIOS CICLONES TROPICALES; DE IZQUIERDA A DERECHA: LA TORMENTA TROPICAL ISIS, EL HURACÁN JAVIER, EL HURACÁN IVÁN Y LA DEPRESIÓN TROPICAL ELEVEN (JEANNE),

DEL 13 DE SEPTIEMBRE DE 2004

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ca en la sonda de Campeche que permite establecercondiciones de alerta y evacuación del personal quetrabaja en las plataformas petroleras. Para mante-ner dicha red en condiciones apropiadas de opera-ción, se realizó un proyecto integral de rehabilita-ción del equipo de medición de cinco estacionesmeteorológicas: cuatro en las plataformas petro-leras Cayo Arcas, Ixtoc-A, Rebombeo y Eco-1, yuna en el puerto de Dos Bocas, Tab., así como conequipo oceanográfico instalado en las plataformas,consistente en cuatro medidores de ola y marea ycuatro perfiladores Doppler para corrientes marinasen las plataformas. Previamente a la rehabilitación,dichos sensores no funcionaban de forma confiable,pues estaban incompletos, dañados u operaban condeficiencia. Para restablecer el funcionamiento de lared con la confiabilidad adecuada, el IMTA suminis-tró a PEP instrumentos calibrados de medición me-teorológica y oceanográfica, además de sensoressustitutos y lotes de refacciones. Cada estación me-teorológica consta de sensores de velocidad, ráfagay dirección del viento, temperatura ambiente, hu-medad relativa, presión barométrica, precipitaciónpluvial y visibilidad, y transmite los datos cada mi-nuto a un servidor. Los medidores de ola y mareaestán instalados a un costado de una de las piernas-soporte de cada plataforma a 5 m de profundidady envían la señal a través de un cable submarinocada 30 min. Los perfiladores están instalados en ellecho marino; la señal también se envía a través decable submarino y los datos se registran cada 15min. Asimismo, se desarrolló un sistema de gestiónde calidad para la red de estaciones. Actualmente,tanto la red como el sistema de gestión de calidad,operan en condiciones satisfactorias.

Para conocer mejor los procesos de circulaciónatmosférica regionales y locales del noroeste deMéxico y suroeste de Estados Unidos y emitir me-jores pronósticos, la NOAA y otras instituciones lle-van a cabo el proyecto Monzón de América delNorte. Con este propósito, y debido al deterioro delas redes de observación existentes, el IMTA imple-mentó una nueva red pluviométrica con la colabo-ración voluntaria de los habitantes de la región. Enuna primera etapa se instalaron 150 pluviómetrosen las regiones menos desarrolladas, en particulardonde no existieran estaciones de observación a lo

largo de la Sierra Madre Occidental y, especialmen-te, en Sonora. En la segunda etapa, se proponeinstalar otros 150 pluviómetros en Sonora, trescien-tos en Chihuahua y trescientos en Sinaloa. La expe-riencia exitosa obtenida en este proyecto muestra lafactibilidad de que en el futuro las redes de obser-vación puedan ser administradas y manejadas porvoluntarios con interés de informar a sus comuni-dades, así como de contribuir a conformar una basede datos nacional.

Las variaciones cíclicas del nivel en el lago deChapala podrían producir cambios en la evaporaciónque pudieren afectar los patrones de circulación at-mosférica y la precipitación en la cuenca. Para eva-luar estos posibles cambios, se generaron escena-rios climáticos mediante el modelo numérico demesoescala MM5 usando datos históricos y en lasuposición de que el lago se seca completamente yel lecho se cubre de pastizales. Se simularon veinteaños, considerando las temporadas de verano. Losresultados indican que el impacto más grande en lalluvia ocurre en el área aledaña al lago de Chapala,donde la lluvia media mensual para el verano severía reducida hasta en un 40% durante los mesesde julio a septiembre. En la cuenca la lluvia mediamensual tendería a disminuir en un 20%, aproxi-madamente.

Se continuó con el monitoreo semanal de mer-curio contenido en el agua de lluvia en dos esta-ciones instaladas en Huejutla, Hgo., y Puerto Ángel,Oax. Este proyecto se inició en 2002 y se realiza con

INSTALACIÓN Y CAPACITACIÓN A LOS VOLUNTARIOS PARA LA TOMA DE REGISTROS DE LLUVIA, EN EL POBLADO

DE LA DURA, YÉCORA, SONORA

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apoyo de la Comisión para la Cooperación Ambien-tal de América del Norte, en colaboración con laCNA. Las concentraciones promedio registradas enHuejutla y Puerto Ángel fueron de 21 y 215 ng/m

2-

semana, respectivamente, valores que caen dentrodel rango registrado en todas las estaciones de Es-tados Unidos y Canadá. Lo anterior sugiere que lasemisiones de mercurio en México no son significa-tivamente superiores a las registradas en el resto deAmérica del Norte. Las concentraciones de mercurioson mayores durante las primeras lluvias y se reducena medida que avanza la época húmeda. En septiem-bre de 2004 se obtuvo la certificación de los sitiosde muestreo de México por el Programa Nacional deDepositación Atmosférica de Estados Unidos.

Hidrología y mecánica de ríos

El Cañón de los Laureles, en la cuenca del río Tijua-na, desemboca en la zona del estuario de este ríoen California, Estados Unidos. Se trata de una cuen-ca con un área de 11.7 km

2, caracterizada por lade-

ras con declives pronunciados, suelos arenosos yáreas de vegetación endémica. La zona se caracteri-za también por la presencia de asentamientos irre-gulares y con infraestructura urbana precaria oinexistente, que genera también condiciones de in-salubridad. Por ejemplo, en las laderas se observanprofundas grietas producto de la erosión. Los habi-tantes de esta zona han improvisado retenes y es-tructuras de soporte con llantas usadas rellenas detierra con el fin de evitar el deslave del suelo; sin

embargo, estas acciones no han sido satisfactorias.A petición del Instituto Municipal de Planeación dela ciudad de Tijuana, el IMTA realizó un diagnósticode este cañón que comprendió la propuesta de al-ternativas de solución para problemas de erosión einsalubridad. Se propusieron acciones tales como re-forestación, obras de control de azolves, tratamien-to de aguas residuales, manejo de desechos sólidosy obras de control de la erosión, por mencionar al-gunas. Con esto se pretende mejorar las condicio-nes de vida de los pobladores, disminuir riesgos a susalud e integridad física, así como prevenir efectosindeseables, tales como azolvamiento y contamina-ción en las zonas bajas y en la desembocadura del río.

La ciudad de Morelia y su zona conurbada, debi-do a su topografía y al crecimiento de la mancha ur-bana, han sido afectadas periódicamente por inun-daciones causadas por eventos pluviales de granintensidad y el consecuente desbordamiento de losríos Chiquito y Grande. En especial, las lluvias deseptiembre de 2003 provocaron graves daños a lapoblación y a la vialidad de la ciudad. Asimismo, elcrecimiento urbano ha generado asentamientos hu-manos en el sistema de drenaje natural de la cuen-ca, ocasionando un peligro para la integridad de laspersonas y la infraestructura. Mediante el análisis ydiagnóstico de la situación del sistema de drenajepluvial, se hicieron diversas recomendaciones paradiferentes horizontes temporales. Se presentaron es-tudios detallados para puentes, cauces, confluencias,obras especiales y zonas susceptibles de albergarinfraestructura hidráulica. Se identificaron accionesde mejoramiento de la red de drenaje pluvial, inclu-yendo el desazolve periódico de los cauces, la re-moción de la vegetación arbustiva y la delimitaciónde zonas inundables para manejo de avenidas. Adi-cionalmente, se estableció una cartera jerarquizadade proyectos ejecutivos de obras hidráulicas y serealizaron los correspondientes a cinco lagunas ydos presas para control y regulación de avenidas.

El grado de azolvamiento de las presas, la cons-trucción de nuevas obras aguas arriba de las mis-mas y la disponibilidad de nueva información hidro-métrica, contribuyen a que la avenida de diseñocambie con respecto a la definida para su construc-ción. De acuerdo con lo anterior, se determinó laavenida de diseño para un periodo de retorno de

ÁREAS INSALUBRES E INESTABILIDAD FÍSICA EN LAS ZONAS CON PENDIENTES PRONUNCIADAS. CAÑÓN DE LOS LAURELES,

TIJUANA, BAJA CALIFORNIA

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10,000 años utilizando un análisis bivariado, mode-los lluvia escurrimiento y un análisis de frecuenciasde gastos máximos para las presas Abelardo L. Ro-dríguez, B.C.; Abelardo Rodríguez y Adolfo RuizCortines, Son.; Sanalona, Sin., y El Infiernillo, Mich.Los diferentes análisis se realizaron en su mayor par-te con metodologías desarrolladas por el Instituto.

Aprovechamientos hidráulicos

Para apoyar a la CNA en los trabajos de reglamen-tación de las aguas superficiales de la cuenca Ler-ma-Chapala, orientados a restablecer su equilibriohidrológico y ambiental, el IMTA desarrolló y aplicódiversas herramientas de simulación y optimizaciónpara buscar y probar políticas óptimas de asigna-ción del agua. Las alternativas planteadas se divi-dieron en dos grupos: el primero consistió en em-plear modificaciones al acuerdo de distribución de1991; y el segundo, en utilizar reglas obtenidas contécnicas de optimización. El primer grupo de opcio-nes fue descartado debido a que al evaluarlas resul-taron inferiores a las optimizadas. En la búsquedade alternativas de distribución óptimas se considera-ron criterios de garantía para el suministro de riegoque aseguran al menos el 50% del volumen conce-sionado a cada sistema, aun en situaciones críticas,y volúmenes mínimos de conservación en el lago deChapala (1,000, 1,500 y 2,000 hm

3). Las alternati-

vas se simularon utilizando 52 años de registro deprecipitación y se evaluaron a través de los siguien-tes indicadores: volumen promedio entregado a losdistritos y unidades de riego, frecuencia y magnitud

del déficit en la entrega, volumen para abastecer aGuadalajara, volumen promedio registrado en ellago de Chapala y porcentaje de reducción en el vo-lumen entregado de cada alternativa con respecto alescenario base, que corresponde al comportamientode la cuenca operando con el acuerdo de 1991. Lapolítica seleccionada para el nuevo convenio de dis-tribución, denominada Política Óptima Conjunta,proviene de optimizar el funcionamiento del siste-ma al fijar el almacenamiento mínimo de Chapalaen 2,000 hm

3. Para transparentar el proceso de ne-

gociación del nuevo convenio se capacitó al perso-nal de la CNA y de los estados que integran lacuenca, a través de la realización de cursos enfoca-dos al uso de las herramientas. Los trabajos dieronel soporte científico-tecnológico para llevar a buentérmino las negociaciones del nuevo Convenio decoordinación y concertación para el manejo de lasaguas superficiales de la cuenca Lerma-Chapala,firmado el 14 de diciembre de 2004 por los cincogobernadores de los estados de la cuenca y ratifica-do por los usuarios el 14 de enero de 2005.

Con el objeto de realizar una evaluación del usode los recursos hídricos en la cuenca del río Lerma,incluyendo el lago de Chapala, se realizó un balan-ce hídrico. En la metodología empleada se utilizó laNOM-011-CNA-2000 Conservación del recurso,que permite calcular la disponibilidad del agua,tanto superficial como subterránea. Para el balancesuperficial se consideraron las 17 subcuencas en quela CNA ha subdividido la cuenca, y para el balan-ce subterráneo, los 37 acuíferos que la subyacen.Como ocurre en general en todo el país, la mayordemanda se presenta en la agricultura, pues es delorden de 89%, y la correspondiente al uso domés-tico de 6%. El balance superficial arroja una dispo-nibilidad nula en las 17 subcuencas. Destaca que enGuanajuato se tienen las mayores demandas yen particular en la subcuenca del río Salamanca sepresenta el mayor déficit. Los resultados del balan-ce subterráneo también indican que existe una so-breexplotación en la mayoría de los acuíferos: 24muestran una disponibilidad negativa, cuatro estánen equilibrio, ocho presentan disponibilidad positi-va y uno no cuenta con datos. Cabe resaltar que enGuanajuato, en particular en el acuífero de Celaya,es donde se encuentra el mayor número de pozos.

INUNDACIONES EN LA CIUDAD DE MORELIA, MICHOACÁN

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Como consecuencia de la reciente sequía, la pre-sa Adolfo Ruiz Cortines, sobre el río Mayo, Son., hasido operada en forma errática, lo cual ha impedi-do satisfacer los volúmenes de aguas superficia-les comprometidos con el distrito de riego 038 RíoMayo, Son., al principio de cada ciclo agrícola, y haprovocado la sobreexplotación del agua subterrá-nea. Para resolver esta problemática, la Comisión Es-tatal de Agua de Sonora solicitó al IMTA la determi-nación de políticas óptimas de operación conjuntapresa-acuífero. Para tal efecto, se emplearon meto-dologías basadas en programación dinámica y al-goritmos genéticos. Como resultado, se recomendóuna política de operación que considera un volumende extracción de la presa dependiente del almace-namiento al inicio del ciclo agrícola. Específicamen-te, se determinó un volumen de extracción mínimode 400 y máximo de 1,100 hm

3. Esta política permi-

te eliminar el déficit en los volúmenes de aguas su-perficiales comprometidos con el distrito de riego yreducir las extracciones del acuífero Valle del Mayo.

Para incorporar una base de datos geoespacial(geodatabase) a modelos dinámicos de simulaciónen cuencas, se revisaron y probaron mecanismos deentrada de datos a los modelos dinámicos desarro-llados en plataformas de simulación PowerSim yGoldSim. La conexión con PowerSim se logró me-

diante tablas de Excel y con GoldSim mediante laconstrucción de una estructura de datos propia dela plataforma. Con base en estos resultados, la geo-database de la cuenca del río Conchos, Chih., se co-nectó al modelo dinámico desarrollado para la mismacuenca. Esto permite realizar análisis de escenariosen forma mucho más precisa y expedita.

El sistema hidroeléctrico del bajo Balsas com-prende tres aprovechamientos en cascada constitui-dos por las presas El Caracol, El Infiernillo y LaVillita, y genera en promedio 5,300 GWh por año.La CFE ha propuesto incrementar la capacidad ins-talada conjunta de 1,862 a 3,000 MW mediante larepotenciación y ampliación de las centrales El In-fiernillo y La Villita. Para contar con elementos dedecisión, la CFE contrató los servicios del IMTA a finde determinar el esquema óptimo de ampliación,repotenciación y operación. Para ello se empleó unmodelo dinámico de simulación-optimización querepresenta los aspectos hidráulicos, energéticos yeconómicos del sistema. Se utilizaron series históri-cas de 25 años de datos diarios de operación y seevaluaron 158 escenarios. Como resultado, se deter-minó que la ampliación óptima debe ser de 400 MWen La Villita y de 500 MW en El Infiernillo, combi-nación que implica una relación beneficio-costo avalor presente de 1.41.

COMPARACIÓN DE LA EVOLUCIÓN DEL ALMACENAMIENTO DEL LAGO DE CHAPALA, DE LAS ALTERNATIVAS SELECCIONADAS CON EL ACUERDO DE DISTRIBUCIÓN DE 1991 (ADASUP), PARA 52 AÑOS DE SIMULACIÓN

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Hidrología subterránea

El valle del río Mayo, Son., se ubica en una regiónárida del territorio mexicano donde el agua y su dis-ponibilidad están sujetas a la fuerte variabilidad cli-mática. De acuerdo con información publicada enel Diario Oficial de la Federación, el acuífero quesubyace a este valle se encuentra seriamente sobre-explotado. Sin embargo, dicha clasificación fue rea-lizada con información de estudios que datan de losaños sesenta. Ante tal panorama, la Comisión Esta-tal de Agua de Sonora encomendó al IMTA un es-tudio para actualizar el balance y determinar la dis-ponibilidad actual de agua del acuífero. Del análisisefectuado, se concluyó que las principales fuentesde recarga del acuífero son las pérdidas por conduc-ción en los canales de distribución y los retornos deriego, de tal suerte que la recarga inducida se esti-

ma en 230 hm3/año y la disponibilidad del acuífero

en 13 hectómetros cúbicos por año.La Comisión Estatal de Aguas de Querétaro soli-

citó al IMTA un estudio para evaluar el impacto dela construcción de la presa Extóraz en la recupera-ción de los niveles del acuífero del valle de Queré-taro. Mediante un modelo numérico de flujo cali-brado, verificado y actualizado hasta el año 2003,se simularon diferentes escenarios de reducción enel abastecimiento de agua a la ciudad de Querétaroproveniente del acuífero durante el periodo 2003-2030. Los escenarios simulados fueron comparadoscontra la opción de continuar explotando las aguassubterráneas para abastecer a la población. Los re-sultados obtenidos muestran una recuperación pro-medio de 50 m en los niveles del acuífero, gracias aque dejarán de extraerse 2.5 m

3/s, al sustituirlos por

agua proveniente de la presa. Se propuso, además,

SISTEMA DE INFORMACIÓN DE LA CUENCA DEL RÍO MAYO

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una red de monitoreo compuesta por 36 pozos paravigilar las variaciones de los niveles subterráneos unavez al año.

El Organismo Operador de Agua Potable, Alcan-tarillado y Saneamiento de Morelia, Mich., solicitóal IMTA un estudio para determinar el origen de lasinundaciones en el ejido Morelos, localizado 4 km alsuroeste de Morelia. Al extremo sur del ejido se ubi-ca el manantial La Mintzita con un gasto estimadode 2 m

3/s, aprovechado para el abastecimiento pú-

blico de la ciudad. Las aguas del manantial se con-ducen mediante un canal no revestido de 1 km de

longitud, localizado al oriente del ejido. Los ejidata-rios argumentaban que las filtraciones de este canalcontribuían a las inundaciones en sus parcelas. Sinembargo, los resultados indican que, por sus carac-terísticas topográficas, la zona en estudio constituyeuna planicie de inundación sin drenaje suficientepara desalojar los volúmenes de escurrimiento su-perficial generados por las lluvias y que éstas son lascausantes directas de las inundaciones. Esto se agra-va por el hecho de que los suelos están constituidospor rellenos aluviales y lacustres de baja permeabi-lidad, lo cual impide la infiltración del agua de lluviaal subsuelo.

Los procesos de flujo en medios porosos satura-dos se llevan a cabo en diversas escalas de longitud.Los modelos actuales sólo son capaces de reprodu-cir las escalas grandes debido al alto costo compu-tacional y a la escasa información existente. ElIMTA desarrolló un modelo matemático de flujoque considera los efectos de las escalas pequeñasen las escalas grandes, mediante técnicas de filtra-do espacial. Para ello, se desarrolló una plataformaen PC que permite implementar la metodología delas escalas grandes en acuíferos heterogéneos, paraprocesos de flujo transitorio. Asimismo, se probó di-cha metodología y plataforma en el acuífero del va-lle de Querétaro.

ESCENARIOS DE REDUCCIÓN EN EL ABASTECIMIENTO DE AGUA A LA CIUDAD DE QUERÉTARO, PROVENIENTES DEL ACUÍFERO

DURANTE EL PERIODO 2003-2030

VALLE DEL MAYO, SONORA