AVENIDAS Una avenida (en algunos lugares se denomina también como crecida, riada o aguas altas); es la elevación del nivel de un curso de agua significativamente mayor que el flujo medio de éste. Durante la crecida, el caudal de un curso de agua aumenta en tales proporciones que el lecho del río puede resultar insuficiente para contenerlo. Entonces el agua lo desborda e invade el lecho mayor, también llamado llanura aluvial. PARTICULARIDADES Y TIPOS. Una crecida elemental sólo afecta a uno o varios afluentes y puede tener causas muy diferentes: pluvial, debido a las lluvias continuas sobre una cuenca poco permeable o que ya se ha empapado de agua; naval, provocada por la fusión de las nieves, el deshielo que provoca la ruptura del obstáculo congelado que retenía las aguas, etc. muchas veces dos o más de estas causas simples suman sus efectos y el río, sobre todo después de haber recibido las aguas de varios afluentes importantes, experimenta una crecida compleja. Así es como los chubascos primaverales pueden agravar considerablemente una crecida naval. Por otra parte, las avenidas se pueden caracterizar según su variabilidad en el tiempo, así se pueden distinguir: Avenidas periódicas, que generalmente no causan daños, e incluso son benéficas, como por ejemplo las del río Nilo previo a la construcción de la presa de Asuán, donde contribuían a la fertilidad del valle bajo del río. Este tipo de avenidas es de larga duración, pudiendo durar semanas o meses. Son causadas por las variaciones climáticas de vastas regiones de la cuenca hidrográfica. Son previsibles, pudiéndose tomar medidas de protección para evitar o minimizar los daños. Avenidas excepcionales: estas son causadas por precipitaciones intensas sobre toda la cuenca o parte de esta. Son difícilmente previsibles, para ello se requiere de una red de monitoreo operada en tiempo real. Generalmente causan daños a las poblaciones y a la infraestructura económica. Combinación de ambas: generalmente causan daños, son difícilmente previsibles si no se cuenta con una red de monitoreo en tiempo real.

CARACTERÍSTICAS DE UNA AVENIDA. Las principales características de una avenida son: - Su caudal máximo, o pico, fundamental para el dimensionamiento de las obras de protección lineares o defensas ribereñas; - El volumen de la avenida; - La velocidad con que aumenta su caudal. Estas características, para un mismo tipo de precipitación (es decir, misma intensidad y tiempo de aguacero), varían en función de características intrínsecas de la cuenca: su extensión, la pendiente y tipo del terreno, etc., y también de características modificables por las actividades antrópicas: la cobertura vegetal, los tipos de preparación del suelo para la agricultura, las áreas impermeabilizadas como áreas urbanas, etc. AGRAVANTES PARA SU FORMACIÓN. Entre las causas que agravan la importancia de las crecidas se encuentran: La impermeabilidad del suelo de la cuenca, además de su excesiva pendiente y falta de vegetación que hacen que el agua discurra velozmente y no se infiltre. Los lechos estrechos y con pendientes muy acentuadas, que no pueden conservar volúmenes suficientes de agua suplementaria. La existencia de confluencias muy próximas de unas a otras. Las crecidas más importantes no se deben a la torrencialidad de sus precipitaciones sino a la persistencia y a la repetición de lluvias muy intensas durante varios días. El suelo se halla entonces saturado y no puede absorber mucha más agua, y al no lucir el sol, la evaporación es poco relevante. En todo caso, ello no excluye la existencia de crecidas devastadoras debidas a la onda potente formada en un río secundario por lluvias torrenciales. COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA. Cada tipo de terreno, debido a los factores anteriormente reseñados, retendrá una mayor o menor cantidad de agua de forma superficial, por infiltración al terreno, por retención en la vegetación o por evaporación directa. La relación entre el agua evacuada por un río y el agua caída en forma de lluvia, o procedente de la fusión de la nieve, constituye el coeficiente de escorrentía. Con el conocimiento de los caudales que llegan en función del tiempo, se construirá el hidrograma de la avenida, que será el gráfico que indique dicha relación. En verano, el coeficiente de escorrentía pasa rara vez de 0,4 porque una gran parte del agua es absorbida por el suelo seco o evaporada por el sol. En invierno, la influencia de esos dos factores es mínima, y el río puede llevarse hasta más del 80% del agua recibida por la cuenca.

DAÑOS CAUSADOS POR LAS AVENIDAS. Durante las crecidas, el caudal y la velocidad de la masa líquida aumentan en forma considerable la fuerza erosiva del agua y su capacidad de transporte. Así, un corto periodo de tiempo basta para provocar cambios sensibles en la morfología de los márgenes y del lecho del río, ocasionando desbordes significativos. Para minimizar o incluso anular dichos desbordes, una adecuada defensa ribereña, un enrocado o la construcción de espigones, pueden ser ciertamente efectivos para prevenir este tipo de daños. CASOS CÉLEBRES. Riada de santa teresa, España, 1879. Crecida del Sena, que provocó la inundación de parís, Francia, 1910. Gran riada de valencia, España, 1957. Crecida del Arno, que ocasionó la alluvione de 1966, Italia. Apantanada de Tous, España, 1982. Desborde de las cuencas del Elba y el Danubio, Europa central, 2002. Desbordes del río Aconcagua, río Maipo y río Tinguiririca, Chile, 2003. El control de avenidas está constituido por el conjunto de medidas, estructurales y no estructurales destinadas a proteger una determinada zona contra las inundaciones. MEDIDAS ESTRUCTURALES. Como su nombre lo dice se trata de intervenciones hechas para resolver un determinado problema, que involucran obras de ingeniería. Entre las medidas estructurales se pueden mencionar la construcción de: Diques de contención, elevando las márgenes de los trechos de ríos que suelen desbordarse; Embalses de uso múltiple, son embalses que reservan una parte de su volumen para laminar la avenida; Canales de evacuación de caudales altos, son canales que inician a operar cuando el caudal alcanza un determinado valor, desviando los excesos de caudal que podrían causar daños aguas abajo del punto de derivación. Embalses de contención de avenidas, son embalses que generalmente permanecen vacíos, se llenan rápidamente con la llegada de la avenida, y se vacían lentamente descargando caudales que no causan daños aguas abajo; Áreas de expansión situadas aguas arriba de la zona a ser protegida. Estos dos últimos tipos de soluciones pueden ser útiles también para la recarga del acuífero. También pueden ser consideradas medidas estructurales: El dragado de los ríos; La implementación de redes de monitoreo remoto, para dar tiempo a la evacuación de las áreas peligrosas.

MEDIDAS NO ESTRUCTURALES. Como su nombre lo dice se trata de intervenciones, leyes, reglamentos que orientan el uso del territorio, con vistas a evitar un determinado problema. Puede tratarse también de la indicación visual de la existencia de un riesgo, dirigida a informar a la población de la existencia de un peligro. Entre las medidas no estructurales se puede resaltar: La elaboración e implementación del ordenamiento territorial de la zona; La elaboración de planes de mitigación; La delimitación visual de las áreas afectadas por inundaciones pasadas DIQUE. Un dique es un terraplén natural o artificial, por lo general de tierra, paralelo al curso de un río. TABLA DE CONTENIDOS. 1 Diques artificiales 1.1 Diques de contención 1.1.1 Partes de un dique de contención contra inundaciones1.2 Diques rompeolas 2 Diques naturales DIQUES ARTIFICIALES. Los diques artificiales pueden ser utilizados para: Prevenir la inundación de los campos aledaños a los ríos; sin embargo también se utilizan para encajonar el flujo de los ríos a fin de darle un flujo más rápido. Son conocidos como diques de contención. Proteger determinadas áreas contra el embate de las olas. DIQUES DE CONTENCIÓN. Estos diques tradicionalmente son construidos, amontonando tierra a la vera del río. Amplio en la base y afilados en la cumbre, donde se suelen poner bolsas de arena. En el altiplano andino, particularmente en la región peruana, antiguamente se construían con "champas", trozos cuadrados de tierra vegetal, de unos 30 x 30 cm, con un espesor variable de unos 15 cm. estas champas, sin eliminar la vegetación se colocaban invertidas, con la intención de que la vegetación al crecer, sobre todo en los bordes libres, consolidarían la estructura. Lamentablemente se ha verificado que el procedimiento no se ha demostrado muy eficiente, y se están lentamente sustituyendo estas estructuras de tierra por estructuras construidas técnicamente.

Modernamente los diques de defensas ribereñas son construidos siguiendo los criterios técnicos modernos para estructuras de tierra, y en muchos casos su estructura es compleja, comprendiendo una parte de soporte, un núcleo impermeable y drenes de pie para minimizar el riesgo de rupturas. Existen importantes sistemas modernos de diques a lo largo de los ríos Mississippi y Sacramento EUA y el Danubio en Europa. PARTES DE UN DIQUE DE CONTENCIÓN CONTRA INUNDACIONES. La sección transversal que se aprecia al lado es la sección de un dique de contención en tierra, con núcleo impermeable. Sus partes son:

• Coronamiento • Borde libre • nivel de agua de proyecto • talud de aguas arriba (en este caso, considerando que el agua tiende a

infiltrar a través del dique, el talud de aguas arriba es aquel que se encuentra al interior del cauce del río.

• nivel del terreno aguas arriba • corona • cuerpo de apoyo, aguas arriba. el material utilizado en esta parte del

dique puede ser granular y poco permeable. • núcleo impermeable • cuerpo de apoyo, aguas abajo. el material debe ser permeable.

DIQUES ROMPEOLAS. DEFENSA RIBEREÑA CONSTRUIDA CON CHAMPAS. Son estructuras artificiales creadas mediante superposición de capas de elementos de diferentes granulometrías y materiales encaminada a reducir la cantidad de energía proveniente del oleaje que entra en un lugar que se quiere abrigar, por ejemplo un puerto. (Contrariamente a los diques de contención, no tienen una función de impedir la filtración del agua). Existen diferentes tipologías de diques, también llamados espigones: En talud. Vertical. Flotante. Los diques en talud tradicionalmente se han construido mediante un núcleo de todo uno, encima del cual se superponen capas de elementos de tamaño creciente separados por capas de filtro. Actualmente, los elementos mayores (que conforman los mantos exteriores) son piezas de hormigón en masa de diferentes formas (cubos, dolos, tetrápodos, etc.), que sustituyen a la escollera. Los diques en talud resisten el oleaje provocando la rotura del mismo. Los diques verticales están formados por cajones de hormigón armado que se trasladan flotando al lugar de fondeo y se hunden, para después rellenarlos con

áridos, de forma que constituyan una estructura rígida. Las ventajas de este tipo de diques son que para una misma profundidad, requieren mucho menos material que los diques rompeolas, y que se pueden prefabricar. sin embargo, presentan algunas desventajas como son que concentran su peso en una superficie menor, y por lo tanto requieren un suelo más resistente para su colocación; y que reflejan gran parte del oleaje que incide sobre ellos, aumentando los esfuerzos sobre la estructura y dificultando la navegación en las inmediaciones del dique vertical. DIQUES NATURALES. Un dique natural resulta del depósito de material arrastrado por el río en el borde del mismo, durante las inundaciones. Esto va causando, progresivamente, la elevación de la rivera. El embalse es formado en el lecho de un río o arroyo cuando, con algún medio físico, se cierra parcialmente o totalmente su cauce. La obstrucción del cauce puede darse por medios naturales, como por ejemplo el derrumbe de una ladera en un tramo estrecho del río o arroyo, por acumulación de placas de hielo, por construcciones hechas por los castores o por obras construidas por el hombre para tal fin, como son las presas.

EMBALSES POR CAUSAS NATURALES. DERRUMBE DE LADERAS. En este caso se trata de embalses totalmente incontrolados, que generalmente tienen una vida corta, días, semanas o hasta meses. Al llenarse el embalse con los aportes del río o arroyo, se provocan filtraciones a través de la masa de tierra no compactada, y vertimientos por el punto más bajo de la corona, que llevan a la ruptura más o menos rápida y abrupta de la presa, pudiendo causar grandes daños a las poblaciones y áreas cultivadas situadas aguas abajo.

TABLA DE CONTENIDOS 1 Embalses por causas naturales 1.1 Derrumbe de laderas 1.2 Acumulación de hielo 1.3 Presas construidas por castores 2 Embalses construidos por el hombre 3 Características de los embalses 3.1 Niveles característicos en un embalse 3.2 Volúmenes característicos de un embalse3.3 Caudales característicos de un embalse 4 Efectos de un embalse 4.1 Generales 4.2 Aguas arriba 4.3 Aguas abajo 5 Uso de los embalses 5.1 Embalse de usos múltiples 6 Enlaces externos

Un fenómeno de este tipo se produjo en el paraje conocido como la josefina en el río paute, en ecuador. ACUMULACIÓN DE HIELO. La acumulación de hielo (embancaduras) en los grandes ríos situados en zonas frías se produce generalmente en puntos en los cuales el cauce del río presenta algún estrechamiento ya sea natural, como la presencia de rocas, o artificial como los pilares de un puente. Situaciones de este tipo pueden darse, por ejemplo, en el río Danubio. Para prevenir los daños que esto puede causar los servicios de prevención utilizan barcos especiales denominados rompehielos. PRESAS CONSTRUIDAS POR CASTORES.

Las presas construidas por castores se dan en pequeños arroyos, generalmente en áreas poco habitadas y, por lo tanto, los eventuales daños causados por su ruptura son generalmente limitados. EMBALSES CONSTRUIDOS POR EL HOMBRE. Los embalses construidos por el hombre mediante presas pueden tener la finalidad de: Regularizar el caudal de un río o arroyo, almacenando el agua de los períodos húmedos para utilizarlos durante los períodos más secos para el riego, para el abastecimiento de agua potable, para la generación de energía eléctrica, para permitir la navegación o para diluir poluentes. Cuando un embalse tiene más de un fin, se le llama de usos múltiples. Amortecer los picos de las avenidas o crecidas. Laminación de avenidas. Crear una diferencia de nivel para generar energía eléctrica, mediante una central hidroeléctrica. Crear espacios para esparcimiento y deportes acuáticos. CARACTERÍSTICAS DE LOS EMBALSES. Las características físicas principales de un embalse son las curvas cota-volumen; la curva cota-superficie inundada y el caudal regularizado. Dependiendo de las características del valle, si este en amplio y abierto, las áreas inundadles pueden ocupar zonas densamente pobladas, o áreas fértiles para la agricultura. En estos casos, antes de construir la presa debe evaluarse muy objetivamente las ventajas e inconvenientes, cosa que no siempre se ha hecho en el pasado. En otros casos, especialmente en zonas altas y abruptas, el embalse ocupa tierras inhabitadas, en cuyo caso los impactos ambientales son limitados o inexistentes. El caudal regularizado es quizás la característica más importante de los embalses destinados justamente a regularizar, a lo largo del día, del año, o incluso periodos plurianuales, el caudal que puede ser retirado en forma continua para el uso para el cual se ha construido el embalse.

NIVELES CARACTERÍSTICOS EN UN EMBALSE. El nivel del agua en un embalse es siempre mayor que el nivel original del río. Desde el punto de vista de la operación de los embalses, se definen una serie de niveles, los principales son (en orden creciente): Nivel mínimo minimorum: es el nivel mínimo que puede alcanzar el embalse, coincide con el nivel mínimo de la toma situada en la menor cota. Nivel mínimo operacional: es el nivel por debajo del cual las estructuras asociadas al embalse y la presa no operan u operan en forma inadecuada. Nivel medio. Es el nivel que tiene el 50% de permanencia en el lapso del ciclo de compensación del embalse, que puede ser de un día, para los pequeños embalses, hasta períodos plurianuales para los grandes embalses. El período más frecuente es de un año. Nivel máximo operacional: al llegarse a este nivel se comienza a verter agua con el objetivo de mantener el nivel pero sin causar daños aguas abajo. Nivel del vertedero. Si la presa dispone de un solo vertedero libre, el nivel de la solera coincide con el nivel máximo operacional. Caso el vertedero esté equipado con compuertas, el nivel de la solera es inferior al máximo operacional. Nivel máximo normal: al llegarse a este nivel la operación cambia de objetivo y la prioridad es garantizar la seguridad de la presa (en esta fase pueden ocurrir daños aguas abajo) sin embargo se intentará minimizar los mismos. Nivel máximo maximorum: en este nivel ya la prioridad absoluta es la seguridad de la presa, ya que una ruptura sería catastrófica aguas abajo. Se mantiene el nivel a toda costa, el caudal descargado es igual al caudal que entra en el embalse. VOLÚMENES CARACTERÍSTICOS DE UN EMBALSE. Los volúmenes característicos de los embalses están asociados a los niveles, tenemos así: Volumen muerto. Definido como el volumen almacenado hasta alcanzar el nivel mínimo minimorum. Volumen útil, el comprendido entre el nivel mínimo minimorum y el nivel máximo operacional. Volumen de laminación, es el volumen comprendido entre el nivel máximo operacional y el nivel máximo normal. Este volumen como su nombre lo dice es utilizado para reducir el caudal vertido, tentando limitar los daños aguas abajo.

CAUDALES CARACTERÍSTICOS DE UN EMBALSE. Caudal firme. Es el caudal máximo que se puede retirar del embalse en un período crítico. Si el embalse ha sido dimensionado para compensar los caudales a lo largo de un año hidrológico, generalmente se considera como período crítico al año hidrológico en el cual se ha registrado el volumen aportado mínimo. Sin embargo existen otras definiciones para el período crítico también aceptadas, como por ejemplo el volumen anual de aporte hídrico superado en el 75% de los años, que es una condición menos crítica que la anterior. Caudal regularizado. Es el caudal que se puede retirar del embalse durante todo el año hidrológico, asociado a una probabilidad. EFECTOS DE UN EMBALSE. Los embalses decididamente tienen una importante influencia en el entorno, algunas de estas influencias pueden ser consideradas positivas y otras pueden ser consideradas negativas. GENERALES. Los embalses de grandes dimensiones agregan un peso muy importante al suelo de la zona, además de incrementar las infiltraciones. Estos dos factores juntos pueden provocar lo que se conoce como sismos inducidos. Son frecuentes durante los primeros años después del llenado del embalse. Si bien estos sismos inducidos son molestos, muy rara vez alcanzan intensidades que puedan causar daños serios a la población. Aguas arriba. Aguas arriba de un embalse, el nivel freático de los terrenos vecinos es modificado fuertemente, pudiendo traer consecuencias en la vegetación circunlacustre. Aguas abajo. Los efectos de un embalse aguas abajo son de varios tipos; se pueden mencionar: Aumento de la capacidad de erosionar el lecho del río. Disminución de los caudales medios vertidos y, consecuente, facilidad para que actividades antrópicas ocupen parte del lecho mayor del río.

USO DE LOS EMBALSES. Básicamente un embalse creado por una presa, que interrumpe el cauce natural de un río, pone a disposición del operador del embalse un volumen de almacenamiento potencial que puede ser utilizado para múltiples fines, algunos de ellos complementarios y otros conflictivos entre sí, pone a disposición del operador del embalse también un potencial energético derivado de la elevación del nivel del agua. Se pueden distinguir los usos que para su maximización requieren que el embalse esté lo más lleno posible, garantizando un caudal regularizado mayor. Estos usos son la generación de energía eléctrica, el riego, el abastecimiento de agua potable o industrial, la dilución de poluentes. Por el contrario, para el control de avenidas el embalse será tanto más eficiente cuanto más vacío se encuentre en el momento en que recibe una avenida. Desde el punto de vista de su capacidad reguladora, el embalse puede tener un ciclo diario, mensual, anual, e incluso, en algunos pocos casos plurianual. Esto significa ni más ni menos que el embalse acumula el agua durante, por ejemplo 20 horas por día para descargar todo ese volumen para la generación de energía eléctrica durante las 4 horas de pico de demanda; o acumula las aguas durante el período de lluvias, 3 a 6 meses según la región, para usarlo en riego en el período seco. EMBALSE DE USOS MÚLTIPLES. Muchos embalses modernos son diseñados para usos múltiples. En esos casos el operador del embalse debe establecer políticas de operación, que deben tener en cuenta: Prioridad de cada uno de los usos, asociado a la disponibilidad de otras alternativas técnica y económicamente factibles en el área. En general, el abastecimiento de agua potable tiene la prioridad más elevada. Limitaciones de caudal, máximo y mínimo, aguas abajo de la presa que soporta el embalse PRESA (HIDRÁULICA) En ingeniería se denomina presa o represa a un muro grueso de piedra u otro material, como hormigón; material suelto o granular, que se construye a través de un río, arroyo o canal para almacenar el agua y elevar su nivel, con el fin de regular el caudal, para su aprovechamiento en el riego de terrenos, en el abastecimiento de poblaciones o en la producción de energía mecánica. La energía mecánica puede aprovecharse directamente como en los molinos (actualmente en desuso) o de forma indirecta para producir energía eléctrica como en las centrales hidroeléctricas.

TABLA DE CONTENIDOS. 1 elementos del sistema presa - embalse2 tipos de presas 2.1 presas de materiales sueltos 2.2 presas de hormigón 2.3 presas filtrantes 2.4 presa de derivación ELEMENTOS DEL SISTEMA PRESA – EMBALSE. El embalse: es el volumen de agua que queda retenido por la presa. El vaso: es la parte del valle que, inundándose, contiene el agua embalsada. La cerrada: es el punto concreto del terreno donde se construye la presa. La presa: propiamente dicha, cuyas funciones básicas son, por un lado garantizar la estabilidad de toda la construcción, soportando un empuje hidrostático del agua muy fuerte, y por otro no permitir la filtración del agua hacia abajo. A su vez, en la presa se distingue: Los paramentos: el interior, que está en contacto con el agua, y el exterior. La coronación: es la superficie que delimita la presa superiormente. Los estribos: los laterales, que están en contacto con las paredes de la cerrada. La cimentación: la superficie inferior de la presa, a través de la cual descarga su peso al terreno. El aliviadero o vertedero: es la estructura hidráulica por la que rebosa el agua cuando la presa se llena. Las tomas: son también estructuras hidráulicas pero de mucha menos entidad y son utilizadas para extraer agua de la presa para un cierto uso, como puede ser abastecimiento a una central hidroeléctrica o a una ciudad. La descarga de fondo: permite mantener el denominado caudal ecológico aguas abajo de la presa. Las esclusas: que permiten la navegación "a través" de la presa. La escalera de peces: que permite la migración de los peces. PRESA DE DERIVACIÓN. Este tipo de presa es, en general muy bajo, y no tiene (o casi no tiene) un embalse permanente asociado a este. Su función es la de garantizar la sección transversal del cauce, manejando la sedimentación en él, de forma a que no se obstruya la (o las) bocatomas de derivación. En la foto, la bocatoma está en la margen derecha del río. La estructura que atraviesa el río sirve para crear un pequeño represamiento para garantizar el funcionamiento de la bocatoma.

MÉTODOS PASADOS, PRESENTES Y FUTUROS DEL ANÁLISIS HIDROLÓGICO TÉCNICO. NECESIDADES DE INFORMACIÓN EN RECURSOS DE AGUA. ¿Qué provee la ingeniera hidrológica? Diseño, planeamiento y requerimientos operacionales de data Actividades básicas: recolección de datos Cálculos hidrológicos y estimados: Métodos históricos y actuales Metodología futura Necesidades de información El rol de la ingeniería hidrológica es bien definido así como limitado, en comparación con el amplio campo del análisis de los recursos de agua, diseño de facilidades (estructuras), etc. Linsley et al en hidrología para ingenieros establece: "la ingeniería hidrológica está primeramente relacionada con tres características del flujo: los volúmenes disponibles mensuales y anuales para almacenamiento y uso, tasas bajas de flujo que restringen los usos de la corriente de agua, y las inundaciones." Una segunda actividad principal en la ingeniería hidrológica es el análisis operacional cómo las facilidades podrían ser operadas una vez que están construidas. Cómo podrían ser operadas las facilidades hace varias décadas dadas las cambiantes demandas de abastecimiento de agua, protección contra las inundaciones, etc. Una tercera actividad es el planeamiento. Cómo están cambiando los ríos y corrientes en la medida que cambia el uso de las tierras, en que las cuencas son urbanizadas o las actividades forestales y agrícolas desarrollan. (En California, la minería hidráulica de oro fue prohibida en 1895 y los sedimentos provenientes de esta actividad aún están ingresando a la bahía de san francisco). DISEÑO, PLANEAMIENTO Y REQUERIMIENTOS OPERACIONALES DE DATA. Los requerimientos típicos de diseño son para un resumen estadístico o predicción de las características hidrológicas de un punto de una cuenca. Por tanto hay la necesidad de: Datos de frecuencia de avenidas Curvas de duración de flujo (tal vez estacional) Frecuencia de sequías o bajo caudal Curvas de capacidad de sedimentación Registros de flujos de largo plazo (estimados o registrados) El elemento unificador en lo anterior información de una semana o un año es de escaso valor. Si se construye un nuevo puente, se espera que sobreviva a las inundaciones o crecidas que tendrán lugar durante su vida de diseño, no solo a una inundación que pueda tener lugar ese año. El planeamiento de los requerimientos de data es de alguna manera similar, pero el éxito es la descripción del régimen hidrológico y las distribuciones o tendencias en dicho régimen. ¿Usará el desarrollo agrícola/aguas subterráneas

flujos variados? ¿Uso de acuíferos? ¿Intrusión de agua marina? Los requerimientos operacionales son bastante diferentes del diseño o planeamiento. La información es necesaria acerca del término cercano -- ¿qué cantidad de flujo entrará a un reservorio en la siguiente semana, mes o estación de verano? ¿Qué flujo pico se espera en un dique o estructura de derivación para aliviaderos de crecida al día siguiente? aquí la necesidad de información es para el futuro inmediato y tiende a ser específica -- o condicionada de acuerdo al estado de la cuenca. ACTIVIDADES BÁSICAS: COLECCIÓN DE DATA. Los registradores de Leopoldo-Stevens, miden el estado o condición en un pozo de disipación. Medidas de la velocidad de flujo con metros. Las curvas de calibración de la descarga. Cintas agujereadas de papel continuo. Pluviómetros. Medidores de cubo en boquilla. Cuencas de evaporación. Medidas de temperaturas max/min. Los cambios en los sensores son menos dramáticos que los cambios en los métodos de registro y los de procesamiento/almacenamiento de data seis meses de temperatura horaria en un paquete de cigarrillos muchos calibradores conectados a satélite. Ayudas en reparación de equipos. Sistemas en Camerún. Sistemas de ríos en serpentín. Cálculos y estimaciones hidrológicas Biswas describe la presa del Sadd el-Kafara Dam - 110 m. de longitud y 12 m. de alto, construida en 2750-1950 ac cerca a el Cairo, Egipto fue construida de piedra bruta, sin un aliviadero y parece ser que falló cuando se llenó la primera vez (no hay sedimentos en el área del reservorio). Biswas le da el crédito de los comienzos de la hidrología cuantitativa a Pierre Perrault origen de las fuentes o manantiales (publicado en parís en 1674) muestra que las aguas de lluvia y nieve son suficientes para hacer que las fuentes y ríos discurran perpetuamente. Fórmula racional Q= Cia Thomas James Mulvaney documento titulado "sobre el uso de los auto-registros de lluvia y aforos de avenidas al observar las relaciones de precipitación con las descargas de avenidas en una cuenca dada" institución de ingenieros civiles de Irlanda, febrero de 1851. Al final, un notable concepto en esta historia seleccionada de hidrología histórica, fue el hidrograma unitario. (La idea que una cantidad dada de escorrentía de una cuenca en un tiempo dado produciría, el mismo hidrograma de avenidas incluso si sucedieron en diferentes tormentas. además, si la cantidad de escorrentía se duplica, las ordenadas del hidrograma deberían duplicarse una asunción lineal). Actualmente hay una mezcla de tecnologías algunos muy nuevos e inteligentes métodos están siendo usados, y están probando ser efectivos y muchos métodos antiguos todavía están en uso (algunos métodos diseñados para las antiguas calculadoras mecánicas o reglas de cálculo se han transferido directamente a las computadoras). Describiré algunos proyectos, como el sistema de información de suministro de agua de la ciudad de Seattle, y el sistema de optimización y predicción climatológica para la hidroeléctrica del río Housatonic.

No obstante, hay un condado en el norte de san francisco en California que dice que su método oficial para el diseño de drenaje y planeamiento de control de avenidas es el método racional de 1851 usado en cuencas de cualquier tamaño para el diseño de reservorios de control de avenidas todo. Usaré un tiempo considerable esta semana en mis charlas para discutir cómo los métodos actuales podrían evolucionar en, o ser reemplazados por métodos futuros. Los desafíos en el análisis hidrológico son: Hacer lo mejor con los datos disponibles limitados. La mayoría de las corrientes pequeñas y ríos siempre estarán sin aforos. Hacer efectivo el uso de las habilidades ilimitadas de cálculo de programas de computadora. MÉTODOS FUTUROS Regresaré a la afirmación de las necesidades de información de Ray Linsley: "La ingeniería hidrológica está primeramente involucrada con tres características de flujo: los volúmenes mensuales y anuales disponibles para almacenamiento y uso, tasa de bajo flujo que restringen los usos de agua, y las inundaciones". La ingeniería hidrológica hasta la fecha ha sido una industria rural, donde los individuos (o firmas) trabajan independientemente, y cada estudio hidrológico es hecho a su manera. No veo razón porque los hidrólogos deban hacer estimados como el mencionado, en forma dividida. No hay razones técnicas para que lo siguiente no pueda ser hecho, para reunir la información necesaria mencionada anteriormente; 1.-Mostrar un mapa computarizado del Perú, mostrando ríos, corrientes y lagos, y magnificando la región de interés 2.-Seleccionar un lugar en una corriente o río 3.-Mostrar o imprimir el flujo continuo, frecuencia de inundaciones, curvas de duración de flujo, etc. Esta información puede estar disponible en cualquier punto, calibrada o sin calibrar para un esbozo de como se puede hacer esto, ver "estimaciones hidrológicas para ríos y corrientes sin información" (documento de conferencia). Puede parecer que si hubiera buena calidad de información hidrológica disponible en todo el Perú, o en los Estados Unidos, España o donde fuera, entonces los hidrólogos en ese país estarían todos desempleados. Esto no sucedería. Ellos serían empleados tendiendo a mejorar el sistema. Igualmente importante, ellos pasarían tiempo pensando acerca de los procesos hidrológicos y las necesidades de información de maneras no tradicionales y expandiendo la lista de información de Ray Linsley, que la sociedad espera de los hidrólogos no podemos hacer algo más con las computadoras que aquello que pudieron hacer los hidrólogos hace cincuenta años sin el uso de ellas? Por ejemplo, para inundaciones, tradicionalmente hemos estimado la frecuencia de inundaciones o lugar de las inundaciones en casi todo los estados unidos el plano de 100 años de inundaciones está ahora mapeado. Si usted compra una casa que está en el mapa de inundaciones de 100 años, tiene la opción de comprar un seguro de inundación.

Además para inundaciones. El servicio de predicción de corrientes edita advertencias de inundación donde se necesitan, así alguien que vive en un plano de inundación debe recibir una advertencia específica que el grado de inundación en las próximas horas o días excederá XXX metros estas predicciones están basadas en la observación de la precipitación pluvial y son de corto período. ¿Es esto (frecuencia de inundaciones a largo período y predicciones de inundaciones a corto plazo) todo lo que puede decirse acerca de las inundaciones? ¿Qué hay acerca del corto plazo o la frecuencia de inundación condicional? La frecuencia tradicional de inundaciones es por definición a "largo período": es "el flujo de avenida que se esperaría que ocurra en promedio, en uno o en cien años" tendrá un cambio de ocurrencia de 1% en cualquier año. ¿Cuál es el flujo pico que tendría un cambio de ocurrencia de 1% en un flujo en el siguiente mes? ¿Claramente no es lo mismo que el 1% de inundación a largo período o lo es? Si usted supo que el corto de la inundación fue 1%, usted podría querer incrementar la elevación de un dique provisorio, usar tierra entre el plano de inundación de manera diferente, u operar en forma diferente una cuenca de detención de inundación. ¿Qué flujo es más relevante: la avenida a largo período de 1%, o la inundación de 1% que usted podría ver en el siguiente mes? Un tópico relacionado, todavía sobre el tema de qué nuevas clases de información podría proveer los hidrólogos, es el corto término o información condicional sobre futuras escorrentías hacia los reservorios. Cuando digo que la frecuencia de avenidas condicionales o influjo de los reservorios son nuevos, esto no significa que nadie haya considerado antes estas ideas estas ideas vienen directamente de un conocimiento de la dinámica de las cuencas pero ellos no son parte de "la práctica standard de ingeniería". Recientemente he revisado documentos escritos en los años 30 por hidrólogos que estaban bien conscientes de la dinámica de las cuencas aún más, la dinámica de las cuencas es frecuentemente olvidada en los métodos hidrológicos. La dinámica de las cuencas es la variabilidad de tiempo de los procesos hidrológicos. Virtualmente todos los métodos hidrológicos que datan de antes de 1960 fueron desarrollados para minimizar los cálculos aritméticos dejar de lado o asumir la ausencia de dinámica de cuencas fue necesario antes de 1960 se daba poco valor a considerar la dinámica de cuencas (especialmente para el diseño) ya que la carga computacional de tratar con esto era demasiado grande. Cuando mucho de los métodos usados en análisis hidrológicos dejaron de lado la dinámica de las cuencas, se volvió más fácil creer que la dinámica de las cuencas no era importante. Cuando las limitaciones en la computación son (casi) inexistentes, la dinámica de las cuencas puede ser incluida el desarrollo de modelos de simulación continua para los procesos hidrológicos, como el "modelo de Stanford", fue un primer paso en esta dirección. El siguiente cuadro de necesidades de información compara la información hidrológica actual y la futura:

Información Actual Futura Volúmenes mensuales y anuales

Aforadores de flujo: análisis de correlación (estático)

Aforadores de flujo: simulación simulación hidrológica hidrológica incluyendo el efecto del cambio de uso de tierra

Volúmenes mensuales y anuales

Red de tiempo real: (dinámico)

Red en tiempo real: simulación hidrológica condicional (futuras alternativas)

Tasa de bajo flujo

Análisis: (estático)

Predicciones de duración deterministicas: Tasa de bajo flujo Simulación (dinámico) condicional hidrológica (alternativas futuras)

Inundaciones

Frecuencia de inundaciones

Frecuencia de inundaciones: de corto periodo de largo periodo

MÉTODOS FUTUROS (LOGÍSTICA) El análisis hidrológico es una especialidad. El procesamiento de textos es hecho en 100 m de computadoras, y el análisis hidrológico hecho por 2500 computadoras así que representamos 25 de 100,000 usuarios que vamos al archivo de un software de computación y pedimos una aplicación hidrológica. Por lo tanto, aunque es posible hacer montones de cosas interesantes y útiles en las computadoras en hidrología ¿cómo pueden ser estas cosas hechas, sin que cada hidrólogo esté escribiendo su propio código? VISIONES FUTURAS La así llamada era de la información tiene cerca de 30 años. En 30 años más, ¿qué será posible en recursos de agua? Usted será capaz de conseguir con una computadora manual, completa información estática de cualquier punto de cualquier río, corriente. Usted también podrá tener la posibilidad de conseguir el clima actual y futuro, flujos de avenida, niveles de los lagos, inundaciones a corto período y frecuencias de sequía, probabilidades de alcanzar futuras demandas de agua, probabilidades de futuros niveles de lagos producción de energía en hidroplantas. etc. en treinta años nuestros métodos actuales y redes de datos parecerán muy anticuados EMBALSES Y PRESAS La construcción de presas satisface diversos objetivos regula el flujo hídrico, compensando la abundancia de agua en algunas épocas del año con otras de escasas lluvias; al mismo tiempo permite controlar flujos excesivos en épocas excesivamente lluviosas o en zonas de lluvias torrenciales concentradas en pocos meses del año, como en la región de los monzones, y evitar avenidas e inundaciones; hacen habitables llanuras que antes no lo eran. Al capturar agua de escorrentía que de otro modo iría directamente al mar, se aumenta efectivamente la oferta de agua, el relativamente alto nivel de la presa con relación a la llanura permite regar por gravedad, y por cierto, las presas tienen un objetivo importante como generadoras de energía eléctrica. El sistema de presas más importante del mundo se encuentra en china, donde sólo en los últimos 30 años se han construido 70 000 presas y embalses; si bien en su mayor parte son presas relativamente pequeñas, su capacidad de almacenamiento supera los 300 kilómetros cúbicos si el ritmo de construcción continúa, otras 50 000 pequeñas presas se completarán antes de fin de siglo, agregando a la capacidad señalada otros 150 kilómetros cúbicos. China ha enfatizado la construcción de pequeñas presas para reducir costos de construcción y poder hacerlo con tecnologías relativamente sencillas que permiten la incorporación, en su construcción, de las poblaciones locales. La construcción de embalses y presas representa inversiones cuantiosas. a comienzos de los ochenta se calculaba que el costo para retener un kilómetro cúbico de agua mediante una presa era de 120 millones de dólares en esa misma época se calculaba que la renovación de los sistemas de riego

deteriorados o dañados, conjuntamente con sus canales de distribución, costaba 680 dólares por hectárea, y si se incorporaban los mecanismos para corregir los niveles de salinización, había que añadir 240 dólares por hectárea la FAO estimaba que la reconstrucción de un sistema de riego medio, incluyendo el sistema adecuado de drenaje, costaba a comienzos de los ochenta cerca de 3 800 dólares por hectárea, contra 8 000 dólares por hectárea que costaría un sistema nuevo basado en la construcción de una presa. La construcción de presas y embalses lleva aparejada, sin embargo, la pérdida neta de tierras, a menudo fértiles, que son inundadas por el lago artificial formado por la presa. Uno de los principales problemas de las presas y embalses es la sedimentación los sedimentos son recogidos por el flujo de agua en su recorrido por la cuenca y se mantienen en suspensión mientras el agua está en movimiento, pero tan pronto como el agua deja de fluir y se asienta en el lago artificial, los sedimentos se acumulan en el fondo si estos sedimentos no se remueven, la presa termina por asolvarse. hay soluciones para el asolvarse de presas: se puede elevar la presa, dragarla o construir una presa secundaria aguas arriba con el fin específico de capturar los sedimentos, pero todas éstas son soluciones caras. por otra parte, es preciso tener presente que la mayor parte de los sedimentos arrastrados y que se depositan en la presa, representan tierras erosionadas de la cuenca, es decir, tierra que se pierde por fenómenos de erosión de allí entonces que, parece obvio, la mejor manera de evitar asolvarse prematuro de presas y embalses es una práctica adecuada de suelos en la cuenca y el control de los procesos de deforestación, muchas veces originados por la propia construcción de la presa, y de la erosión. La década de 1970 presenció en América latina una fuerte actividad en construcción de embalses y presas, la mayoría para uso energético esa actividad disminuyó en los ochenta aun cuando la capacidad de embalse de las nuevas presas es considerablemente mayor estas actividades se concentraron en pocos países: Brasil y argentina concentran 62% y 19%, respectivamente, del total de la capacidad de presas y embalses construidos entre 1970 y 1984. El análisis de los sistemas de riego va inevitablemente asociado al de las grandes presas para uso tanto agrícola como energético el potencial hidroeléctrico de América latina es de 805 792 megawatts, que corresponde a 35% del total mundial; sin embargo, sólo se utiliza 9.6% de ese total. Este hecho, asociado al alza de los precios del petróleo, explica la tendencia típica de América latina en la expansión de presas. La expansión de presas ha resultado, en las últimas dos décadas, en un aumento considerable de disponibilidad de energía hidroeléctrica la capacidad instalada del potencial hidroenergético regional se incrementó a una tasa anual de 10.2% en los últimos años setenta y de 6.5% entre 1980 y 1987 el porcentaje de energía hidroeléctrica en relación con otras fuentes energéticas se incrementó de 53.9% en 1970 a 60.3% en 1987, al paso que el de energía eléctrica proveniente de plantas térmicas disminuye de 46.1% a 37.3% en el mismo periodo. La menor actividad en construcción de presas en América latina se explica por diversos factores: el monto de la inversión y el elevado costo, la situación

económica general de la región en la década, la mayor reticencia de los organismos internacionales a financiar estas obras en vista de la materialización de impactos ambientales negativos, que han motivado una fuerte presión de los grupos ambientalistas de todo el mundo. En México se calculaba en 1980 que la capacidad de almacenamiento de agua en presas y embalses era de 124 700 millones de metros cúbicos, de los cuales 95% correspondía a 59 presas de más de 100 millones de metros cúbicos de capacidad, estando el otro 5% repartido entre 1 250 embalses a lo largo del país del total almacenado, 33% se utiliza para regadío, en su mayor parte en el norte y centro del país, y 37% para la generación de energía hidroeléctrica, principalmente en el sur y el sureste; 15% se utiliza para el control de avenidas en épocas de lluvia, y 15% corresponde a capacidad muerta. Un fuerte desarrollo de construcción de presas y embalses se realizó en cuba entre 1960 y 1992, actualmente 1 400 embalses y micropresas permiten almacenar 9 600 millones de metros cúbicos, comparados con 48 millones de metros cúbicos en 1959; paliando uno de los problemas importantes de la isla: la escasez de agua, tanto para riego como para uso humano. Un problema que enfrentan los embalses y presas de la región es el del acortamiento de su vida útil, fenómeno por lo demás común a la mayoría de las presas del mundo, en especial aquellas construidas en regiones semiáridas o tropicales. La reducción de la vida útil es causada por la acelerada erosión de las cuencas de captación, con lo cual las presas tienden a colmatarse por acumulación de sedimentos a tasas muy superiores a las previstas. El problema es particularmente serio en América central, donde los ríos son relativamente cortos y los emplazamientos posibles para los embalses, escasos en estos casos la construcción de presas ha ido asociada a fuertes procesos de deforestación y posterior erosión en Guatemala la central hidroeléctrica de pueblo viejo Quixal enfrenta el riesgo de un próximo asolvarse, con lo cual dejaría de generar energía para siempre en Guatemala, el río Montagua ha visto reducida su capacidad de carga en 50% entre 1960 y 1980 debido al fuerte proceso de sedimentación en su cauce la sedimentación de los lagos Gatun y Alajuela, que proveen energía y permiten operar al canal de Panamá, es otros de los casos graves resultante de la creciente sedimentación de las presas al cumplir diez años, la presa de achicaya, en Colombia, estaba en tres cuartas partes de su capacidad ocupada con lodo del proceso de erosión.18 los embalses y presas mexicanos recibían, en 1988, alrededor de 166 millones de toneladas de sedimentos originados por los fenómenos de erosión que afectan al país. Al margen de los impactos ecológicos, los efectos económicos son también muy serios; así, por ejemplo, se ha calculado que a causa de la sedimentación las pérdidas en la producción de energía hidroeléctrica de una sola planta de costa rica oscilan entre 133 millones y 274 millones de dólares al año. En México encontramos varias técnicas e instrumentos hidráulicos que podrían ser originarios del viejo mundo o que se encuentran también en el viejo mundo: el "Shaduf", llamado en México bimbalete o galería filtrante; todavía en uso y existen galerías en construcción las norias, ya no se encuentran en uso, pero dejaron su marca en el norte de México donde actualmente llaman a los pozos

"norias" el entarquinamiento en cajas de agua parece corresponder a una técnica también encontrada en las islas canarias, allá llamadas "gavias". Sabemos muy poco por no decir nada sobre la introducción, en lo que ahora es México, de técnicas e instrumentos hidráulicos a partir del contacto, salvo probablemente la más obvia: el arco, que permite sortear barrancas. En el período prehispánico no se conocía el arco y el problema de sortear barrancas se solucionó por ejemplo con rellenos de piedra y tierra y con "canoas" troncos de árbol ahuecados. La propuesta de sesión de Tomás Glick nos resultó muy sugerente dado que llevábamos algún tiempo discutiendo sobre las evidencias de origen prehispánico o colonial del entarquinamiento en cajas de agua asunto que aún no resolvemos a entera satisfacción. La convocatoria de sesión nos impulsó a una búsqueda de paralelismos con el viejo mundo y en ampliar los estudios de caso sobre esta técnica en México. Adicionalmente y para fines de sugerir que el paralelismo no es excepcional decidimos incorporar al tratamiento de otras técnicas e instrumentos: la galería filtrante. ENTARQUINAMIENTO. En México existe una técnica para la utilización de aguas de crecida, también llamadas torrenciales, de avenida o broncas que se presentan con la estación de lluvias de junio a agosto, y consiste en canalizar las aguas torrenciales a depósitos artificiales llamados "cajas de agua", "bordos", "cuadros de agua", "trincheras”, "muros" entre otros la función principal de estos depósitos parece ser la de capturar el agua para dotar de humedad y fertilidad al suelo. También parece tener ventajas en cuanto al control de ciertas malezas y nematodos. Igualmente ventajoso es que evita la salinización del suelo. Otros efectos no estudiados es la creación de una ecología particular a donde llegan patos salvajes y proliferan peces, la recarga de acuíferos por la infiltración del agua y, finalmente, el control de avenidas. Esta técnica se utilizó típicamente para cultivos de invierno como el trigo, la lenteja y el algodón, pero en las últimas décadas se ha refuncionalizado para el cultivo de hortalizas y fresa. Es conocida en México de distintas maneras, la más común es la de entarquinar pero se le reconoce como enlagunar, anegar, enlamar y también, de manera errónea por las nuevas generaciones de agrónomos, como riego por inundación. A pesar de que los documentos de archivo lo mencionan y prácticamente lo describen; a pesar del señalamiento hecho por los distintos viajeros que recorrieron las regiones cerealeras del país; a pesar de su continuo uso hasta nuestros días, la práctica del entarquinamiento parece haber sido olvidada por técnicos y científicos sociales como el método de riego que facilitó el aprovechamiento de las aguas torrenciales en una amplia zona del país. También parecen olvidar que gracias al uso de las cajas de agua fue posible el crecimiento sostenido de la frontera agrícola de riego entre los siglos XVIII al XX más allá de la antigua frontera mesoamericana. Hoy en día, el entarquinamiento y las cajas de agua son considerados como un método tradicional de riego que sólo provoca el desperdicio de agua a través de la evaporación y la infiltración.

Tratar de entender lo que es el entarquinamiento ha sido un poco complicado y encontrar paralelismos con el viejo mundo dificulta más la investigación los textos y estudios consultados son parcos en su explicación y carecen de buenas imágenes de apoyo además, debemos considerar las diferencias entre África, Europa y América y, dentro de esta última, las distintas formas que se han documentado para México o los estados unidos. Por lo tanto, nuestra estrategia ha consistido en partir de un estudio de caso a profundidad que nos aportó una descripción de la técnica y nos permitió la búsqueda de otros casos históricos y actuales del uso del entarquinamiento con cajas de agua en México. Un segundo punto ha sido la búsqueda de técnicas similares reportadas para el viejo mundo a partir de la consulta de diccionarios, manuales de agricultura decimonónica y consulta directa a investigadores europeos. en esta parte del proceso no siempre hemos coincidido en si la técnica descrita es equivalente o no al entarquinamiento en cajas de agua; en parte debido a que tomamos o desechamos ciertos rasgos como definitorios de la técnica o a que la técnica con la que estamos tratando de comparar no siempre está claramente descrita. Finalmente hicimos un ensayo de buscar en el catálogo del archivo histórico del agua en la ciudad de México, las menciones de "entarquinamiento", suponiendo que en México la palabra corresponde a una técnica uniforme en este catálogo ubicamos una multitud de lugares donde se reporta entarquinamiento; las menciones corresponden a la primera mitad del siglo XX, pero es posible que la información contenida en los expedientes nos remita hacia atrás. ¿QUÉ ES "UNA CAJA DE AGUA"? De acuerdo a la investigación en archivos, los recorridos de campo y las descripciones proporcionadas por los pocos estudios disponibles Eling y Sánchez han definido a las cajas como. A esta caracterización debemos agregar otros aspectos técnicos que nos ayudan entender mejor el funcionamiento de las cajas y la práctica del entarquinamiento en la cuenca del río Lerma, que es la región donde se han documentado las cajas más antiguas (siglo XVIII) al respecto, agrega que las cajas de agua cuentan con dos clases de obra de regulación: las que regulan la entrada de agua y las que arreglan la dotación, conducción y desalojo del líquido con respecto a las primeras, es común encontrar presas de derivación construidas sobre el cauce del río, canales abiertos directamente sobre las márgenes de corrientes superficiales o una combinación de presas y canales que pueden llegar a tener varios kilómetros de longitud. En los tres casos las obras sirven para aminorar la presión hidráulica y evitar la erosión de los campos de cultivo sin embargo, el funcionamiento de este tipo de entarquinamiento no se puede entender sin considerar la red de canales secundarios, compuertas y bordos que arreglan la dotación, conducción y desalojo del agua torrencial. La cuenca del Lerma también parece haber concentrado de manera importante la utilización de las cajas de agua esta información se desprende de los datos proporcionados por el archivo histórico del agua y puestos sobre un mapa de México sin embargo, otras regiones más al norte como la comarca lagunera,

caracterizada por el cultivo del algodón que tuvo una enorme importancia en la economía del país durante la segunda mitad del siglo XIX y particularmente en el siglo XX, también se distingue por la práctica del entarquinamiento. Estas cajas casi siempre se construyen en series o conjuntos pero al hacerlo las condiciones topográficas obligan a que su distribución sólo puede hacerse en forma escalonada o tándem. La función de los muros, diques o bordos es la de retener agua y suelo para crear una superficie de cultivo una vez que el agua se haya infiltrado y evaporado, y depositado el suelo enriquecido con materia orgánica... el agua y limo que llena la caja superior se derrama por encima de la corona o parte alta del atajadizo y pasa a la caja siguiente tantas veces como depósitos se hayan construidos. Por lo tanto, el bordo en este tipo de cajas es la principal y casi única obra hidráulica que se construye. Un segundo esquema que denominaremos de ladera se desprende también del aprovechamiento de los arroyos y cañadas pero además del bordo que retiene el agua cuenta con un otras obras principales: un canal de conducción, depósitos construidos en las laderas y valles y compuertas de acceso y desagüe en este caso los bordos transversales a la corriente son utilizados como presas de derivación ya que la superficie de cultivo es distinta a la de captación de agua. Por esta razón los canales de conducción, las cajas (también formadas por bordos) y las compuertas constituyen elementos estructurales del sistema esta forma de aprovechar el agua de lluvia permite incrementar sustancialmente la superficie de cultivo a través de la creación de más cajas con mayor superficie, lo que redunda en el incremento de la altura de los bordos propios de las cajas. En el tercer esquema se prescinde de las presas de derivación y en su lugar se abren boca-tomas directamente sobre la corriente de agua en algunos casos esto implica reforzar las embocaduras de los canales para evitar que las avenidas erosionen su entrada. La distribución del agua en las cajas se hace derivando el líquido por los canales de manera que cada depósito sea llenado de manera independiente. En el cuarto y último esquema que denominaremos de caja recibidora, también contamos con presas de derivación, canales principales, compuertas y cajas de agua sin embargo, a diferencia del tercero la distribución del agua se hace a partir de una caja principal que recibe el nombre de caja recibidora que es un gran depósito y que tiene una o más compuertas de acceso y desalojo de agua. Por su ubicación en la parte más alta del terreno y más cercana a la acequia principal, estas cajas reciben primero las aguas, las almacena hasta que alcanzan cierta altura para después distribuirlas hacia otras cajas. Hasta hace un par de años, la mayor parte de los estudios sobre el manejo de agua torrencial en México se circunscribió a las regiones indígenas esta razón explica el hecho de que el uso de las cajas de agua está más documentado aunque con problemas conceptuales. Por lo mismo, en el equipo de trabajo hemos considerado presentar otros casos que tienen la particularidad de que las cajas están construidas en valles y antiguas ciénegas del centro y norte del país. Se trata de cajas cuya antigüedad nos remontan cuando mucho al siglo XVIII. Los casos aquí referidos, junto con los prehispánicos, nos permitirán conjuntar la parte americana de la práctica del entarquinamiento para proceder a establecer una comparación con el viejo mundo.

LAS CAJAS DE AGUA EN EL VALLE DE CELAYA. El valle de Celaya en Guanajuato, es la zona de la cuenca del Lerma donde se ha registrado documentalmente las cajas más antiguas. Gráficamente el primer registro localizado data de 1806 y corresponde a un plano mandado elaborar por las autoridades virreinales para ver los efectos de las inundaciones en la ciudad de Celaya por motivo del funcionamiento de las cajas de agua. Sin embargo, Martín Sánchez plantea que la construcción sistemática de las obras para el aprovechamiento de las aguas torrenciales a partir de cajas de agua se inicia a finales del siglo XVII y principios del XVIII y tienen que ver con el incremento en la demanda regional de cereales. Los recorridos de campo realizados hasta ahora nos muestran que en la zona funcionaron varios esquemas de cajas de agua: el esquema de tándem localizado en las estribaciones serranas que circundan el valle por la parte noroeste, el esquema de ladera también ubicado en las inmediaciones al valle pero por la parte noreste y el de caja recibidora ubicado en toda la parte plana del territorio. Las cajas en tándem se localizan en el municipio de Juventino Rosas. En esta parte no corre ningún río pero de la sierra de los codornices bajan unos caudales que forman arroyos estaciónales que descienden a la parte plana del valle de Celaya ubicado a una altura de 1750 msnm. durante el periodo colonial y el siglo XIX fueron construidas las cajas de Montuoso, Lomo de toro, Jaralillo, Guadalupe, el Sáuz, pasamano, la presa, san Nicolás, san Juan y la segunda, mismas que estuvieron en funcionamiento hasta años recientes. Los bordos de las seis primeras cajas fueron construidos a base de tierra o una combinación de tierra y piedra sobre el cauce de los arroyos y alcanzan una altura de poco más de diez metros por varios cientos de longitud en la presa, san Nicolás, San Juan y la segunda el bordo es de tierra y va aumentando su altura conforme crece la pendiente hasta alcanzar de 3 a 5 metros en su parte más alta sin embargo, no son el único ejemplo de cajas de agua en la región. Ya entrando en el valle, la bordería de un complejo sistema de riego se destacaba hasta mediados del siglo XX. Las evidencias más palpables de cajas de ladera han sido localizadas a inmediaciones del pueblo indígena de san Juan de la Vega, al norte de la ciudad de Celaya. Nos referimos concretamente a un conjunto de grandes cajas construidas a finales del siglo XVIII por los propietarios de la hacienda de Guadalupe en el año de 1784 la corona concedió merced real para aprovechar los remanentes del río de la laja y las filtraciones y derrames de una presa denominada de labradores. Pensada originalmente para irrigar las tierras de la hacienda de Guadalupe, la final, las aguas que ahí se derivaron fueron divididas en dos partes por la margen izquierda partía el canal de Guadalupe o Sanabria cuyo origen era una compuerta de libre admisión y de forma rectangular terminada por un arco de círculo que tenía 1.75 m. de ancho y 2.48 de altura máxima con una longitud aproximada de 10 kilómetros, el canal de Guadalupe servía de división entre las labores de riego y las de temporal de las haciendas de Guadalupe y Jáuregui. En su trayectoria alcanzaba a derivar agua para llenar 29 cajas de agua.

El sistema de cajas recibidoras también dependía para su llenado de la excavación de canales principales que derivaban el agua desde el río de la laja hasta los campos de cultivo los hacendados que poseían tierras en el valle y con pendientes menores de 2 % usaban las cajas recibidoras para distribuir, a partir de este primer almacenamiento, el agua para llenar el resto de los depósitos. Dada su función de recibidora y distribuidora, estas cajas podían alcanzar más de 100 ha. De tierra de cultivo y contar con bordos que pasaban los tres metros de altura en su parte más alta. Un elemento fundamental para el entarquinamiento en Celaya era la distinción de las aguas que podían ser de utilidad para el llenado de las cajas en virtud del volumen en materia orgánica que acarreaban las corrientes. Para el caso que nos ocupa, si las lluvias se concentraban en el valle y partes inmediatas de la serranía circundante, las aguas no se utilizaban para el entarquinamiento. En cambio si el agua de lluvia venía de las partes altas de la sierra de Guanajuato, entonces se abrían las compuertas de las acequias principales de acuerdo a un ciclo de tandas. Esta era la razón por la cual los agricultores del valle sólo hacían uso de 4 o 8 avenidas con duración hasta de una semana. El agua derivada por los canales era depositada en la superficie de cultivo siguiendo una secuencia determinada por la distribución de las cajas. Según el testimonio del agrónomo alemán Karl Kaerger y diversos expedientes del archivo histórico del agua (Kaerger, 1900), las cajas podían estar ocupadas desde el mes de junio hasta septiembre dependiendo del buen o mal temporal de lluvias. Parte del agua depositada se consumía por filtración y evaporación la restante era evacuada siguiendo una secuencia que facilitaba la conservación de la humedad y la siembra de semilla los cultivos practicados eran de invierno y se concentraban en el trigo o garbanzo dependiendo de la zona de entarquinamiento. Durante el tiempo de las haciendas se conservaba una caja llena de agua hasta fines de diciembre para garantizar uno o dos riegos de apoyo. El año de 1900 el agrónomo alemán Karl Kaerger visitó el valle de Celaya y dejó el siguiente testimonio de su funcionamiento: En el distrito de Celaya del estado de Guanajuato se ha logrado en forma artificial lo que la naturaleza misma ofrece en las lagunas secas de Jalisco existen en este distrito grandes extensiones de terreno cuya superficie oscila entre 5 y 50 hectáreas estas fueron transformadas en estanques artificiales mediante la construcción de bordos elevados, de 2 metros de altura y del mismo ancho hasta la parte superior en el caso de los terrenos más grandes, hacia donde se conduce el agua de riego derivada de un río durante su crecimiento de época de lluvia el agua se conserva en este lugar durante 4 meses, de junio hasta septiembre. Después de que se haya asentado todo el contenido de lodo, el agua se deriva a los canales de riego a través de compuertas. Estos terrenos así abonados y suavizados se siembran con trigo, que debe ser irrigado artificialmente otra vez en el invierno. Otro testimonio de la época habla de la alternancia de cultivos entre el trigo y maíz es decir que las cajas que un año eran sembradas con trigo, al siguiente lo

hacían con maíz. Después de este cultivo de descanso seguían dos períodos de trigo. Esta alternancia unida a los beneficios del entarquinamiento evitaba la invasión de hierbas perjudiciales como la mostaza, el nabo silvestre, la colecilla y otras.9 también ocurría que poco tiempo después de la cosecha se dejara crecer una hierba llamada "gamalote", que se aprovechaba como pasto para ganado. El tamaño de las cajas de agua en el bajío guanajuatense fue variado las cajas más pequeñas sólo cubrían una superficie menor a las 5 hectáreas, mientras que las de mayor dimensión, comúnmente denominadas "recibidoras" por ser las primeras en recibir el agua, iban de las 30 a las 150 hectáreas. Esto significaba la necesidad de construir bordos de tierra de sección trapezoidal de varios metros de altura y de ancho, en ocasiones, el talud interno del bordo era recubierto con piedras para evitar la destrucción del mismo. Como consecuencia del reparto agrario del siglo XX el uso de las cajas de agua fue decayendo en un principio, los problemas con la cantidad de agua adjudicada a los ejidatarios y las diferencias internas impactaron el funcionamiento de las cajas posteriormente, las obras de gran irrigación materializadas en la construcción de la presa Solís (1946) para controlar las aguas del río Lerma, e Ignacio Allende (1970) para represar las aguas del río de la Laja, terminaron por definir el uso de las cajas de agua en el valle de Celaya. Sin embargo, las cajas de Guanajuato no fueron los depósitos más grandes localizados hasta ahora. En la ciénega de Chapala, por ejemplo, también durante el periodo de la hacienda, el entarquinamiento a partir del uso de las cajas de agua fue una práctica recurrente. La hacienda conocida como la luz entarquinaba de 700 a 800 hectáreas en 14 cajas la más pequeña de todas tenía una superficie de 61.16.00 ha. Mientras que la mayor alcanzaba a cubrir las 293.90.00 has. Debido a sus dimensiones, el tamaño de los bordos de tierra que las rodeaban tenían una altura que variaba entre los 2 y 2.5 mts. Sobre el nivel del suelo la hacienda vecina de la esta tenía 15 cajas de varias decenas de hectáreas cada una. LAS CAJAS DE AGUA EN LA COMARCA LAGUNERA. La comarca Lagunera se considera una región geográfica y económica que comprende aproximadamente 600,000 hectáreas de llanura que por la calidad y las características de sus tierras, por su clima y condiciones hidrográficas, son propicias para los cultivos de algodón y trigo, y susceptibles de producir alfalfa y vid en gran escala se localiza entre los estados de Coahuila y Durango. Recibe las aguas de los ríos Nazas y Aguanaval el primero nace en las sierra de Durango y recorre más de 300 kilómetros hasta su desembocadura en la laguna de Mayrán. Por su parte el río Aguanaval nace en la sierra de Abrego, en el municipio de fresnillo, Zacatecas y después de haber recorrido 475 kilómetros aproximadamente, y pasado por los estados de Zacatecas, Durango y Coahuila, termina en la laguna de Viseca...

Tanto el Nazas como el Aguanaval son corrientes de carácter torrencial, con dos épocas definidas: la del estiaje, durante la cual el cauce del río permanece seco o arrastrando cantidades no significativas de agua, y la de las grandes avenidas o crecientes, que coincide con el período de lluvias, durante el cual descienden grandes cantidades de agua bronca en una o en varias veces sucesivas para ilustrar la magnitud de las fluctuaciones de las aguas broncas, en la revisión hecha por la liga de agrónomos socialistas durante 20 años, encontraron que estas van desde los 177 millones m3 en 1929, hasta los 3, 157 millones m3 en 1919. Para el año de 1938, el banco ejidal calculó una superficie de 86, 082 hectáreas regadas con las aguas broncas, de las cuales 3,161 hectáreas utilizaron avenidas del rió Aguanaval. estas avenidas se caracterizaban por ser intermitentes, se presentaban como descargas, duraban de uno a varios días, al iniciar acarreaban poco agua, la cual se iba incrementando hasta que el caudal alcanzaba el punto máximo, que era el que determinaba la intensidad de la creciente, en junio y julio el caudal de aguas broncas tendían a descender, luego aumentaba nuevamente el volumen hasta alcanzar sus máximos en agosto y septiembre existieron años donde el volumen de las aguas broncas fue tal que alcanzó los 4,000 m3/seg para luego disminuir nuevamente en los meses de octubre y posteriores. Con el objeto de aprovechar las aguas torrenciales del río, los regantes han delimitado la superficie de cultivo con bordos de tierra de uno a dos metros de altura, con los cuales forman compartimentos de extensión superficial variable, de manera "que dichos cuadros quedan convertidos en verdaderas cajas de agua". Sin embargo, a la operación de llenado y vaciado de las cajas se le llama "anegar" y a las superficies "tierras anegadas": Al sobrevenir la creciente del río, el agua es conducida por los canales a los cuadros, inundándolos hasta lograr láminas de 0.70 a 1 metro de altura, durante un período de veinte a veinticinco días, y se vacían a otros cuadros hasta que son totalmente absorbidas por el suelo. Durante el periodo de la hacienda y buena parte del siglo XX, las cajas fueron cultivadas predominantemente con trigo y algodón con relación al trigo, la siembra se llevaba a cabo generalmente en noviembre y diciembre, de tal manera que la germinación así como su crecimiento, era posible gracias al aprovechamiento de la humedad lograda con los aniegos, mientras que las operaciones de corte y trilla se efectuaban en los meses de mayo y junio. respecto al algodón, la siembra se llevaba a cabo entre el período comprendido de mediados de febrero hasta mediados de abril (ver cuadro), mientras que la cosecha se llevaba a cabo durante agosto, septiembre y octubre. Como se puede observar en el cuadro, el período mas intenso de la pizca de algodón se presenta en el mes de septiembre, justo cuando coincide con el máximo punto de frecuencias de las avenidas de las aguas broncas, lo cual obligaba a contratar un mayor número de jornaleros en la cosecha ya que se corría el riesgo de no aprovechar la avenidas de aguas broncas del nuevo ciclo agrícola por encontrarse el algodón en pie.

Como en el valle de Celaya y la ciénega de Chapala, el proceso del reparto agrario cardenista a partir de 1936, así como por la creación de presas de almacenamiento y derivación en la cuenca alta del Nazas para controlar y regular las avenidas en la parte norte de la comarca Lagunera, afectaron negativamente el funcionamiento de las cajas de agua, tendiendo a desaparecer hacia mediados de los años sesenta sin embargo, en la parte sur de la comarca, donde las tierras son regadas por el río Aguanaval, el manejo de las aguas broncas por parte de los regantes continua hasta la fecha. De acuerdo con el testimonio, las cajas de agua del Aguanaval, que ellos denominan como bordos de las parcelas, son utilizados actualmente para la siembra de cártamo, espiga, sorgo forrajero, fríjol o maíz: RIEGOS POR SUMERSIÓN O INUNDACIÓN. Utilizado para el aprovechamiento del fango que acarrea el agua turbia y el combate de ratas y topos, el riego por sumersión consiste en cubrir una extensión de suelo con una capa de agua más o menos alta que queda depositada durante un tiempo, pudiéndose repetir la operación. El material consultado nos informa que para que se produzca el efecto de inundación, se impone la construcción de bordos o diques para la retención del agua y de acequias alimentadoras y obras de desagüe. Una condición necesaria para el riego por sumersión es el hecho de que el terreno no debe tener más de 2% de pendiente. Por lo mismo, los diques que circunscriben los campos tienen una altura de 0.15 a 0.30 m. En cuanto a sus variantes, los autores que las explican difieren en el enfoque para su clasificación. Vicuña y Serrano, al considerar fundamentalmente el tipo de suelo sujeto a irrigar, distinguen dos variantes: la sumersión de terrenos casi horizontales y la sumersión de terrenos inclinados por el contrario, Risler y Wery también toman en cuenta el tipo de suelo pero le dan un peso específico al tipo de agua y clasifican al método en tres variantes: sumersión natural, sumersión artificial simple y sumersión artificial con flujo continuo. De particular interés para nuestros propósitos es la descripción que hacen Risler y Wery de la sumersión artificial simple en virtud de la existencia de compartimentos formados a partir de bordos o diques no mayores de 0.25 m de altura, lo que supone compartimentos de 10 a 30 áreas y pendientes menores al 2 %. En pocas palabras, en el riego por sumersión a partir de compartimentos es posible distinguir tres componentes físicos principales: un dique o bordo que sirve para retener el agua, un canal de alimentación que también cumple las funciones de drenaje. Finalmente una compuerta en cada extremidad de la acequia que sirve para regular el llenado y vaciado de los depósitos. Con relación a las ventajas de la sumersión artificial simple se insiste en el enriquecimiento de los suelos, la simplicidad, el combate a ciertas plagas y la posibilidad de transformar suelos pedregosos. En cuanto a sus desventajas, se habla de la imposibilidad de aplicarse cuando la planta ha germinado, la falta de oxigenación de la tierra si el agua dura mucho tiempo estancada y la inconveniencia de su aplicación para el cultivo de leguminosas. (Risler y Wery, 1909:255) sin embargo, es posible continuar usando los limos arrastrados por las corrientes hasta que el estado de los cultivos lo permita. Esta técnica se conoce como limonage y es un procedimiento más gradual de mejoramiento de

los suelos en el caso particular del limonage, la técnica se vincula con los métodos de riego mientras que el colmatage, como lo veremos enseguida, es un procedimiento para la desecación que utiliza la retención del sedimento en grandes cantidades. EL COLMATAGE. Viene de la palabra italiana colmare, combler y es una técnica usada durante siglos en varias regiones de Europa como método de desecamiento de pantanos. El colmatage consiste en elevar el terreno a partir del uso del suelo aluvial que es arrastrado por las corrientes torrenciales y depositado en compartimentos construidos ex profeso la operación principal consiste en hacer llegar lentamente el agua turbia sobre un terreno dividido en depósitos con el fin de elevar su superficie con la materia orgánica que acarrea el agua, formando un terreno apto para el cultivo esta operación se repite durante varios años hasta alcanzar la altura deseada. Las descripciones encontradas coinciden en definir los elementos estructurales del colmatage en principio una toma de agua abierta sobre el curso natural del río o de un canal. Es importante que el umbral de la toma esté ubicada bastante bajo para que sea convenientemente alimentada, incluso cuando las aguas del río tienen una altura media un segundo elemento estructural son los canales de alimentación que se desprenden de las tomas de agua, con la pendiente necesaria para una rápida conducción de los limos. Sin embargo, una pendiente excesiva provocará la erosión del fondo del canal. En extensiones grandes, cada canal de alimentación se bifurca en distintos brazos hasta formar una red semejante a la de los canales de riego. Después están los depósitos amurallados, es decir, que la superficie a colmatar se divide en depósitos separados por diques lo suficientemente gruesos como para resistir la presión hidráulica. Estos diques son de tierra y varían de acuerdo con la superficie a rodear por ejemplo, para una superficie a colmar de 2.30.00 has, es necesario un dique de 1.50 m de corona y una altura de 0.50 m. sobre el terreno como se muestra en la ilustración. Finalmente están los canales de cintura que sirven para conducir las aguas filtradas y las aguas esclarecidas que pasan de un depósito a otro. Como hemos podido observar, además de la construcción de canales alimentadores, bordos para la formación de depósitos, compuertas y canales secundarios, las técnicas de sumersión y colmatage nos remiten a espacios con pendientes mínimas e incluso cenagosas y no representan la totalidad de ejemplos de uso de aguas torrenciales en el viejo mundo. Para ampliar nuestro inventario es necesario atender a las técnicas que se usan en regiones áridas y semiáridas y que también emplean depósitos artificiales. Consideraciones finales Un primer punto que marca coincidencias y diferencias es el tipo de cultivo que se siembra en las cajas. En el caso de las mexicanas y concretamente de las abajeñas y de la comarca lagunera, el trigo fue el principal cultivo. Empero, también está presente el maíz e incluso algunos pastos para el ganado.

Un segundo punto a destacar es la existencia de redes hidráulicas compuestas de presas de derivación, acequias principales y secundarias y, por supuesto de bordos para el almacenamiento. Pero, haciendo a un lado el caso egipcio, las cajas de agua mexicanas cuentan con bordos mucho más altos, anchos y largos que los depósitos europeos, lo que trae como consecuencia que las cajas puedan cubrir una mayor superficie de tierra cultivable individualmente. Esto nos lleva a ver que las láminas de agua son también mayores para el caso mexicano. En tercer lugar, la práctica del entarquinamiento significa dejar almacenadas temporalmente las aguas torrenciales para permitir que la materia orgánica que las acompaña se deposite en la superficie del depósito la diferencia radica en el tiempo que permanece almacenada el agua, siendo de dos a tres semanas para el caso europeo, y hasta de dos a tres meses para el mexicano. Finalmente, es importante marcar una gran diferencia que tiene que ver con el objeto mismo de la técnica. Mientras que en Europa el entarquinamiento y el colmatage están ligados al saneamiento de terrenos cenagosos, en México refiere principalmente a una técnica de riego. Presas rompepicos en el río Sta. Catarina Monterrey Nuevo León” El volumen de agua que transporta una corriente natural es muy variable en cantidad y tiempo, a causa de diferentes factores como son: principalmente la precipitación, la topografía que forma el cauce, la pendiente de la corriente, la cuenca en que se encuentra dependiendo de sus características como: forma, área, pendiente, elevación, cobertura vegetal y drenaje. Dentro de una cuenca se puede encontrar una corriente principal y sus aportadores, de los cuales se observa que muchas veces el caudal que transportan rebasa los niveles naturales del cauce y las aguas invaden las tierras adyacentes. Podemos decir que los escurrimientos, producto de las precipitaciones, son los principales factores que producen los desbordamientos e inundaciones, sumado a la reducción de la capacidad del cauce producto del arrastre de sedimentos que se registra dentro de una cuenca, ya sea que esta tenga áreas urbanas, rurales, zonas de cultivo y/o pastoreo. Los daños producidos por el agua de un río al desbordarse, pueden consistir en: Pérdida de vidas humanas. Pérdidas de ganado y animales en general. Pérdida de suelo agrícola por erosión. Destrucción de cosechas aún no levantadas. Destrucción de casas y construcciones urbanas. Interrupción y/o destrucción de vías de comunicación. Interrupción de servicios eléctricos, agua potable y drenaje, etc. Propagación de enfermedades. Y otros.

Para tratar de dar solución a la problemática presentada se pueden clasificar dos tipos de acciones que tienden a disminuir las posibles áreas de inundación y por tanto los daños que se produzcan: 1) .Aquellas que no interfieren con los escurrimientos de un río, ni lo modifican; pero permiten avisar con tiempo a los moradores de las zonas afectadas para evitar la pérdida de vidas humanas, de animales y reducir las pérdidas materiales. Estas acciones son conocidas como planes de evacuación. 2) .Aquellas que interfieren directamente con los escurrimientos de los ríos ya sea almacenándolos, desviándolos o evitando que pasen por determinados lugares. Dentro de estas últimas se pueden construir “obras de protección” y “obras de control” como las siguientes: Bordos perimetrales a poblaciones o construcciones de importancia. Bordos longitudinales a lo largo de una o ambas márgenes del río. Desvíos permanentes o cauces de alivio. Desvíos temporales a lagunas o zonas bajas adyacentes al río. Rectificaciones o corte de meandros o dragados. Presas de almacenamiento. Presas rompepicos. Para cada situación en particular se puede emplear alguna de estas obras para tratar de resolver el problema de inundación. Los bordos perimetrales sólo se utilizan en poblaciones pequeñas que se desarrollan en una zona de planicie y se ven amenazadas por inundaciones. El utilizar bordos longitudinales a lo largo y en la orilla de una o ambas márgenes de un río, modifica las condiciones de escurrimiento en las épocas de avenidas, incrementándose el área hidráulica y con ello la capacidad de conducción del cauce. En cuanto a los desvíos, esta solución consiste en cambiar la dirección de todo o un cierto volumen de agua del cauce principal ya sea por medio de un canal, túnel u obstáculos que canalicen el agua hacia lagunas o zonas bajas. Las presas de almacenamiento constituyen en sí la forma más adecuada para reducir las inundaciones, pero es la menos económica. Estas, permiten almacenar agua y después extraerla de acuerdo con las necesidades de riego o seguridad de las poblaciones ubicadas aguas abajo. A diferencia de las presas de almacenamiento, las presas rompepicos se proyectan para retener parte del caudal producido cuando se presenta una avenida, permitiendo el paso de determinado gasto que es capaz de conducir la corriente aguas abajo de la obra, permitiendo con ello que la capacidad hidráulica de ésta no sea excedida, brindando seguridad a la posible zona inundable y un adecuado desarrollo de la misma. Con lo anterior, se observa la importancia de las obras hidráulicas, que proporcionan beneficios múltiples y muchas veces se derivan de alguna necesidad del ser humano, como es el caso del presente trabajo, en el cual, se realiza el diseño hidráulico de dos presas rompepicos, basadas en un estudio hidrológico, que formarán parte del “proyecto integral de obras de protección contra inundaciones en el área urbana de Monterrey, en el estado de Nuevo León”.

El estado de Nuevo León es parte de la región norte del país se caracteriza por tener un clima seco en la mayor parte del año; sin embargo la ciudad de Monterrey ha sufrido graves y penosas inundaciones ocurridas en los años de 1903, 1909, 1933 y 1938. Lo anterior marcó la pauta para iniciar estudios de control de avenidas en el río Santa Catarina aguas arriba del área urbana de Monterrey, con el objeto de disminuir las inundaciones provocadas por la ocurrencia de dichas avenidas. La extinta secretaría de recursos hidráulicos, en el año de 1969, llevó a cabo un proyecto de encauzamiento del río, dentro del tramo de la ciudad de Monterrey; posteriormente, la recientemente extinta secretaría de agricultura y recursos hidráulicos efectuó una adecuación del proyecto en el año de 1979, mismo que fue entregado al municipio para su ejecución este proyecto consistió básicamente en disponer de una sección hidráulica suficiente para transitar una avenida de 4800 m3/s, la cual consistía en una sección trapecial con una base variable de 120 a 160 mts. De ancho, altura máxima de 6 mts. Provista de un cauce central para transitar las avenidas más frecuentes, formada también por otra sección trapecial de 30 m de base por 3.5 m de altura, con taludes de 2:1. Recientemente se presentaron avenidas importantes en 1967, 1986 y 1988, en este último ocurrió el evento meteorológico llamado “huracán Gilberto”, durante el mes de septiembre, que registró un gasto máximo de 4400 m3/s. dicha avenida pudo haber pasado sin mayores consecuencias de acuerdo a lo que se proyecto en 1969 por la extinta secretaría de recursos hidráulicos que consideraba un caudal de 4800 m3/s, con un bordo libre de 1.06 m., por lo que invadiendo este bordo se podría conducir una avenida extraordinaria de 7000 m3/s. pero resultó que el paso de ésta provocó destrucción y daños severos a una serie de torres para conducción de líneas de energía eléctrica, vialidades, puentes, instalaciones deportivas, así como una feria con equipos mecánicos y viviendas, debido a que en la década de los 80’s el municipio permitió la construcción de lo mencionado anteriormente dentro del cauce. Además, sufrió afectación la zona canalizada de la corriente, la cual tuvo gran asolvamiento disminuyendo en forma drástica su capacidad de conducción. Derivado de los estudios realizados para el control de avenidas en la mencionada corriente, se planteó el proyecto integral de obras de protección contra inundaciones en el área urbana de Monterrey, el cual comprende la construcción de presas rompepicos para el control de avenidas y la canalización de la corriente en estudio. ASPECTOS REGIONALES TOPOGRAFÍA DE LA REGIÓN. Se obtuvo de cartas topográficas de CETENAL (comisión de estudios del territorio nacional, publicadas por el INEGI), a escala 1:50,000. Sobre estas cartas se delimitó la cuenca en estudio así como las subcuencas que se delimitaron a partir de la boquilla de cada presa rompepicos. En dichas cartas se puede apreciar la topografía de la cuenca en la que se localiza la corriente en estudio; en la parte de la cuenca alta, es decir, aguas

arriba de la zona urbana de Monterrey, se encuentran las sierras: “cerro de la silla”, “San Cristóbal”, “la Laguna”, “Mauricio”, “San Isidro”, “potrero de Abrevo”, “potreritos”, “San Juan Bautista”, “el álamo”, “rancho nuevo”, “San Juan” y “la viga”, entre otras. así también se localizan algunas formaciones conocidas como “cañones”, como el “cañón el álamo”, “cañón San José de las boquillas”, “cañón San Juan”, “cañón Huasteco”, “cañón la purísima” y otros. Además de ello fue necesario obtener la capacidad de almacenamiento para cada presa, como se presenta. HIDROGRAFÍA DE LA REGIÓN. Según estudios del INEGI, el estado presenta las siguientes regiones hidrográficas: río Bravo, en lo que corresponde a la parte centro norte; San Fernando Soto la Marina, en la parte este y sureste; y el Salado, en la parte sur suroeste del estado. El río bravo marca el límite entre los estados unidos de América y México, en la parte entre ciudad Juárez y su desembocadura con el golfo de México. En el estado de Nuevo León existen cinco subcuencas de este río. Un área mínima del estado corresponde a la parte suroeste de la cuenca río Bravo Matamoros Reynosa. La mayor parte de la cuenca río bravo San Juan queda dentro de Nuevo León. Una de sus corrientes principales es el río San Juan, segundo afluente de importancia del bravo. Tiene su origen en el arroyo la chueca, que recibe aportaciones de pequeños arroyos perennes que bajan de la sierra madre oriental. El arroyo la chueca corre con dirección sureste hasta la presa la boca (construida para aumentar la dotación de agua de Monterrey) y de aquí continúa con el nombre de río San Juan, cambiando su dirección hacia el noreste y recibiendo por la izquierda las aportaciones del río Santa Catarina y, por la derecha las del río Ramos. Más adelante pasa por el poblado de San Juan Vado para continuar hacia el oriente, confluyendo por la margen derecha con el arroyo garrapatas, el río pilón y el arroyo Mohínos. El río Santa Catarina tiene su cuenca principal en la sierra madre oriental, en la zona de la huasteca, al sur-poniente del municipio de Santa Catarina. nace en la sierra de San José en el municipio de Santiago a 2369 m.s.n.m. aproximadamente, se precipita por el cañón de su nombre y atraviesa los municipios de Santa Catarina, Garza García, Monterrey y Guadalupe para internarse en el de Juárez y Cadereyta Jiménez, se le unen por la margen derecha el cañón ballesteros, arroyo el capitán, el río la silla, el arroyo los naranjos sabinas y el arroyo los álamos; por la margen izquierda, el cañón San Pablo y el arroyo del obispo para desembocar finalmente en el río San Juan. Dentro de la ciudad de Monterrey el río cambia su recorrido con una dirección prácticamente de poniente hacia el oriente y continúa su curso hacia el oriente, pasando por varias poblaciones conturbadas a Monterrey hasta integrarse con el río San Juan y finalmente este último, desemboca al río Bravo.

CLIMATOLOGÍA. Se tienen registros de la región que se consultaron en boletines climatológicos editados por la ex-secretaría de agricultura y recursos hidráulicos. Registros de lluvias máximas en 24 hrs. Dentro de la información que se tiene, se encuentra la de lluvias máximas en 24 hrs. Obtención de datos faltantes. Estos se obtienen a partir de los datos de las estaciones climatológicas cercanas a la de estudio, donde se tengan registros de los mismos años faltantes mediante la aplicación de la siguiente fórmula:

)...(12

21

1n

n

xxxx hp

PPhp

PPhp

PP

nhp ×++×+×=

Donde hp. — altura de precipitación registrada del año en cuestión de la estación auxiliar i, en mm. hp. - altura de precipitación faltante en la estación en estudio, en mm. pi.- — precipitación media anual en la estación auxiliar i, en mm. pn. — precipitación media anual en la estación en Estudio, en mm n •— número de estaciones auxiliares. HIDROMETRÍA. La información hidrométrica con que se cuenta aguas abajo del sitio en estudio, es la registrada en la estación que se localiza en el municipio de monterrey, por lo que para el sitio de interés se carece de mayor información, ya que es la más cercana al sitio sin embargo, cuando no se tiene la información completa o no existe, se puede utilizar la información de otras estaciones hidrométricas cercanas a la subcuenca en estudio, haciendo la observación de que dichas estaciones deberán tener registros de por lo menos diez años. Para un estudio hidrológico como el que se presenta en este trabajo, se recomienda utilizar la mayor cantidad de datos posibles, como en el caso de los gastos máximos anuales, los que en la estación “Monterrey”, se tiene el mayor número de registros. Dicho lo anterior, se optó por realizar un análisis de los datos de la mencionada estación, a manera de ejemplificar como se evalúan los registros hidrométricos de gastos máximos anuales y para tener otra base de comparación de los gastos asociados a períodos de retorno, obtenidos de la aplicación de métodos empíricos a datos de lluvias en 24 horas.

GEOLOGÍA. La selección del sitio para la construcción de las presas rompepicos presenta varias opciones, ya que el complejo montañoso de la sierra madre oriental da lugar a una serie de boquillas, que por sus características geológicas y topográficas, se pueden considerar ideales para la obra. Sin embargo, se han hecho estudios geológicos de la cuenca para las condiciones fisiográficas, con lo que se concluyó que hay dos posibles sitios, que se localizan de aguas arriba hacia aguas abajo. Primeramente, se tiene la boquilla denominada “corral de palmas” y a unos 13.4 km se encuentra el sitio “los García”, teniendo áreas de 759.375 km2 y 293.750 km2 respectivamente. Para este proyecto de presas rompepicos se diseñaran dos cortinas de gravedad de concreto para los sitios “corral de palmas” y “los García”. Donde se realizaron estudios geológicos cuyo objetivo contempló los siguientes puntos. Definir las condiciones geológicas de cada boquilla, obteniendo datos estratigráficos y estructurales de las rocas que afloran en el área en cuestión. Inferir con la aplicación de métodos geofísicos, como son: sondeos eléctricos verticales y sísmicos de refracción, las características y espesor de los depósitos aluviales, así como las características físicas de las formaciones que conforman las boquillas y sus condiciones a profundidad. Comprobar con sondeos exploratorios los resultados de los estudios geológicos y geofísicos, y la aplicación de métodos geotécnicos para determinar las propiedades de la roca y materiales subyacentes. Las actividades de los estudios, consistieron en levantamientos geológicos a detalle en la zona de las boquillas, para determinar las formaciones aflorantes en ambos sitios. Determinación y localización en planta de datos estructurales y de fracturas para analizar la estabilidad de taludes. La sísmica de refracción se realizó para configurar el espesor y base de los materiales granulares de roca alterada, y para localizar zonas fracturadas. Además se realizaron perforaciones en el centro del cauce en ambos sitios para determinar el espesor de materiales aluviales y las características de la roca a profundidad, así como de las calizas; complementándose con pruebas de permeabilidad en los sitios. La cuenca en estudio, está integrada por un complejo montañoso de la sierra madre oriental, que consta de siete cadenas de sierras paralelas en dirección oriente a poniente y en forma de arco, con un ancho aproximado de uno a dos kilómetros y sesenta kilómetros de desarrollo, cuyos plegamientos forman los anticlinales de los muertos, San Blas, clavellinas, San Lucas, Santa Cruz, el chorro y Victoria. Estos anticlinales se encuentran separados de uno a dos kilómetros y sus elevaciones fluctúan entre los 600 y 1000 m.s.n.m. Las coordenadas geográficas de las boquillas, son: Corral de palmas 25° 33’ latitud norte. 100° 24’ longitud oeste. Los García 25° 37’ latitud norte. 100° 27’ longitud oeste.

ESTUDIO HIDROLÓGICO. CARACTERÍSTICAS FISIOGRÁFICAS. Como sabemos, el ciclo hidrológico es el concepto fundamental de la hidrología y la “cuenca hidrológica” es su unidad básica de estudio. Por lo tanto, en un estudio hidrológico, uno de los primeros pasos es la obtención de las características fisiográficas de la cuenca en estudio. Dichas características son: (las que condicionan el volumen de escurrimiento) el área de la cuenca, el tipo de suelo y la cobertura vegetal; (y las que condicionan la velocidad de respuesta) la topografía, pendiente de la cuenca y los cauces, la densidad de corrientes, las características del drenaje que presenta la cuenca, elevación a la que se encuentra la cuenca y la longitud de la corriente principal, entre otras. Se obtuvieron las siguientes características: Área de la cuenca. Para el sitio “corral de palmas”: 759.375 km2 para el sitio “Los García”: 293.750 km2 Longitud del cauce principal. Hasta el sitio “corral de palmas”: 75.00 km hasta el sitio “Los García”: Pendiente del cauce principal Para la obtención de este parámetro se calcula la pendiente media del cauce principal aplicando la ecuación de Taylor-Schwarz:

2

21

]1...11[

nSSS

nS+++

=

Donde n. – número de tramos de igual longitud. sn – pendiente del tramo. TIEMPO DE CONCENTRACIÓN. Esta es una condición para obtener el gasto máximo, ya que teóricamente la duración de la lluvia de diseño debe ser igual o mayor que el tiempo de concentración en la cuenca. Obtención del número de escurrimiento “n” Para determinar este parámetro se obtuvieron las áreas de cada tipo de suelo en las correspondientes cuencas, con apoyo de cartas edafológicas y de uso de suelo publicadas por el INEGI. ASIGNACIÓN DEL TR EN TÉRMINOS DEL TIPO DE OBRA Y RIESGO. El periodo de retorno tr, expresado en años, se define como el intervalo promedio de tiempo en el que un evento de magnitud dado, puede ser igualado o excedido.

MÉTODOS PROBABILÍSTICAS PARA LA OBTENCIÓN DE LA LLUVIA ASOCIADA A PERIODOS DE RETORNO. A continuación se presentan los métodos de cálculo empleados en este trabajo, para la obtención de la lluvia de diseño asociada a diferentes períodos de retorno; aclarando que este análisis está particularmente referenciado a los datos de la estación Santa Catarina, ya que de la misma forma se realizaron los cálculos en cada una de las estaciones que tienen influencia en la zona del presente estudio, las cuales no se presentan por ser un proceso similar en todas ellas. Dichos métodos son: Distribución normal. Método de Pearson III. Gumbel simple. Gumbel doble. Método de Nash. Logaritmo normal. Primeramente se presenta una tabla con los registros de dicha estación junto con las probabilidades de excedencia, de acuerdo al tamaño de la muestra:

N° de orden Año

HP en 24 hrs (mm) Tr (Años)

Probab. de excedencia

1 1945 137 52 0.02 2 1942 118 26 0.04 3 1944 106 17.33 0.06 4 1964 97.5 13 0.08 5 1958 96 10.4 0.1

PRECIPITACIÓN MEDIA DE LA CUENCA. Para conocer la precipitación representativa de una tormenta en toda la cuenca se calcula la precipitación media, para ello se requiere de mediciones en varias estaciones localizadas tanto dentro de ella como en su vecindad, estas últimas no muy distantes del parte aguas. PROMEDIO ARITMÉTICO. Es igual a la media aritmética de las alturas de precipitación, es decir, consiste en sumar dichas alturas registradas en cada una de las estaciones elegidas para una cuenca y dividirla entre el número total de estas. MÉTODO DE LAS ISOYETAS. En un plano se localizan las estaciones climatológicas seleccionadas y en cada una de ellas se anota el valor de la precipitación, trazándose las curvas de igual precipitación, denominadas isoyetas.

CÁLCULO DE LA LLUVIA EN EXCESO. Teniendo los tiempos de concentración y las precipitaciones referidas a un periodo de retorno (de 1000 y 10,000 años) de las cuencas de las presas, aplicamos el modelo de lluvia propuesto por Emil E. Kuishiling y C. E. Gransky. APLICACIÓN DE MÉTODOS ESTADÍSTICOS Y PROBABILÍSTICAS. Como cualquier obra hidráulica, su diseño y planeación están relacionados a eventos hidrológicos que pueden ocurrir durante su vida útil o construcción, los cuales se prevén para tratar de lograr el objetivo de dichas obras. Dentro de los métodos existentes que se usan en hidrología para determinar dichos eventos hidrológicos, se tienen los métodos estadísticos y probabilísticas, con los cuales podemos predecir (haciendo pronósticos de avenidas) la ocurrencia y magnitud de algún evento de esta clase. La aplicación de estos métodos parte de registros que forman muestras pertenecientes a algún evento, siendo éstos los registros hidrométricos o gastos de una corriente, donde se encuentra una estación hidrométrica. A cada uno de esos registros se les asigna un período de retorno correspondiente al tamaño de la muestra. Así pues, se observa en nuestro país que dichos registros en las estaciones mencionadas son muy pequeños, es decir, que corresponden a períodos de 10, 20, más o menos años, los que dependen de la fecha de instalación y funcionamiento de cada estación. Teniendo así períodos de retorno muy pequeños para cada registro. En el caso de las obras hidráulicas, dependiendo de su tipo, ya sean estructuras mayores o menores, su diseño se realiza para la posible presencia de un evento que puede ser una “avenida” con períodos de retorno establecidos, que para algunas obras son de 2, 5, 10, 50, 100, 500, 1000 ó 10000 años, con lo que se necesitarían muestras de la magnitud de dichos períodos y como se mencionó anteriormente, en nuestro país no se cuenta con registros para el caso de 10000 años por ejemplo, así que es necesario recurrir a métodos estadísticos y probabilísticas para determinar la magnitud del evento deseado. En este trabajo, debido al tipo de obra que trata, se necesitaron gastos de diseño para períodos de retorno de 1000 y 10000 años, por lo que se utilizaron los registros continuos de gastos máximos anuales en el período de 1941—1994, correspondientes a las estaciones hidrométricas “Monterrey I” y “Monterrey II”, consultados en el servicio meteorológico nacional de la comisión nacional del agua, en donde se amplió la muestra con datos de lluvias de la primera estación mencionada, infiriendo la existencia de eventos extraordinarios en los años de 1909, 1910, 1923 y 1929, estimando los posibles gastos máximos anuales en el período de 1896 a 1927. Y para el período de 1928 a 1940, se tomaron en cuenta los registros de la estación “el cuchillo”, ubicada sobre el río San Juan en el estado de Nuevo León.

DISTRIBUCIÓN DE GUMBEL PARA DOS POBLACIONES. En esta función el término de las dos poblaciones se refiere a que este método se utiliza para analizar muestras en donde se tengan datos de tipo ciclónico y no ciclónico. Así, tenemos que los primeros son producidos por tormentas ciclónicas y los segundos, resultan de los fenómenos meteorológicos dominantes de la región en estudio. DETERMINACIÓN DE LA AVENIDA DE DISEÑO. De acuerdo a la información disponible y como se observó en los puntos anteriores, se aplicaron métodos empíricos a registros de precipitaciones máximas en 24 horas asociadas a diferentes períodos de retorno y métodos estadísticos probabilísticas para datos hidrométricos del río santa Catarina, de acuerdo al registro que se generó con datos reales e inferidos. De acuerdo al tipo de obra que se diseña y ubicación de la misma, se eligieron los gastos proporcionados por el método de “Gumbel para dos poblaciones”, aunque este método se aplica generalmente en zonas donde se presentan en forma periódica huracanes, ciclones o tormentas tropicales que originan grandes volúmenes de escurrimiento y provocan en consecuencia inundaciones. Aunque el área estudiada no puede considerarse zona ciclónica, el impacto social y económico que la presencia del ciclón Gilberto y otros fenómenos ocasionaron a su paso, fueron de suma importancia que ha orillado a que se consideren medidas preventivas, entre las que se destacan la construcción de presas rompepicos, diseñadas con el método más conservador. Por lo anteriormente dicho se adoptaron como avenidas de diseño los gastos de 8600 m3/s para un período de retorno de 10,000 años y de 6700 m3/s para un período de retorno de 1,000 años, las cuales se trasladaron a los sitios de las presas utilizando la forma del hidrograma del ciclón Gilberto, registrado en la estación “Monterrey” para obtener el hidrograma correspondiente a cada sitio, ya que el análisis de datos con los métodos estadísticos probabilísticas, corresponden a datos registrados e inferidos en la estación mencionada. Primero se efectuó el traslado al sitio de la presa “los García” y después a la presa “corral de palmas”, y finalmente se obtuvo el hidrograma por cuenca propia para el sitio “los García”, mediante la diferencia de los hidrogramas de cada sitio.

TRANSITO DE AVENIDAS. El tránsito de avenidas en vasos es el procedimiento analítico para determinar la forma del hidrograma de salida del vaso de almacenamiento de una presa, cuando se presenta una avenida o se conoce el hidrograma de entrada. Cuando se transita una avenida en un vaso de almacenamiento, se hace con los siguientes propósitos: a) conocer la evolución de los niveles a partir de uno inicial para confirmar el diseño de la obra. b) dimensionar la obra de excedencias durante la etapa de estudios y proyecto. c) fijar la altura de cortina y dimensionar las obras de desvío y altura de ataguías. El comportamiento del vaso está regido por la ecuación de continuidad, la cual puede expresarse de la siguiente forma:

tVaQIΔ

+=

Donde: I= gasto de entrada. Q= gasto de salida

tVaΔ

= cambio del almacenamiento con respecto al tiempo.

DISEÑO HIDRÁULICO DE LAS PRESAS ROMPEPICOS. PRESAS. Se considera una presa a cualquier obstáculo que interrumpa completamente a la corriente y forme un depósito de agua, aguas arriba de ésta. si el vaso es muy grande se modifican las condiciones de estabilidad del cauce aguas abajo y si es muy pequeño se llena rápidamente con los sedimentos transportados por el río. Antes de plantear las condiciones de operación de un embalse o almacenamiento es conveniente destacar las estructuras hidráulicas que lo constituyen. Así, se puede decir que está compuesto por estructuras básicas y en algunos casos por particulares. Las básicas involucran a la presa, la obra de toma y la obra de excedencias. Como particulares se puede mencionar a la obra de control de avenidas si hay posibilidad de “manejar” las avenidas; desagüe de fondo si es posible desazolvar el embalse; diques cuando se requiere cerrar puertos e incrementar la capacidad del embalse. El objeto de una presa involucra el aprovechamiento y control físico del agua. Al respecto esta obra puede construirse para satisfacer uno o varios de los siguientes aspectos: Irrigación de suelos y agua potable. Agua para uso agroindustrial. Generación de energía eléctrica. Control de avenidas. Esparcimiento. Regulación de la corriente. Recarga de acuíferos.

Al construirse la presa, la parte de la cuenca de drenaje que permite almacenar el agua se le conoce como “vaso”. Las obras de toma permiten regular o dar salida al agua almacenada en una presa. permiten la salida de aportaciones en forma regular como es el caso de una presa reguladora, derivar los volúmenes recibidos a canales o tuberías como en una presa derivadora, o dar salida al agua en gastos que dependen de las necesidades aguas abajo de la presa; las necesidades de navegación o de la combinación de necesidades múltiples. Las estructuras de las obras de toma pueden clasificarse de acuerdo con su objeto, con su distribución física y estructura, o con su operación hidráulica. las obras de toma que descargan directamente en el río se pueden llamar con salida al río, las que descargan a un canal se pueden clasificar como de salida a un canal y las que descargan en una tubería cerrada pueden llamarse con salida a una tubería forzada. Las obras de toma se pueden describir según consistan en un cauce formado por un canal abierto o por un conducto cerrado, o cuando el cauce está formado por un conducto cerrado colocado dentro de un corte y luego cubierto, o por un túnel. Como se dijo anteriormente también se pueden clasificar por su operación hidráulica, con respecto a que tengan o no compuertas; cuando tienen un conducto cerrado, si trabaja éste a presión o en parte, o como canal abierto en toda su longitud. La obra de excedencias en una presa de almacenamiento y en las de regulación tiene como función el dejar escapar el agua excedente o de avenidas que no cabe en el espacio destinado para el almacenamiento y en las presas derivadoras dejar escapar los excedentes que no se envían al sistema de derivación. Ordinariamente los volúmenes en exceso se toman de la parte superior del embalse creado por la presa y se conducen por un conducto artificial de nuevo al río o a un canal de drenaje natural. CARACTERÍSTICAS DEL ALMACENAMIENTO. Como ya se indicó el vaso comprende la parte de la cuenca de drenaje que sirve para almacenar el agua retenida por una presa desde el punto de vista de diseño y operación, dentro del vaso se distinguen las siguientes capacidades: NAMINO (nivel de aguas mínimas de operación).es el nivel más bajo con el que puede operar la presa. Coincide con el nivel al que se encuentra la entrada de la obra de toma. En el caso de presas para generación de energía eléctrica, el NAMINO se fija de acuerdo a la carga mínima necesaria para que las turbinas operen en buenas condiciones. El “volumen muerto” es el que queda abajo del NAMINO o NAMIN y es un volumen del que no se puede disponer. El “volumen de azolves” es el que queda abajo del nivel de la toma y se reserva para recibir el acarreo de sólidos por el río durante la vida útil de la presa. NAMO (nivel de aguas máximas ordinarias de operación). Es el máximo nivel con que puede operar la presa para satisfacer las demandas; coincide con la cresta o punto más alto del vertedor cuando el vertedor de excedencias no es

controlado por compuertas. En el caso de que la descarga por el vertedor esté controlada, puede estar por arriba de la cresta e incluso puede cambiar a lo largo del año. NAME (nivel de aguas máximas extraordinarias). Es el nivel más alto que debe alcanzar el agua en el vaso bajo cualquier condición. Capacidad total. Es la comprendida entre el fondo del vaso y el nivel alcanzado por el agua, cuando el vertedor descarga su gasto de diseño. Capacidad para superalmacenaniento. Es la adicional a la capacidad para control de avenidas, necesaria para el tránsito de la avenida de diseño por el vertedor. Es el volumen que queda entre el NAME y el NAMO. Capacidad para control de avenidas. Es la dedicada al manejo de avenidas con un gasto de descarga controlado, para reducir daños aguas abajo. Capacidad útil. La aprovechable para los fines de la presa, exceptuando el control de avenidas. Se encuentra entre el NANO y el NAMIN o NAMINO. Capacidad para azolves. Las destinadas para alojar el volumen de sedimentos estimado en la vida útil de diseño de la presa. Bordo libre. Es el espacio que queda entre el name y la máxima elevación de la cortina (corona) y está destinado a contener el oleaje y la marea producidos por el viento, así como a compensar las reducciones en la altura de la cortina provocadas por sus asentamientos. PRESAS ROMPEPICOS. A diferencia de las presas de almacenamiento sólo retienen, durante el paso de la avenida, el excedente del caudal que el río no puede conducir; logrando con ello que la capacidad hidráulica del cauce no sea rebasada. Están formadas por una cortina, generalmente de poca altura, una obra de excedencias y una de desagüe. Esta última está formada por orificios o tuberías cortas, cuyo nivel inferior coincide con el fondo del cauce del río. La cortina generalmente es de concreto o mampostería y de preferencia debe estar cimentada en roca. En estos casos, la parte superior de la cortina, se conforma como un vertedor de cresta libre, es decir, la cortina es vertedora. La altura de las presas rompepicos generalmente no sobrepasa los 20 m, ya que se podrían tener efectos de socavación en el cimacio del vertedor y alteraciones al concreto o acero en las estructuras de desagüe. Cuando se construyen de mayor altura sus estructuras evacuadoras no se localizan al nivel del lecho del río, sino en la parte media de la cortina, teniendo así, una presa rompepicos y retenedora de azolves.

Las presas rompepicos tienen el siguiente funcionamiento: cuando el río tiene escurrimientos normales, el agua y sedimentos pasan por la obra de desagüe y el escurrimiento no se ve afectado por la obra (presa), ya que aguas arriba de ella el agua prácticamente no se almacena. al presentarse una avenida, parte del agua se retiene mientras que el resto pasa por la obra de desagüe. Si se llega a presentar la avenida de diseño para la obra, el gasto máximo regulado pasará por el desagüe, mientras que se llena el vaso. Cuando la avenida que se presente sea mayor que la de diseño, el agua escurrirá tanto por la obra de desagüe como por el vertedor en el momento en que la avenida exceda a la de diseño, mientras que parte del volumen queda almacenado. Cuando termina de pasar la avenida, el agua sigue saliendo por el desagüe hasta que el vaso vuelve a su escurrimiento normal. Las presas rompepicos al abatir el pico de avenidas, sirven para proteger a poblaciones que son atravesadas por arroyos o torrentes y son económicas cuando se tienen condiciones geológicas y topográficas adecuadas y el fondo del río es rocoso y resistente a la erosión del agua. Como los torrentes que se presentan son muy grandes y los embalses formados son de poca capacidad, se acostumbra colocar varias presas en cascada para abatir el gasto máximo de la avenida, hasta lograr que el gasto máximo aguas abajo del conjunto pase por el cauce sin desbordar. Determinación del volumen de azolves Uno de los principales problemas que a menudo afectan a los embalses es su pérdida de capacidad, debido al depósito de sedimentos en su interior; el cual, muchas veces se sobrepasa rápidamente con la consecuente pérdida de volumen útil en el embalse. Aunque en algunas presas el volumen reservado para azolves no haya sido sobrepasado, la velocidad con que se pierde hace prever que el embalse perderá capacidad de almacenamiento antes de lo previsto, con la consiguiente disminución de la disponibilidad del agua. Al interponer un obstáculo en un río, como es el caso de una presa, se origina un estancamiento y las partículas transportadas por la corriente se depositan en el fondo del embalse con un probable comportamiento, como a continuación se menciona: al entrar la corriente al embalse, el material grueso se depositará según la disminución de la velocidad del agua, por efecto de la ampliación del cauce y crecimiento del tirante, formando en la “cola” del vaso una acumulación del sedimento grueso denominado “delta”. El sedimento más fino continuará su recorrido más adentro del vaso cono una corriente de densidad, para posteriormente al detenerse, depositarse en el fondo del mismo. Cabe mencionar que existen embalses en los que tal corriente no llega a formarse y se produce en el vaso o en gran parte del mismo, una turbidez generalizada que evolucionará según la dinámica particular del almacenamiento. La erosión en cuencas es causada principalmente por lluvias y escurrimientos, la que se considera constituida por tres fases principales: remoción de las partículas de suelo, transporte y depósito o sedimentación del material. En

algunos casos, el material sólido llega hasta los océanos, pero en otros se deposita en zonas inferiores de la cuenca, o en los embalses. La remoción de las partículas de suelo se produce cuando el impacto de las gotas de lluvia contra el terreno, origina un desprendimiento de partículas de suelo. El transporte de los sedimentos puede darse por la energía eólica, con la erosión misma del viento. Esto es para las partículas más pequeñas, pero las formas básicas de transporte de sedimento comúnmente se denominan como “de fondo” y “en suspensión”. En la primera, se transportan principalmente las partículas gruesas rodando o saltando por efecto de alguna acción sobre ellas y en la segunda, se transporta material fino que en muchos casos está constituido fundamentalmente por material de lavado y se transporta por medio del agua de alguna corriente. En el proceso de sedimentación, son especialmente importantes los embalses y lagos, pues son los sitios de depósito más comunes y donde el problema se acentúa por sus implicaciones técnicas (pérdida de capacidad, alteración de la calidad del agua, etc.) Para determinar la cantidad de ‘sedimento que entra en un embalse existen diferentes procedimientos, tales como: la medición directa dentro del embalse, el aforo del transporte de sedimento en la corriente, y el empleo de criterios empíricos. Evidentemente, la aplicación de cada uno de ellos dependerá de la información disponible. Para el diseño de las presas rompepicos el volumen de azolves se calcula con el aporte de sedimentos para una vida útil de las presas igual a 50 años. DISEÑO DE LOS ORIFICIOS DE CONTROL. Para el diseño de estas presas rompepicos se proponen dos orificios de control para la regulación de la avenida en cada presa, ya que éstas retendrán cierto gasto y el restante podrá transitar a través de dichos orificios. Los orificios propuestos trabajarán de la siguiente forma: se ubicará un orificio “bajo” al nivel de la corriente para que ésta pueda seguir su camino, pero al considerar que durante la vida útil de la obra (50 años) se presentará un volumen de azolves, éste alcanzará una elevación tal que azolvaría dicho orificio, por ello se propone un segundo orificio “intermedio”, considerando que el primero presente un taponamiento y no pueda circular agua a través de él, éste segundo orificio se localizará a la elevación del volumen de azolves predicho. Para el dimensionamiento de los orificios se propusieron diferentes diámetros y con el vertedor, se hicieron varios tránsitos por cada presa como el que se menciona en el capítulo anterior, resultando que con dimensiones muy pequeñas pasaba poca agua, lo que ocasionaba un mayor volumen de agua retenido en la presa, teniendo que elevar más la altura de la cortina y con dimensiones muy grandes, además de que se desaloja un gasto mayor y no hay suficiente control de la avenida, puede provocar una desestabilización de la cortina.

Así pues, mediante varios tránsitos con dimensiones propuestas para cada presa y su correspondiente curva de elevaciones—descarga, se obtuvieron las siguientes dimensiones para cada sitio: Corral de palmas Diámetro del orificio bajo: 4.50 m. Elevación: 850.00 m.s.n.m. Diámetro del orificio intermedio: 6.00 m. Elevación: 882.00 m.s.n.m. Los García Diámetro del orificio bajo: 4.50 m. Elevación: 733 m.s.n.m. Diámetro del orificio intermedio: 6.00 ni. Elevación: 750 zn.s.n.m. DISEÑO DE LA OBRA DE EXCEDENCIAS. Como su nombre lo indica, las obras de excedencias tienen por finalidad permitir que se desalojen los volúmenes excedentes de un vaso almacenado, con gran seguridad para la propia presa y una cierta seguridad para lo que se localice aguas abajo de la misma. Todas las obras de excedencias se diseñan para la avenida que más convenga en el análisis de la estructura particular de que se trate, ésta se denomina avenida de diseño y puede descargarse de muchas maneras. La obra de excedencias puede ser parte integrante de la cortina, formar una estructura separada, tener la descarga común con la obra de toma o ser parte integrante de la obra de desvío. La localización, tipo y tamaño de estas obras son factores que afectan la selección y ubicación de un tipo determinado de obra de excedencias. Respecto a su forma de control, las obras de excedencias se clasifican como: de cresta libre y de cresta controlada. Las primeras son aquellas en las que no se tienen compuertas y llegando el agua en el vaso a un cierto nivel, la estructura vierte; las segundas, como su nombre lo indica, tienen un control para la descarga ejercido por compuertas de varios tipos. Existen otras clasificaciones como los vertedores de túnel y a cielo abierto, así también, tenemos los vertedores de cresta delgada y de cresta ancha. Diseño geométrico de los vertedores: El diseño geométrico de los vertedores obedeció al perfil propuesto por el U.S. Army Corps of Engineers, para el perfil del cimacio aguas abajo, proponen la siguiente ecuación: x185=2hd

o.85 y Donde: (x) y (y) son coordenadas de un sistema cartesiano. hd es la carga de diseño del cimacio.

DIMENSIONAMIENTO DE LA CORTINA. Como se mencionó anteriormente en el tránsito de las avenidas de diseño, después de hacer el tránsito en la primera presa con las dimensiones propuestas de los orificios de control y vertedor, para el diseño de la presa, se obtuvo la elevación del nivel de aguas máximas extraordinarias que sirvió para determinar la altura de la cortina en el sitio “corral de palmas”. Después de generar el hidrograma de salida de esta presa se sumó el hidrograma por cuenca propia del sitio “los García”, teniendo el hidrograma de entrada para el tránsito de ésta presa que nos dio las elevaciones del N.A.M.E. para el segundo sitio mencionado. A los niveles obtenidos, se les sumó la altura del bordo libre, que se calculó como se presenta a continuación. BORDO LIBRE. El libre bordo de una presa puede definirse como la diferencia de elevación entre el nivel de aguas máximas extraordinarias y la corona de la presa. Para obtener la altura del libre bordo se requiere conocer la sobrelevación que sufre el embalse con la marea producida por el viento y el ascenso de las olas sobre el dique cuando chocan contra este. Para calcular la sobrelevación del nivel del embalse causada por el viento, es necesario conocer el fetch (distancia en la cual el viento actúa sobre la masa del agua), la velocidad del viento y la profundidad del agua en el embalse. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. AVENIDA DE DISEÑO. Para la elección de la avenida de diseño se eligió la que resultó del método Gumbel para dos poblaciones, aplicado a datos hidrométricos ya que es el método que presenta el mejor ajuste con respecto a la tendencia de los datos. como se menciona en el presente trabajo, nuevo león no se considera zona ciclónica, pero los efectos que han producido ciclones, huracanes y tormentas tropicales a su paso cerca de dicha entidad, han sido de tal magnitud que obligan a tomarse en cuenta. Además de que las presas se ubicarán aguas arriba de la ciudad de monterrey, lo que implica el diseño de estas estructuras de control con el método más conservador, ya que de presentarse la falla de estas estructuras los daños sería cuantioso. En lo referente al gasto de diseño de las presa, se tomó en cuenta el hidrograma del ciclán Gilberto registrado en la estación Monterrey, el cual se mejoró con la avenida de diseño obtenida y se utilizó para obtener los hidrogramas de los sitios donde se ubicarán las presas, trasladando dicho hidrograma al primer y segundo sitio aguas arriba de la estación, es decir, a “Los García” y “corral de palmas”, para después obtener por medio de diferencia de hidrogramas, el hidrograma por cuenca propia del sitio “Los García”.

REGULACIÓN EN LOS VASOS. Para el funcionamiento de las presas, éstas regularán los gastos antes mencionados de una presa a otra según se presente la avenida y estando desazolvadas o azolvadas, es decir, que se consideró en el funcionamiento de las presas la manera como trabajarán los orificios de control; cuando se tenga el volumen de azolves calculado, éste provocará un taponamiento en el orificio inferior y sólo trabajará el orificio intermedio, regulando la avenida que se tenga, si ésta no es extraordinaria, ya que si esta ocurriera las excedencias se tirarían por el vertedor. Análogamente, si se tiene una avenida extraordinaria y el vaso no presenta un volumen de azolves considerable que afecte la salida inferior, los dos orificios trabajarán normalmente desalojando las excedencias por el vertedor. De los gastos de salida calculados con las consideraciones anteriores, se recomienda sumar al gasto de descarga al río, las aportaciones que produzcan los arroyos que desembocan en el “Santa Catarina”, para el proyecto de canalización de dicho río, aguas abajo de las presas. DISEÑO DE PRESAS. El dimensionamiento de las presas resultó de los tránsitos que se efectuaron en cada uno de los sitios, utilizando diferentes magnitudes para los orificios de control y vertedores de las presas, es decir, es el resultado de la simulación del funcionamiento de las presas en un modelo matemático, que en este caso comprende un programa de computadora. En la revisión efectuada a los vertedores se detectó la existencia de cavitación. Por lo anterior, se recomienda el uso de aereadores o la propuesta con auxilio de un modelo físico de una sección en la rápida del vertedor tal que rompa ‘las presiones negativas que causa este fenómeno. Se concluye que es de vital importancia la elaboración de un modelo físico a escala, para obtener otros parámetros de referencia en el proyecto de las presas. En obras hidráulicas y principalmente para este caso es recomendable el uso de concreto hidráulico con un f’c mayor a 300 Kg. /cm2 y una grava de diámetro mínimo de 40 mm. En el diseño, es necesario prever otras condiciones que se pudieran presentar durante el funcionamiento de las presas, como por ejemplo, el asolvamiento de los orificios por presencia de basura: plástico, metal, ramas de árbol, etc., para lo que sería necesario proyectar protecciones (rejillas) en cada uno de los orificios de las presas. COMISIÓN NACIONAL DEL AGUA. RÉGIMEN ECOLÓGICO PARA EL RÍO COLORADO. ANTECEDENTES. Las obras hidráulicas han modificado los ecosistemas fluviales, por ello, la gestión del agua y los recursos biológicos deben armonizarse ¿Qué volumen de agua almacenar o desviar? ¿Cuánta dejar circular para mantener los ecosistemas?

¿Con qué distribución y calidad? Marco legal mexicano Ley general del equilibrio ecológico y protección al ambiente Aprovechamiento sustentable del agua mantenimiento de caudales básicos • Ley de aguas nacionales y su reglamento Garantizar los flujos mínimos para la estabilidad de los cauces, lagos y lagunas, para el mantenimiento de las especies acuáticas, así como para la protección, conservación o restauración de los ecosistemas acuáticos SUSTENTABILIDAD. Se requiere mantener a los ríos en un estado sustentable de desarrollo. Es necesario realizar estudios que determinen el régimen del gasto y la calidad del agua que permitan el desarrollo sustentable. Debe tomarse en cuenta a todos los usuarios del río, los factores económicos y sociales y el grado de alteración de los ecosistemas. Gasto ecológico PRINCIPIOS. Un caudal puede ser considerado como ecológico, siempre que sea capaz de mantener el funcionamiento, composición y estructura del ecosistema fluvial. los principales componentes de un ecosistema fluvial son:

El hábitat como soporte físico del ecosistema Los organismos que conforman la flora y fauna del río El cauce del río que limita al ecosistema en su parte inferior La ribera que limita al ecosistema lateralmente

Aquel cuya exigencia de caudal mínimo sea mayor, actuará como factor limitante, y definirá el caudal ecológico la necesidad de aprovechar el agua para diversos usos obliga a pensar no ya en unos regímenes de caudales ecológicos óptimos, sino más bien en unos regímenes ecológicos mínimos, definidos como aquellos que mantengan a las poblaciones naturales del río y sus valores ecológicos, que consideren: Espacio suficiente para la flora y fauna Niveles aceptables de temperatura del agua Niveles aceptables de oxígeno disuelto y de la salinidad Crecidas artificiales para remover sedimentos Arrastre de vegetación acuática, detritus y aguas excesivamente

salinas inundaciones para mantener la cubierta vegetal de las riberas y

para conservar la morfología del cauce Determinación del gasto ecológico. Para determinar los caudales ecológicos existen metodologías desarrolladas en las dos últimas décadas, clasificadas básicamente en: a) Métodos basados en el análisis de los registros históricos de caudales (llamados hidrológicos). b) Métodos basados en modelos de simulación hidráulica. Métodos basados en el análisis de los registros históricos de caudales.

Una primera aproximación es el criterio de un porcentaje fijo de las aportaciones naturales. También se ha utilizado la media de los caudales mínimos registrados durante una serie de años. Otros establecen caudales mínimos a partir de las curvas de distribución de frecuencias de los caudales diarios. se han utilizado con más frecuencia. Método de Tennant Considera cualitativamente el hábitat piscícola en función de la hidrología

de la cuenca Los caudales mínimos corresponden a diferentes porcentajes del caudal

medio anual según la época del año Las recomendaciones consideran las variaciones de anchura,

profundidad y velocidad media de la sección mojada en función de los caudales que transitan y las necesidades de los peces Métodos basados en modelos de simulación hidráulica Método de los transectos (uno de ellos el de White) Análisis de las relaciones entre los caudales que transitan y el perímetro

mojado. asume una relación creciente entre el perímetro mojado y la capacidad biológica del río Se realiza en transectos críticos para la fauna piscícola (zonas de freza,

cría y de paso limitado) Se relaciona con los requerimientos biológicos de las principales

especies piscícolas del río Se establecen los caudales mínimos para la freza, cría y migración

Método Ifim (instream flow incremental metodology), desarrollado por Stalnaker (1979) y Bovee (1982) Basado en las relaciones cuantitativas (obtenidas por simulación) entre

los caudales que circulan y los parámetros físicos e hidráulicos que determinan el hábitat biológico. En ausencia de estudios que pueden llevar a la necesidad de observar el régimen durante varios años para conocer la dinámica de los ecosistemas fluviales, se propone determinar el caudal de conservación ecológica, considerando los registros diarios promedio del caudal original del tramo o tramos de corriente. Con estos registros se puede determinar el caudal promedio mensual. Los valores promedio mensuales se toman como base para determinar el caudal promedio mensual de conservación ecológica, que deberá escurrir en el cauce, el cual se obtiene de multiplicar el valor del caudal promedio mensual por un factor, por ejemplo, 0.10 Qecoi = 0.1 (Qpromi) Donde: Qecoi: caudal de conservación ecológica, m3/s, en el mes i Qpromi: caudal promedio del mes i, m3/s

Este caudal representa de manera aproximada el gasto del río para el mes i con una probabilidad de ocurrencia mayor del 95% en condiciones naturales, es decir, no controladas del río Régimen ecológico del río colorado. En los últimos años, ha surgido una preocupación creciente entre las comunidades científicas, grupos de interés e instituciones de ambos países de la necesidad de establecer un caudal en el río colorado, aguas abajo de la presa Morelos, con objeto de restaurar en lo posible la flora y fauna de dicho tramo del río y recuperar su desembocadura y el equilibrio entre el río y el alto golfo de cortés. PRINCIPALES PROPUESTAS. a) Identificar un marco institucional binacional de asesoría y apoyo para determinar el régimen del caudal que permita recuperar parcialmente el delta del colorado. b) Fijar el régimen de caudales en términos del escurrimiento natural del río (sin los controles actuales). c) Determinar qué zona o zonas del delta son más aptas para recuperar su flora y fauna del río y de la ribera y qué gastos de agua requerirían. d) Estudiar las alternativas para proporcionar el gasto de agua requerido, con una combinación de ellas. por ejemplo: 1) incluir como un usuario más al delta del colorado con el cual se debe compartir el agua de toda la cuenca, 2) comprar o ceder derechos de agua en ambos países, 3) utilizar excedentes de riegos agrícolas en ambos lados de la frontera e) Evitar acciones que deterioren aún más el delta del colorado, tales como los criterios interinos de excedencias aprobados recientemente en eua, los cuales disminuyen los caudales prácticamente a cero y las crecientes sobre el cauce natural del río colorado en su desembocadura CONCLUSIONES. El control de los caudales de los ríos mediante obras de infraestructura, independientemente de sus grandes beneficios, afecta adversamente a los ecosistemas fluviales. Esto ha ocasionado que se incluya en la legislación la obligación de mantener caudales mínimos para la conservación física, hidráulica y ecológica de las corrientes. Existen diferentes metodologías para determinar el caudal ecológico. Aquellas que toman en cuenta y relacionan las exigencias del hábitat de las especies fluviales, con las variaciones del flujo de agua y su calidad, son las más racionales. Aunque requieren de tiempos largos para tener la caracterización de la corriente Establecer el caudal ecológico del río Colorado, es complejo, desde el punto de vista físico, técnico, político y social se deben realizar negociaciones que permitan llegar a acuerdos entre ambos países con la finalidad de restaurar parcialmente el ambiente ecológico del delta El establecimiento de un gasto ecológico en el río Colorado debe estar basado en estudios que consideren aquella zona o zonas más aptas para restablecer la

flora y fauna en el río y su ribera; así como sus características geomorfológicas e hidráulicas del cauce Finalmente, debemos recordar que el delta del colorado y el alto golfo de California, ciertamente pertenecen al territorio mexicano, pero son un legado de la humanidad y estos no se podrán recuperar y conservar sin la participación decidida de EUA y México.

VERTEDORES DE DEMASÍAS

Las obras de excedencias son estructuras que forman parte intrínseca de

una presa, sea de almacenamiento o derivación y cuya función es la de permitir la salida de los volúmenes de agua de excedentes a los de aprovechamiento.

Lo anterior establece de manera táctica la condición de que previamente

se haya satisfecho la capacidad de aprovechamiento de la presa, o sea que el vaso se encuentre lleno hasta su nivel de “conservación” o “máximo de operación” antes de que se inicien los desfogues por la obra de excedencias.

Es frecuente que los volúmenes de agua excedentes de una presa se

devuelvan al cauce del propio del río a través de estructuras de descarga proyectadas convenientemente; sin embargo, en ocasiones las descargas se efectúan de tal manera otros ríos pertenecientes a cuencas o otro río o subcuencas del mismo.

En la época actual ya casi no hay necesidad de hacer énfasis en la

importancia de las obras de excedencias, las que deben concebir como verdaderas válvulas de seguridad de las presas. Sin embargo, ha habido muchas fallas de presas debido a insuficiente capacidad de descarga o a defectos en el diseño de la propia obra.

La capacidad de una obra de excedencias a determinan la avenida de

diseño, las características del vaso y el programa de operación de la propia obra, o sea que dicha relación queda expresada por la formula.

VE = vs. + ∆ Va. Vs = VE - ∆ Va. En donde VE= Volumen de entrada al vaso en cierta unidad de tiempo. Vs= Volumen de salida del vaso en la misma unidad de tiempo. ∆ Va= variación del volumen almacenado en el vaso en la misma unidad e

tiempo. Se debe recordar que la finalidad de transitar por el vaso la avenida de

diseño seleccionada empleando la ecuación de almacenamiento es la de determinar la combinación de súper almacenamiento en el vaso (el cual fija la altura de la cortina) y la capacidad de descarga del vertedor u obra de excedencias. Se deberán comparar los costos de las combinaciones de alternativas factibles para establecer el proyecto más económico de todos lo que se analicen.

En general, el ingeniero proyectista debe ser sumamente cauteloso al valuar la seguridad de una obra de excedencias en una presa de tierra o tierra y enrocamiento debido a que si por una operación defectuosa o por la presencia de una avenida mayor que la supuesta el nivel del agua sobrepasa la elevación de la corona de la cortina puede haber grandes consecuencias tanto para la presa como para las vidas y los bienes materiales localizados aguas debajo de la misma; no así en presas con cortina de concreto, en donde las consecuencias tanto para la presa como para las vidas y los bienes materiales localizados aguas abajo de la misma; no así en presas cortina de concreto, en donde las consecuencias para tales condiciones puede ser menores.

La forma mas fácil de proyectar una obra de excedencias es la de

suponerla como un vertedor de creta fija, coincidiendo con el nivel de aguas máximas ordinarias (NAMO) o de operación que aparecen en la Fig. 5.1.

Si la presa se destinara a control de avenidas, el vaso por o común debería

estar vació pero se acepta convencionalmente que al presentar una avenida el vaso se considere lleno, esto es, con el nivel del agua coincidiendo con el NAMO. Este es un criterio sano que ha sido ampliamente comprobado en condiciones reales de operación en una gran cantidad de presas, sobre todo en nuestro país, donde, las grandes avenidas se presentan en el mes de septiembre, al final de la temporada de lluvias, las cuales, con un alto grado de probabilidad, tuvieron oportunidad de provocar escurrimientos suficientes para llenar los vasos. En los ríos de norte, con dos temporadas de precipitación, las grandes avenidas se presentan en la época de escurrimientos de invierno, poco tiempo después de los escurrimientos de verano.

En la figura 5.1 se muestra la sección de un vertedor de excedencias, de

cresta fija, donde la avenida de diseño entre el vaso cuando el agua está en N.A.M.O. y alcanza el nivel más alto en N.A.M.E. (Nivel de aguas Máximas Extraordinarias) coinciden con la descarga máxima del vertedor, con una carga H.

Este gasto máximo de descarga será menor que el pico de la avenida debido

a que ha sido retenido, temporalmente, cierto volumen de agua almacenado entre NAMO Y NAME que se denomina súper almacenamiento o capacidad de retenidas Cr.

En el caso de plantas hidroeléctricas puede ser atractivo el aprovechar el

volumen Cr la carga H en producción adicional de fuerza motriz, en cuyo caso se tiene la condición que se muestra en la figura 5.1 .b donde se ha colocado una compuerta de control sobre la cresta del vertedor y el NAME.

En estas condiciones cuando se presenta una avenida, se levanta la

compuerta paulatinamente, de manera que coincida el gasto de entrada al vaso con el de descarga a través de la compuerta y, por consiguiente, que no varíe el nivel del agua. Es evidente que en este caso en que no existe volumen de agua retenida el gasto de salida será igual al de entrada, o sea mayor que

en el caso 1° y, por consiguiente, el umbral de la compuerta en el caso (b) deberá estar a una elevación inferior que la del caso (a) con el objeto de disponer de mayor carga.

Desde luego, para los casos de regulación de avenidas se pueden

proponer casos intermedios, como se observa en el caso (c). Por otra parte, además de tener suficiente capacidad, la obra de

excedencias debe ser hidráulica y estructuralmente adecuada y con las descargas localizadas de manera que erosionen el pie de la cortina u otras estructuras existentes aguas abajo.

Los materiales que formen los revestimientos de la estructura de descarga

deben ser resistentes a la erosión y tener un acabado liso, con el fin de que sean capaces de resistir las altas velocidades que frecuentemente se presentan en ellas, así como para evitar fenómenos de cavitación y presiones diferenciales en las caras de revestimiento.

Cuando sea necesario se deberá prever la construcción de algún dispositivo

para disipar la energía cinética del agua en el extremo inferior de la descarga. Otro aspecto importante que se debe considerar en el diseño de una obra

de excedencias es la frecuencia con que funcione, es decir el número de veces por año que vaya a trabajar, aspecto que interviene en la geometría del cimacio y en la previsión de futuras reparaciones, si fuese necesarias,

Por ejemplo, en el caso de una presa derivadora en que la capacidad del

vaso es muy pequeña y, por consiguiente, también la regulación del flujo, el trabajo de la obra de excedencias será muy frecuente, casi constante.

En el caso de las presas de almacenamiento en que se tengan grandes

capacidades de regulación que se pueden considerar una o dos de las condiciones siguientes:

1. en donde la obra de excedencias se conciba para dejar pasar la

avenida máxima probable, en cuyo debe privar el concepto de seguridad de la presa.

2. en donde, además de la función anterior, se desee aprovechar la

capacidad del vaso para regular las avenidas ordinarias y permitir descargas que garanticen ciertos niveles aguas debajo de la presa, congruentes con la capacidad de conducción del cauce y la preservación de vidas y bienes materiales. O sea que la estructura trabajará como reguladora de las avenidas ordinarias y como válvula de seguridad de la presa para el caso de la avenida máxima probable.

Este segundo caso, de cuño relativamente moderno en el diseño de presas

para usos múltiples, la obra de excedencias toma el nombre de obra de obra de regulación excedencias que es la que presente publicación.

Se puede afirmar que, en general el incremento en costo de una obra de excedencias no es directamente proporcional al incremento de capacidad de descarga, por lo que con costo frecuencia es costo de una obra de excedencias de capacidad muy amplia será solo moderadamente mayor al de otra con una capacidad reducida.

Esta es la razón por la que en la actualidad el criterio general es el de

proyectar obras de excedencia con capacidades de descarga amplia, sobre todo cuando los datos hidrológicos abarquen periodos relativamente cortos y la presa se encuentre localizada en un cuenca expuesta a fenómenos meteorológicos que puedan provocar escurrimientos de gran magnitud y aguas arriba de zonas densamente pobladas en donde la seguridad de la misma debe ser total.

La función de los vertedores de demasías en las presas de almacenamiento

y las reguladoras es dejar escapa el agua excedente o de avenidas que no cabe en el espacio destinado para almacenamiento, las presas derivadoras dejar pasar los excedentes que no se envían al sistema de derivación. Ordinariamente los volúmenes en exceso se toman de la parte superior del embalse creado por la presa y se conducen por un conducto artificial de nuevo al río o a algún canal de drenaje natural muchas de las fallas de las presas se han debido a vertedores mal proyectados de capacidad insuficiente .generalmente el aumento en costo no es directamente proporcional al aumento de capacidad. Con frecuencia el costo de vertedor de amplia capacidad es solo un poco mayor que el de uno que evidentemente es muy pequeño.

Además de tener suficiente capacidad el vertedor debe ser hidráulico

estructuralmente ademado y debe estar localizado de madera que las descargas del vertedor no erosionen ni socaven el tablón de aguas debajo de la presa. Las superficies que forman el camino de descarga del vertedor deben ser resistentes a las velocidades erosivas creadas por la caída desde la superficie del paso a la del agua de descarga y, generalmente es necesario algún medio para disipación de la energía al pie de la caída.

Ordinariamente, las avenidas se almacén en el vaso se derivan por las tomas o se descargan y no es necesario que funcione el vertedor cuando la capacidad del vaso es grande o cuando las otras de descarga o de derivación son grandes el vertedor se utilizara rara vez en las presas derivadoras en las que el almacenamiento es limitado y los volúmenes derivados son relativamente pequeños comparados con el gasto normal del río y el vertedor se utilizara constantemente.

1.- DESCRIPCION DE LOS VERTEDORES DE SERVICIO Selección del proyecto del vertedor. Se puede preparar un proyecto

compuesto considerando debidamente los diferentes factores que influyen en el tamaño y tipo del vertedor. Se pueden usar muchas combinaciones de los componentes para formar el proyecto completo del vertedor. Después de que se han determinado el tamaño hidráulico y las características de descarga de un vertedor mediante el estudio de la variación de niveles producida por la avenida de proyecto, se puede elegir las dimensiones generales del sistema de control. Entonces, se puede elaborar el proyecto específico tomando en cuenta la topografía y las condiciones de la cimentación.

La inclinación del terreno atravesado por el canal de control y de descarga

del vertedor, la clase y volumen de la excavación, además de las posibilidades que haya de utilizarla como material para el terraplén; las probabilidades de que se erosionen las superficies formadas por la excavación y la necesidad de revestirlas; la permeabilidad y la resistencia de la cimentación; y la estabilidad de los taludes excavados; todos estos factores deben considerase en la selección.

La adopción de un tamaño especial o arreglo para los componentes del vertedor pueden influir en la selección de los demás componentes.

Un vertedor puede ser parte integrante de una presa, como la secciono

vertedora de una presa de concreto, o puede ser una estructura separada. En algunos casos, puede combinarse como una estructura de descarga común. La localización, el tipo y el tamaño de las demás estructuras auxiliares son factores que pueden influir en la selección. El plan final dependerá del estudio económico del conjunto, y de la eficacia hidráulica, y estructural.

2.- PARTES QUE CONSTITUYEN UN VERTEDOR.

2.1 LA ESTRUCTURA DE CONTROL.

Uno de los componentes principales de un vertedor es la estructura de control, porque regula y gobierna las descargas del vaso. Este control limita o evita las descargas cuando el nivel del vaso llega ha niveles predeterminados, y también regula las descargas cuando el vaso alcanza niveles mayores ha los ya fijados. La relación entre la carga hidráulica y la descarga puede fijarse como en el caso de un simple rebosadero o bocal sin regulación o puede ser variable como en el caso de una cresta con compuertas.

Las estructuras de control pueden tomar varias formas tanto en su posición

como en su figura. En planta, los vertedores pueden ser rectos, curvos, semicirculares, en forma de U o redondos.

Los vertedores pueden ser de pared delgada con secciono de cimacio de

pared gruesa o de sección regular. Los orificios pueden ser de pared delgada redondeada. Pueden descargar libre, parcial, o completamente sumergidos. Las boquillas pueden tener la entrada formada por aristas vivas, redondeadas o abocinadas, pueden ser de tamaño uniforme o ser convergentes o divergentes.

Los tubos pueden ser de tamaño uniforme o variable, con el control colocado en el extremo de aguas abajo, o en algún punto intermedio de su longitud. Los tubos pueden funcionar llenos a presión en toda su longitud o pueden funcionar llenos o parcialmente llenos, respectivamente arriba y abajo del punto donde tienen el control. CANAL DE DESCARGA.

Los volúmenes descargados por la estructura de control generalmente se

conducen al cauce abajo de la presa por un canal de descarga o cauce. Las excepciones se presentan cuando se hacen libremente a descarga de la cresta de una presa de tipo de arco, o cuando se envía directamente cada para que forme una cascada en la misma. La estructura de conducción puede ser el parámetro de aguas debajo de una presa de concreto, un canal abierto excavado ha loo largo de la superficie del terreno, un canal cubierto colocado a través o debajo de la presa, o un túnel excavado en una de las laderas.

Las dimensiones del canal de descarga dependen principalmente de los

requisitos hidráulicos, pero la sección del perfil, de la forma de las secciones transversales, anchos, longitudes, etc., depende de las características geológicas y topográficas del emplazamiento. Un conducto cerrado puede consistir en un tiro vertical o inclinado descargando en un túnel casi horizontal atravesando una ladera o en un conducto constituido por un canal cubierto debajo o a través de la presa. Ocasionalmente, se puede adoptar una combinación de un conducto cerrado y un canal abierto.

Los canales de descarga deben cortarse en material resistente o revestirse

con uno que lo sea al efecto erosivo de las grandes velocidades, y que sea

estructuralmente adecuado para soportar las fuerzas producidas por rellenos, supresión, cargas producidas por el peso del agua, etc.

ESTRUCTURA TERMINAL

Cuando el agua que pasa por el vertedor de demasías cae del nivel del embalse del vaso al nivel del río aguas abajo, la carga estática se convierte en energía cinética. Esta energía se manifiesta en la forma de altas velocidades que si se trata de disminuirlas producen grandes presiones. Por lo tanto, generalmente deben disponerse medios que permitan descargar el agua en el río erosiones o socavaciones peligrosas en el talón de la presa y que no produzcan daños en las estructuras adyacentes.

La descarga se puede hacer ha altas velocidades directamente en la

corriente en la que se absorbe la energía a loo largo del cause por impacto, turbulencia y rozamientos.

El canal de descarga puede terminarse arriba del nivel del cauce o puede continuarse abajo del mismo. Se puede utilizar trampolines, prolongaciones voladas, difusores para lanzar chorros ha alguna distancia aguas abajo del extremo de la estructura.

Cuando se prevé que se va a producir fuerzas arrastres en el punto en que

va a caer el chorro se puede excavar un estanque en el cauce, revistiendo sus costados y el fondo con enrocamiento o concreto.

En las instalaciones pequeñas, puede resultar conveniente hacer la

excavación mínima y permitir que la descarga forme un estanque natural después se reviste de enrocamiento o de concreto para evitar el arrastre.

Cuando se quiere evitar erosiones intensas en él cause, se debe disipar la gran energía de la corriente antes de descargarla al cauce del río. Lo que se puede efectuar usando un dispositivo para disipar la energía, como estanques para la formación del resalto, un trampolín sumergido, un lavadero con dados, una fosa con deflectores amortiguadores y muros, o algún amortiguador o disipador de energía.

CANALES DE LLEGADA Y DE DESCARGA.

Los canales de llegada sirven para captar agua del vaso y conduciría ha la

estructura de control. Cuando el agua entra directamente del vaso al vertedor y directamente cae al río, como en el de un vertedor colocado sobre una presa de concreto, no son necesarios.

En el caso de vertedores colocados en las laderas en que se apoya la presa

o en puertos o en cuchillas, pueden ser necesarios canales que lleven el agua al control del vertedor y para alejar el agua de su estructura terminal.

Las velocidades de entrada deberán limitarse y las curvaturas y transiciones

deberán hacerse graduales, con objeto de disminuir las pérdidas de carga en el canal y para uniformar el gasto sobre la cresta del vertedor.

La velocidad de llegada la profundidad que haya abajo del nivel de la cresta tienen una influencia importante en la descarga sobre una cresta de un vertedor. A una mayor profundidad de llegada, con la consiguiente reducción en la velocidad de llegada, resulta en un coeficiente de descarga mayor.

Dentro de los límites que se requieren para obtener una buena circulación y

velocidades que no produzcan arrastres, la determinación de la relación de la profundidad del canal de entrada ha la anchura es cuestión económica.

Los canales de descarga conducen el agua que pasa por la estructura

terminal el cauce del río abajo de la presa. En algunos casos solamente se construye un canal piloto, haciendo la suposición de que por arrastre se ampliará la secciono durante los mayores gastos. Las dimensiones del canal de descarga la necesidad de protegerlo con revestimientos o enrocamientos, depende de la posibilidad de erosionarse. Aunque se construyan estructuras amortiguadoras, puede ser imposible reducir las velocidades resultantes por debajo de la velocidad natural en la corriente original y, por lo tanto, no se podrá evitar que se produzca algo de erosión en el cauce.

Después de la creación de un vaso el vertedor normalmente descargará

agua clara y el material deslavado por las altas velocidades y el material deslavado por las altas velocidades no será reemplazado con azolves. En consecuencia, se producirá un retroceso gradual del cauce del río aguas abajo, loo que disminuirá la relación del tirante del gasto del agua de descarga. Inversamente él deslave, puede formar barras e islas aguas abajo, loo que elevará el nivel de agua de descarga con relación ha los gastos. Las dimensiones y las medidas para evitarla erosión en el canal de descarga pueden estar influidas por estas consideraciones.

3.- OBRAS DE CONTROL Y EXCEDENCIAS.

3.1 TIPOS DE OBRAS DE EXCEDENCIAS. CLASIFICACIÓN. Como todas las clasificaciones, la que aquí se propone es completamente

arbitraria: solo se intenta distinguir las estructuras haciendo referencia a las más relevantes características de la obra sea la zona de control o en la descarga.

VERTEDORES

OBRAS DE EXCEDENCIAS

DESCARGA LIBRE

CON TIRO VERTICAL DESCARGA DIRECTA EN CANAL CON CANAL LATERAL ABANICO

CAÍDA LIBRE

CAÍDA RÁPIDA

CORTINAS VERTEDORAS

DESCARGA REGULARIZADA

SIFONES

OBRAS PEQUEÑAS

4.- VERTEDORES DE EXCEDENCIAS.

4.1VERTEDORES DE CAÍDA LIBRE.

Los vertedores de caída libre están asociados a cortinas de arco o de

contrafuertes, donde el espesor de concreto y la geometría general no sean favorables para guiar la vena liquida desde la cresta hasta la parte inferior; si la roca de cimentación es resistente a la erosión, el agua se puede dejar caer libremente sin protección; pero en caso contrario se debe prever alguna y amortiguar el impacto.

Véase, por ejemplo O.H 14 donde aparece la sección A-A de la cortina de

la presa pabellón. Ags. Con un pequeño vertedor de 15.00 m de cresta y con la descarga directamente contra la roca de cimentación, una riolita compacta.

En el plano O.H. 10, correspondiente a la presa de Francisco I. Madero,

Chia. Se puede observar la “sección de un contrafuerte vertedor” en donde se muestra la parte superior del vertedor que con caída libre del orden de 50.0 m permite la descarga sobre la roca de cimentación;

También en este caso se trata de riolita compacta; En una inspección

efectuada por el autor, después de 23 años de servicio, no se observó erosión importante que pudiera poner en peligro la cimentación de los contrafuertes.

4.2 CORTINAS VERTEDORAS CON CAÍDA EN RÁPIDA

Este tipo de vertedores se localiza en una sección reducida de una cortina

de tipo de gravedad, sobre la cual se permite el en la figura 5.1. La cresta se forma para ajustarse al vena liquida, en las condiciones de

gasto máximo. Si la roca de cimentación es compacta y de buena calidad, la parte inferior de la descarga se puede diseñar como un deflector o salto de esquí: si la cimentación es erosionable se requerirá la construcción de un tanque disipador de energía.

Véase por ejemplo el plano 0.H. 7 en cuyo corte A – Aparece la sección

vertedora de la cortina de la presa Ignacio Allende ( la Begoña), para una capacidad de 602 m3/seg., controlada con tres compuertas radiales de 6.0 x 7.25 y salto de esquí.

En lo planos O.H 8.1 Y O.H 8.2 se puede observar los detalles de la

sección vertedora de la cortina de la presa La Amistad, sobre el río Bravo (internacional), para una capacidad de 40 096 m en la cresta y en tanque amortiguador al pie de la rápida.

4.3 VERTEDORES CON TIRO VERTICAL.

Los vertedores con descarga en tiro vertical tienen una entrada en embudo

que conecta a un túnel, en cuyo extremo inferior puede existir un deflector o una estructura disipadora de energía.

Esta forma de vertedores se adaptara presas con vaso de almacenamiento

muy encañonado, gastos relativamente pequeños y en que el agua que fluya a través de ellos este libe de objetos que puedan obstruirlos.

En nuestro país existía solamente un vertedor de este tipo, formado parte de la presa Chihuahua construida para agua potable sobre el río Chuviscar.

En el año de 1972 las autoridades de estado de Chihuahua lo hicieron

clausurar con el objeto de aumentar el almacenamiento. La presa quedó solamente con un pequeño vertedor auxiliar, con descarga

libre sobre el muro de gravedad.

4.4 VERTEDORES CON DESCARGA DIRECTA EN CANAL.

Descarga del vertedor. El agua que fluye en dichas descargas puede adquirir velocidades del

orden de que tales velocidades cualquier desilineaminento de los planos revestimiento, en ambos lados de la fractura, puede provocar muy altas presiones hidrostáticas en la cara inferior de la losa y levantarla, trayendo como consecuencia el fracaso de la estructura y de la cortina misma.

Esta es la razón por lo que, invariablemente, los vertedores con descarga

en canal se localizan en las laderas o en otros sitios apropiados, pero siempre sobre terreno natural.

El perfil de un vertedor con descarga en canal se ilustra en la figura 5.2. El

acceso en “A” es relativamente ancho, de manera que tenga velocidades bajas que no provoquen erosiones y que representen pequeñas perdidas de carga.

En el punto "B" se muestra una sección control, donde se induce un

tirante crítico con el fin de descargar máxima se obtenga para cierta elevación del agua de embalse.

En este puntos se pueden construir estructuras reguladoras de gasto,

ENCASO que resulte conveniente.

De "B" a "C" se puede tener una pendiente relativamente suave, pero mayor que la cítrica, determinada por la topografía en el sitio de localización. De “C” a “D” se presentará una caída con pendiente fuerte, ya que el lado de la descarga, con el objeto de llegar al nivel del fondo del río o valle escogido para eliminar los volúmenes de agua vertidos. “D” – “E” representan un tanque amortiguador donde se disipa.

La energía cinética adquirida por el agua. Posteriormente, en “F”, el agua,

ya en flujo subcrítico, regresara al cauce del río. Como alternativa, y en caso de que se tenga roca muy buena calidad, se

puede suspender el revestimiento del canal de descarga en algún punto, entre “B” – “ C”- “D”, construyendo un deflector para garantizar que las erosiones no se presentan en las cercanías del revestimiento.

Véase, por ejemplo, el plano O.H 1 que corresponde a la presa de

Netzhualcoyotl. Sobre el río Grijalva, Chis. Donde aparecen dos vertedores con descarga regularizada y directa en canal localizadas en la margen izquierda de la boquilla.

En el plano O.H 1-4 se pueden observar los cortes longitudinales de los dos

vertedores, donde aparecen acceso, la sección de control y el canal de descarga.

En el vertedor de emergencia con capacidad máxima de 10 650 m3/seg. Están instaladas cuatro compuertas radiales de 5.0 x 18.70 m para

regulación del gasto y un deflectores el extremo inferior de la descarga. En el vertedor de servicio, para trabajo frecuente y regularización de las

avenidas ordinarias, con capacidad máxima de 11 000m3/seg. Están instaladas tres compuertas radiales 15.0 x 15.0 m en la selección de

control, y se construyó un tanque de amortiguador en el extremo inferior de la descarga.

En el plano O.H. 2 aparecen los detalles del vertedor de la presa Presidente

Adolfo López Mateos, sobre el río Huamaya, sino con descarga convergente, en canal, y sin estructura disipadora en el extremo inferior de la descarga.

En el plano O.H 4.-4 se muestra el corte longitudinal del vertedor de la presa

Álvaro Obregón, sobre el río Yanqui, son con un deflector en el punto inferior de la descarga.

4.5 VERTEDOR CON CANAL LATERAL.

Estos vertedores tienen la particularidad de que el eje del canal se descarga

en paralelo o casi paralelo el aje de la sección vertedora, la cual, a su vez, es paralela o casi paralela al eje de la corriente.

Los elementos que lo forman se pueden mencionar como sigue: acceso, sección de control, canal colector, canal de descarga y deflector o estructura disipadora de energía. Generalmente están asociados a cortinas de tierra y enrocamiento construidas en ríos encañonados y con grandes avenidas, o donde se requieren grandes longitudes de cresta.

Por ejemplo, en el plano O.H.6 se observa el vertedor de la presa Manuel Ávila Camacho, sobre el río Atoyac, Puebla., localizado en la margen izquierda, con 170.0m de longitud de cresta, para un gasto máximo de 1200.00m3/seg. Sus partes constituyentes se ilustran en dicho plano.

Así mismo, en el plano O.H.15 aparecen los detalles del vertedor de la presa

José Antonio Alzate, localizado en la margen izquierda del río Lerma, Edo. de México, para un gasto máximo de 254.0m3/seg. 5.- ALGUNAS CONSIDERACIONES A CERCA DEL DISEÑO DE VERTEDORES DE EXCEDENCIAS.

En los vertedores de cresta aguda, sección rectangular y sin contracciones

laterales el gasto se encuentra con la expresión de Francis (figura 5.3): En ingeniería hidráulica las estructuras vertedoras se trata en general de

estructuras masivas donde se a rellenado de concreto la zona bajo la vena líquida, de manera que, teóricamente, no se modifique el estado de presiones a lo largo de la línea b-c, cuya forma debe corresponder a la del manto inferior de la vena.

En tales condiciones de carga original He se ha disminuido una cierta

cantidad r y llega a Hr < He. Por consiguiente, el coeficiente C de la expresión original de Francis deberá

ser mayor y vendrá en una cantidad variable y función de la carga. Para carga de diseño C llega a adquirir valores del orden de 2.2.

Cuando existen pilas sobre el vertedor, la longitud real se reduce, y la longitud efectiva se obtiene con la expresión:

L = Lo – 2 (N Kp + Ka) He En donde: L = Longitud efectiva en m. Lo = Longitud real en m. N = Número de pilas. Kp = Coeficiente de contracción por pila. Ka = Coeficiente de contracción por muros extremos. He = Carga efectiva, en m.

El tirante Ha, en el acceso del vertedor, afecta el coeficiente del gasto, como

se puede observar en la figura 5.5. En general el tirante en el acceso del vertedor debe ser igual o mayor a la

carga sobre el vertedor, ya que en caso contrario el flujo se afecta por la cercanía de la frontera inferior. Este tipo de consideraciones es especialmente importante en presas de derivación con cortinas vertedoras pequeñas, ya sea para agua potable, riego o generación de energía.

En la figura 5.6 se puede obtener los valores de corrección al coeficiente del

gasto para cargas efectivas He diferentes a las de diseño H. Cuando los vertedores tienen el flujo controlado con compuertas, la

capacidad de descarga se determina con la ecuación de los orificios: Q = C A √2g H Para alta carga, en donde: C = Coeficiente de gasto. A = Área del orificio bajo

la compuerta, en m3. H = Carga sobre el orificio,

en m. ó

Q = 2/3 √2g C L (H1

3/2 H23/2)

Para baja carga, en donde: g = Intensidad de la gravedad. C = Coeficiente de gasto. L = Longitud de la cresta del vertedor, en m (ancho de la compuerta). H1 = Carga mayor, en m. H2 = Carga menor, en m. El coeficiente C cambia para diferentes compuertas y formas del cimacio y

se afecta por las condiciones del flujo, aguas arriba y aguas abajo, cuando dichas condiciones estén afectadas a su vez por las contracciones de los orificios.

En la figura 5.7 se muestran los valores de los coeficientes de gasto

determinados en condiciones promedio, y son suficientemente confiables para efectos de diseño.

También se puede consultar la figura 6.31 del capitulo 6 para obtener los

coeficientes de gasto en compuertas, tanto radiales como deslizantes.

6.- DESCARGA DE LOS VERTEDORES. Excepto para los vertedores con descarga en tiro vertical, el que se puede

ahogar en ciertas condiciones de trabajo, la descarga de los vertedores de excedencia se efectúa en conductos abiertos, ya sea en canal o en túnel.

En los vertedores con descarga directa con frecuencia la longitud de la

cresta vertedora tiene la misma magnitud que el ancho del canal de descarga y del tanque amortiguador en el extremo inferior.

La longitud de la cresta se determina en función de la operación del vaso, el costo de la cortina y de si se instalarán o no compuertas en la cresta. El ancho del tanque amortiguador se relaciona con los niveles del agua abajo de la descarga. Y en ancho del canal puede depender de las condiciones topográficas y de economía.

Si por las condiciones anotadas antes no son iguales la longitud de la cresta

y en ancho del canal y del tanque amortiguador, se debe tener cuidado de que las transiciones se hagan gradualmente, debido a que se puede desarrollar ondas estacionarias indeseables o incluso brincar el agua fuera de los muros guía laterales.

En el flujo supercrítico es recomendable que los cambios de dirección de los

filetes del líquido no sean mayores a los dados por la expresión siguiente:

tg β = 1 3F Siendo:

F = V número de Fraude. √g D v = Velocidad media del agua en m/seg. g = Intensidad de la gravedad en m/seg2. D = Tirante hidráulico. β = Angulo de variación de las paredes del canal con respecto al eje del

mismo. Para diseñar preliminares se puede suponer el ancho del canal y tanque amortiguador

igual al valor dado por la expresión: B = √Q Siendo: Q = gasto en m3/seg. B = Ancho del canal, en m. Para determinar los tirantes en el canal de descarga se puede usar la expresión de

Bernoulli: t1 – t2 + V1

2 – V2 ΔL = 2g So – St Con: Sf = [Vn]2 r2/3

Conviniendo en que en este caso se toma: n = 0.018para concreto. v = velocidad en el tramo, en m/seg. r = Radio hidráulico medio en el tramo entre 1-2, en m. So = Pendiente del piso del canal. t1, t2 = Tirantes, en m.

En caso de que el canal tenga muy fuerte pendiente se deberá usar los valores correspondientes, de acuerdo con la figura 5.8. (Véase también la parte 7).

El revestimiento del canal de descarga generalmente se construye de

concreto reforzado de 30 cm. a 50 cm. de espesor. Los muros guía del canal y tanque de amortiguador se diseña como muros de tipo gravedad o cantilíver, según el caso.

Para evitar subpresiones en los revestimientos se prevé la construcción de

una pantalla impermeable en el acceso y un sistema de drenes con filtros de arena y tubería de concreto bajo el revestimiento. Este sistema de drenaje puede desfogar a la superficie del revestimiento a través del lloradero.

Cuando el tanque amortiguador está en operación se provoca supresiones importantes bajo las losas del revestimiento, al principio del tanque. Esto se debe a que en gran parte del tanque la subpresión bajo las losas del piso corresponde a la carga del conjugado mayor, mientras que al principio del tanque la presión sobre la losa del piso se debe al tirante relativamente chico del conjugado menor, en flujo supercrítico.

Para contrarrestar esta supresión las losas del piso deben ser pesadas y

rígidas, o sea continuas, y ancladas a la cimentación. Si es posible, se puede prever la construcción de un sistema de drenaje bajo las losas de piso. Cuando la velocidad del agua en los conductos abiertos sobrepasa los valores de 20 a 25 m3/seg. Se crean zonas de vacío que favorece el desarrollo de cavitacion y erosión en las superficies del concreto.

Hasta la fecha ha habido gran cantidad de casos de descarga de obras de

excedencia en que se han presentado fenómenos de cavitacion y erosión, tanto en los conductos como en las estructuras terminales de disipación de energía.

Dada la importancia del fenómeno, se han hecho numerosas investigaciones

en todo el mundo y se ha llegado a la conclusión de que es necesaria una buena ventilación de las zonas potenciales de cavitación.

En algunos casos las superficies afectadas se han tratado con concretos

epoxy, para evitar los efectos de la cavitación. Como casos ilustrativos de épocas relativamente modernas se pueden citar

los túneles de descarga de la presa El Infiernillo, Méx., el túnel del vertedor de la presa Yellwtail, Montana, E.U.A., y los túneles de descarga de la presa Tarbela, en Paquistán.

7.- DISIPADORES DE ENERGIA

7.1 TANQUES AMORTIGUADORES

La función de un tanque amortiguador es la de disipar la energía cinética del

flujo supercrítico al pie de la rápida de descarga, antes de que el agua retorne al cauce del río. Todos los diseños de tanques amortiguadores se basan en el principio del salto hidráulico, el cual es la conversión de altas velocidades del flujo a velocidades que no pueden dañar el conducto de aguas abajo. Se debe recalcar que existe una relación estrecha entre la velocidad y el tirante aguas arriba del salto hidráulico y el tirante conjugado aguas abajo del salto.

Conviene hacer las consideraciones siguientes: a partir del gasto de diseño,

Q, se puede determinar el tirante normal en el río “t” y, por consiguiente la elevación del agua a la salida del tanque; con el gasto Q y un ancho supuesto en el tanque amortiguador se puede determinar el tirante t1; con los valores de v1 y t1 se puede determinar el tirante conjugado t2; substrayendo t2 del nivel del agua a la salida se obtiene una elevación de piso del tanque amortiguador.

Desafortunadamente no se tendrá un solo gasto sino una variación muy

grande de ello, desde Q = 0 hasta un gasto de diseño; para todo este rango de valores del gasto, en el tanque amortiguador se debe producir el salto hidráulico.

Con el fin de apreciar el fenómeno antes descrito se preparan dos curvas,

una para elevaciones del agua en la salida y otra para la elevación del agua sobre el piso del tanque correspondiente al tirante t2, como el resultado de un gasto “q”, como se ilustra en la figura 5.10.

En el caso ideal las curvas deben coincidir; pero esto rara vez sucede. Cuando la elevación del agua en el tanque es mayor que en la salida, existe

el peligro de que el salto hidráulico se desaloje hacia fuera del tanque; cuando la elevación del agua en el tanque sea menor que a la salida el salto se

moverá hacia el pie de la rápida y se ahogará parcial o completamente, resultando una incompleta disipación de energía y altas velocidades a la salida.

Para corregir esta situación se puede cambiar el ancho del tanque, con lo

cual se modificará la curva para el tanque, o la elevación del piso del tanque, o la elevación del agua a la salida, por medio de una sección de control. Otra medida correctiva es la instalación de dientes y bloques de concreto en el fondo del tanque, con lo se genera una fuerza en dirección aguas arriba que se suma a la presión hidrostática de aguas abajo, obteniéndose una mayor fuerza de resistencia y el desalojamiento del salto hacia aguas arriba, en donde se disipará una mayor cantidad de momentum; o el salto hidráulico permanecerá en el mismo lugar con una menor elevación de agua en la salida.

La longitud del tanque amortiguador se debe hacer aproximadamente igual a

la longitud del salto. De modo experimental se ha encontrado que en un piso horizontal la longitud del salto hidráulico es aproximadamente siete veces la diferencia de tirantes conjugados, o sea

L = 7 (t2 – t1) Esta longitud se puede reducir construyendo dientes, bloques de concreto, o

sobreelevando la salida. Los dientes se colocan a la entrada del tanque amortiguador y tienen como función la de dispersar el flujo; los bloques de concreto se instalan en el piso del tanque y su función es estabilizar el salto suministrando una fuerza en el sentido de aguas arriba; sobreelevando la salida también se estabiliza la posición del salto y, además, se levanta el flujo sobre el piso del río, creando turbulencia que puede depositar más que erosionar el material depositado debajo de la salida del tanque.

Como resultado de las modificaciones que antes se indican, la longitud del

tanque se puede reducir a cinco veces la diferencia de tirantes conjugados, o sea

L = 5 (t2 – t1) Para el diseño definitivo es aconsejable que el funcionamiento del tanque

amortiguador se compruebe mediante un modelo hidráulico. Como precaución adicional para prevenir la erosión del cauce a la salida que

pueda poner en peligro la estructura se considera buena práctica de ingeniería construir un dentellón a la salida del tanque y revestir el lecho y las márgenes del río con un zampeado seco.

8.- OTROS DISIPADORES DE ENERGÍA.

Existen otros tipos de disipadores de energía a base de cubetas ahogadas,

saltos de esquí, impacto y difusores.

Los vertedores de demasías generalmente se clasifican dé acuerdo con sus

características más importantes, ya sea con respecto al sistema de control, al canal de descarga o a otro componente. Con frecuencia los vertedores se clasifican en controlados o sin control, según que tengan o no compuertas. Continuamente se clasifican como tipos los de descarga libre, de cimacio, de canal lateral, de canal abierto, de conducto de túnel, de boca de caída, de alcantarilla y sifón.

8.1 VERTEDORES DE DESCARGA LIBRE (DE CAÍDA RECTA).

Los vertedores de descarga libre o de caída recta son aquellos en los que el agua cae libremente de la cresta. Este tipo es el conveniente para las presas formadas por arcos delgados o para las presas vertedoras.

Las descargas puede ser libre, como en el caso de un vertedor de pared delgada, o correr ha lo largo de toda la sección angosta de la cresta.

Cuando no se construye una protección artificial en la base de la caída se

producen erosiones en los cauces formándose estanques profundos. El volumen y la profundidad del estanque están relacionados ha la variación de las descargas, a la altura de la caída, y a la profundidad del agua de descarga. La resistencia ha la erosión del material del cauce, incluyendo la roca fija, tienen poca influencia en el tamaño del estanque.

Si los tirantes del agua o descarga son suficientes, se formara un resalto hidráulico cuando la lámina libre cae sobre un zampeado plano. Se ha demostrado que la ecuación de la cantidad de movimiento para el salto hidráulico se puede aplicar ha las condiciones hidráulicas en la base de la caída para determinar los elementos del resalto hidráulico.

Se puede proyectar para utilizarse con una amplia variación de tirantes en el agua de descarga un vertedor de descarga libre para las presas bajas de tierra (1, 2, 3, 4). En la fig. 180 se muestra la concepción de un artista de una estructura así.

Conociste principalmente en un vertedor recto construido en el extremo superior de un canal de descarga de sección rectangular, con un lavadero horizontal colocado al nivel del cauce o más abajo. En este caso se han colocado dados y una solera horizontal a la salida para facilitar la formación del resalto hidráulico y para reducir la erosión en el cauce de aguas abarrajo.

Las vibraciones producidas por el impacto pueden agrietar o dislocar la estructura, con el peligro de que falle por turificaciones o socavaciones. Ordinariamente, no debe considerarse el uso de esta estructura en caídas hidráulicas del nivel superior del vaso al agua de descarga mayores de 20 pies.

8.2 VERTEDORES DE CIMACIO.

Los vertedores de cimacio tienen una sección en forma de S. La curva

superior del cismático ordinariamente se hace que se ajuste rigurosamente al perfil de la superficie inferior de una lámina de agua con ventilación cayendo de un vertedor de cresta delgada. La lámina de agua se adhiere al paramento del perfil, evitando el acceso de aire ha la cara inferior de la lámina. Para las descargas efectuadas con la carga de proyecto, el agua se desliza sobre la cresta sin interferencia de la superficie que la limita y alcanza casi su eficiencia máxima de descarga.

Una curva inversa al pie del talud desvía el agua hacia el lavadero de un

estanque amortiguador o dentro del canal de descarga del vertedor. La cresta de cimacio y el lavadero pueden construir todo el vertedor de

demasías, mientras que en otro tipo de vertedores como la porción vertedora de una presa de concreto del tipo de gravedad; o la creta de cimacio puede ser solamente la estructura de control de algún otro tipo de vertedor.

Debido a su elevada eficiencia, la sección de cimacio es la que se usa en la mayor parte de las crestas de control de los vertedores de demasía.

8.3 VERTEDORES CON CANALES LATERALES.

Los vertedores con canales laterales son aquellos en los que el vertedor de control se coloca a lo largo del costado, y aproximadamente, paralelo a la porción superior del canal de descarga principal. Las características de descarga de un vertedor lateral son semejantes a las de los vertedores ordinarios y dependen del perfil elegido para la cresta.

Sin embargo, para las descargas máximas, los funcionamientos hidráulicos del canal puede diferir del de los vertedores ordinarios en que su circulación puede estar restringida en el conducto y porque su cresta puede quedar ahogada.

8.4 VERTEDORES CON CANAL DE DESCARGA.

Los vertedores cuya descarga se conduce del vaso al nivel del río aguas abajo, por su canal abierto, colocado a lo largo de la ladera del emplazamiento de la presa o por un puerto, se le puede llamar vertedor de canal de descarga, de canal abierto o de cubeta. Un vertedor que tenga un canal del tipo de descarga, aunque esté controlado por un vertedor, un orificio con compuertas, un vertedor lateral, o alguna otra estructura de control, puede todavía llamársele vertedor de demasía con canal de descarga.

Los vertedores de demasías con canales de descarga se han usado en las presas de tierra más que los de cualquier otro tipo. Los factores que influyen en la sección de los vertedores con canales de descarga son la sencillez de su proyecto y construcción, su adaptabilidad o cualquier condición de la cimentación, y a la economía en general que con frecuencia se obtiene por el uso del material de excavación en el terraplén de la presa. Los vertedores de demasías se han construido con éxito en todos los tipos de materiales de cimentación, que varían desde la roca sólida a la arcilla blanda.

Los vertedores de demasías de canal de descarga ordinariamente constan

de un canal de entrada, una estructura de control, un canal de descarga, una estructura terminal y un canal de salida.

Con frecuencia, el eje del canal de entrada o el del canal de descarga debe

ser curvo para adaptar su alineamiento a la topografía. En estos casos se confina la curvatura al canal de entrada, si es posible, debido a la pequeña magnitud de las velocidades de llegada.

Los perfiles de los vertedores con canal de descarga, por lo general, dependen de la topografía del emplazamiento y de las condiciones subterráneas de la cimentación. La estructura de control, generalmente, se coloca en línea con la línea central de la presa o aguas arriba de ella. Generalmente, la porción superior del canal de descarga se lleva con la pendiente mínima hasta que sale a la superficie de la ladera para disminuir la excavación.

8.5 VERTEDOR DE CONDUCTO Y DE TÚNEL.

En los que se usa un canal cerrado para conducir la descarga alrededor o debajo de la presa, con frecuencia el vertedor de demasías se llama de conducto o de túnel, según corresponda. El canal cerrado puede tomar la forma de un tiro vertical o inclinado, de túnel horizontal a través de tierra o roca, o de un conducto construido como corte abierto y cubierto de tierra. Se puede usar la mayor parte de las formas de estructuras de control, incluyendo crestas vertedoras, orificios de entrada verticales o inclinados, pozos verticales y vertedores de demasías de conducto y de túnel.

Con la excepción de los que tienen entradas de orificios o de pozos, los

vertedores de demasías de túneles y de conductos se proyectan para funcionar parcialmente llenos en toda su longitud. En los de control de pozo o de orificio, el tamaño del túnel o conducto se elige de manera que funcione lleno en un tramo corto en el control y luego parcialmente en el resto de su longitud.

Los vertedores de demasías del túnel pueden tener ventajas en los

emplazamientos de los cañones angostos, con laderas escarpadas, o en lugares en los que existen peligros para los canales abiertos por aludes o derrumbes de roca. Los conductos cerrados pueden resultar convenientes en los emplazamientos situados en los valles amplios, en los que las laderas suben gradualmente y quedan a distancia considerable al cauce de la corriente.

8.6 VERTEDOR DE DEMASÍAS DE POZO O EMBUDO.

Un vertedor de pozo o embudo, como lo indica su nombre, es uno en el que el agua entra sobre un bordo en posición horizontal, cae en un tiro vertical o inclinado y luego corre al cause del río de aguas abajo por un entubamiento horizontal. Se puede considerar la estructura formada por tres elementos; que son: un vertedor de control, una transición vertical, y un canal de descarga cerrado.

Cuando la entrada tiene forma de embudo, a este tipo, con frecuencia, se le llama vertedor de demasías de bocina.

Las características de descarga de los vertedores de demasías de pozo

pueden cambiar al variar la carga hidráulica. El control también variara la carga hidráulica. El control también variará de acuerdo con las capacidades relativas de carga del vertedor, de la transición del conducto o túnel.

Los vertedores de demasías de pozo se pueden usar ventajosamente en los

aplazamientos de las presas en los cañones muy angostos, en los que las

laderas son muy inclinadas, o en donde se dispone de un túnel de derivación o de un entubamiento, para usarse como ramal de aguas abajo. Otra ventaja de este tipo de vertedor de demasías es que casi se alcanza la máxima capacidad de cargas relativamente pequeñas; esta característica hace que el vertedor sea ideal para usarse cuando su gasto está limitado. Esta característica también se puede considerar una desventaja, porque aumenta poco su capacidad cuando las cargas son mayores que las de proyecto, si ocurriera una avenida mayor que la de proyecto. Lo que no sería una desventaja si este tipo de vertedor se fuera a usar como un vertedor de servicio, en combinación con un vertedor auxiliar o de emergencia.

8.7 VERTEDORES DE DEMASÍAS DE ALCANTARILLA.

Los vertedores de demasías de alcantarilla son adaptaciones especiales del vertedor de entubamiento o de túnel. Se distinguen de los de pozo y de otros tipos de conductos en que la abertura de su entrada está colocada verticalmente o inclinadas aguas arriba o aguas abajo, y su rasante es uniforme o casi uniforme y de cualquier pendiente. La abertura de entrada del vertedor puede tener paredes abocinadas o inclinadas con un piso a nivel o inclinado. Es conveniente que el conducto funcione parcialmente lleno para las condiciones de la descarga, tomando precauciones especiales para evitar que el conducto funcione lleno, se construyen boquillas abocinada o de forma hidrodinámica.

Los vertedores de alcantarilla funcionando con la entrada ahogada actuarán

en forma semejante a la de un vertedor de canal abierto. Los que operan con la entrada ahogada, pero con el orificio dispuesto en forma de impedir que el conducto funcione lleno, actuarán en forma semejante a la un vertedor demasías de pozo controlado por un orificio, o a un vertedor de demasías de canal de descarga controlado por un oficio.

Cuando los vertedores de alcantarilla colocados en pendientes fuertes

funcionan llenos, prevalecen presiones pequeñas o negativas en las superficies que limitan el conducto. Cuando las presiones negativas son grandes, existe el peligro de cavitación en la superficie del conducto o de su destrucción. Cuando se forman grietas o fisuras en las zonas de baja presión, existe la posibilidad de que absorba material del que rodea el conducto. Por lo tanto, los vertedores de demasías del tipo de alcantarilla, no se deben usar en instalaciones que vayan a operar con cargas grandes, en las que se produzcan fuertes presiones negativas. Por estas razones, los vertedores de demasías de alcantarilla no se deben usar en caídas hidráulicas que excedan de los 25 pies.

Con caídas que no excedan de los 25 pies, los vertedores de demasías de

alcantarilla tienen ventajas sobre los tipos semejantes, debido a su adaptabilidad para funcionar llenos o parcialmente llenos y por la sencillez y economía de construcción. Pueden colocarse sobre un banco excavado a lo largo de una de las laderas, cuando son relativamente inclinadas, o pueden colocarse atravesando la sección principal de la presa, para descargar directamente en el cause del río aguas abajo.

8.8 VERTEDORES DE DEMASÍAS DE SIFÓN.

Los vertedores de demasías de sifón son sistemas de conductos cerrados en tal posición que el interior de la curva del pasaje superior tenga la altura del nivel normal de almacenamiento en el vaso. Las descargas iniciales del vertedor, al subir el nivel del vaso arriba de lo normal, tienen un funcionamiento como sifón tiene lugar después de que se ha agotado el aire en la cámara que se forma sobre la cresta.

La mayor parte de los vertedores de sifón están formados de cinco

componentes, incluyen una entrada, una rama superior, una garganta o control, una rama inferior y una salida. Se instala también una ventilación para interrumpir el efecto sifónico del vertedor, para que deje de funcionar cuando el nivel del agua de la superficie baje al nivel normal.

La entrada se coloca bastante abajo del nivel normal de la superficie del

agua, para impedir la entrada del hielo y basuras, y para evitar la formación de vórtices y desembalses que puedan interrumpir el efecto sifónico. La garganta o sección de control es, generalmente, de sección rectangular y está situada en la creta de la curva superior del sifón. Luego la curva superior continúa para unir un tubo vertical o inclinando que forma la rama inferior del sifón. A menudo la rama inferior se coloca en una contra pendiente, para producir un efecto de cebadura más efectivo formando una cortina líquida que cierra la rama.

La ventaja principal de un vertedor de sifón es su calidad para dar a un paso

a descarga de toda su capacidad dentro de estrechos límites de aumentos de la carga. Otra ventaja es su operación efectiva y automática sin mecanismos ni partes móviles.

Además de su elevado costo, en comparación con otros tipos, el vertedor de

demasías de sifón tiene otras numerosas desventajas, incluyendo las siguientes:

1) Incapacidad del sifón para dar paso al hielo y a la basura. 2) La posibilidad de que se obstruya los pasajes del sifón y los tubos de

ventilación para interrumpir el efecto sifónico con basuras u hojas. 3) La posibilidad de que el agua se congele en sus ramas y en sus tubos

de ventilación antes de que el vaso alcance el nivel de las crestas del vertedor, impidiendo así el paso por el sifón.

4) La ocurrencia de aumentos bruscos y detención de las descargas como resultado la interrupción y reanudación del efecto sinfónico, produciendo así fluctuaciones radicales en el gasto del río aguas abajo.

5) La descarga de gastos mayores que las aportaciones cuando opera al sifón, si se usa uno solo. Se puede obtener una regulación mejor con la que se equilibren con mayor aproximación las aportaciones y las descargas construyendo una serie de sifones de menor tamaño.

8.9 SELECCIÓN DE LA AVENIDA DE PROYECTO.

Consideraciones generales .Cuando ocurre una avenida en el cauce de una corriente sin obstáculos, se considera un suceso natural el cual ningún individuo o grupo asume ninguna responsabilidad Sin embargo, cuando se colocan obstáculos en el cauce, es responsabilidad de los promotores, que los riesgos a los que están sujetos los intereses situados aguas abajo no aumenten apreciablemente, o responder por los daños que pudieran producirse por la operación o falla de dichas estructuras. Además se debe tomar en cuenta la perdida de la obra y de las utilidades de lo aprovechamiento ocasionados por una falla.

Si solamente las estructuras corrieran peligro los promotores de muchos

proyectos preferirían apoyarse en la improbabilidad de una avenida extrema, en vez de incurrir en los gastos necesarios para obtener una completa seguridad. La determinación de los daños probables no deberá confinarse a las condiciones que existen en la época de la construcción.

La presas que forman grandes vasos, construidas en los ríos principales, con un elevado potencial de escurrimiento, sin duda pueden considerarse que se encuentran en la categoría de muy peligrosas .las presas pequeñas construidas en corrientes aisladas en áreas rurales donde la falla, ni amenace la vida humana ni produzca daños mayores que la capacidad financiera de los promotores, se pueden considerar que están en la categoría de poco riesgo

La mayor parte de las presas pequeñas requieren que uno sea algo

conservador en el proyecto, principalmente por el criterio de que la falla de una presa no debe representar un riesgo serio para la vida humana.

Los siguientes requisitos sobre la capacidad del vertedor, establecidos por el

Bureau of Reclamation para la consideración de las presas que se van a construir por medio de prestamos federales con apoyo en el Decreto de Proyectos Pequeños de Recuperación de 1956, se ofrecen como guía para hacer para hacer una decisión de estas :

(1) En el caso de que la falla de la presa aumente el peligro para la

vida humana, el vertedor debe tener suficiente capacidad para dar paso a la avenida máxima probable cuando se hace pasar a través del vaso.

(2) En los casos en los que la falla de la presa no aumenta el peligro

para la vida humana pero que si pone en peligro la operación continua de la organización responsable y podría causar grandes daños en la propiedad, se permitirán planes que impliquen un riesgo razonable.

(3) En el caso de que la falla d la presa no amenace la vida humana, la operación continuada de la organización responsable, o produzca grandes daños a la propiedad, el Bureau no votara en contra de la aprobación del empréstito debido a la capacidad inadecuada pero advertirá a la organización del riesgo que existe y no asumirá ninguna responsabilidad. En caso de falla.

Los siguientes requisitos son esencialmente los mismos a los que se llego en un acuerdo de numerosos ingenieros prominentes privados en 1946.

(b) Hidrogramas de la avenida de proyectos .El procedimiento presentado

permite la derivación de hidrogramas de la avenida de proyecto de tres magnitudes La avenida máxima probable, la avenida suponiendo las condiciones A, y la avenida suponiendo las condiciones B.

La determinación de la avenida máxima probable en consideraciones

racionales de las probabilidades de ocurrencia simultanea de los máximos de varios elementos o condiciones que contribuyen a la avenida.

La avenida para la suposición A se basa en valores del aguacero menores

que los máximos probables y haciendo la suposición de que los suelos de la cuenca están cerca de la saturación por un aguacero anterior.

La avenida para la suposición B se basa en los valores de los aguaceros

iguales a los usados para la avenida de la suposición A, pero se consideran los suelos con la humedad media para el tiempo del año cuando es probable que ocurran las avenidas máximas, en vez de saturados.

Relación del almacenamiento de sobrecarga a la capacidad del vertedor. El

gasto de la corriente normalmente se representa en la forma de un hidrograma, que es una representación grafica del gasto con relación al tiempo .Fig. 171 se ilustra un hidrograma típico que representa el escurrimiento de un aguacero.

Cuando la presa no es de almacenamiento, el vertedor debe ser suficientemente grande para permitir el paso del gasto máximo que produzca la avenida.

En muchos proyectos de vasos, por consideraciones económicas, será

necesario hacer proyectos en los que se utilice la sobrecarga. Cuando se estudien vertedores de pequeñas capacidades con relación a las avenidas de proyecto, deben tomarse precauciones para asegurarse de que la capacidad del vertedor será suficiente.

(1) En el caso de corrientes permanentes alimentadas por nieve, la

capacidad del vertedor nunca debe ser menor que la descarga máxima registrada que haya resultado del escurrimiento producido por la fusión de la nieve.

(2) La capacidad del vertedor debe ser suficiente para la evacuación

de suficiente espacio de sobrecarga, de manera que al estudiar la variación de niveles de una avenida posterior en las condiciones B, los niveles máximos de la superficie del agua no excedan de los obtenidos en el estudio de variación de niveles con la avenida de proyecto.

(3) En regiones que tienen una precipitación anual de 40 plg o más,

el intervalo de tiempo al principio de la siguiente tormenta con las normas (2) deben reducirse 2 días.

(4) En las regiones que tienen una precipitación anual de 20 plg o

menos, el intervalo de tiempo al principio de la siguiente tormenta con las normas (2) puede aumentarse a 7 días.

8.10 ESTUDIOS DE VARIACIÓN DE NIVELES. La acumulación del agua almacenada en un vaso depende de la diferencia entre los gastos de las aportaciones y los de las descargas.

La curva de los gastos de las aportaciones con relación al tiempo esta

representada por el hidrograma de la avenida del proyecto; el gasto de la descarga esta representado por la curva de la descarga del vertedor en función de la elevación del nivel de la superficie del vaso.

La cantidad de agua que un vertedor puede descargar depende del tipo

de sistema de control. No es necesario limitar las salidas a las descargas por el vertedor, sino que pueden completarse con descargas por las obras de toma. Si se pueden establecer ecuaciones para la curva de la avenida de proyecto, la curva de descarga del vertedor (según se puede modificar por medio de la operación) y la curva de almacenamiento del vaso, se puede obtener una solución en el estudio de la variación de niveles por medio de integración matemática.

Se puede tener un valor aproximado toscamente de la relación del tamaño

del vertedor al volumen de sobrecarga sin hacer ningún estudio de variación de niveles, suponiendo arbitrariamente un hidrograma de descarga y midiendo luego el área comprendida entre este y el de la avenida.

Selección del tamaño y tipo del vertedor de demasías (a) Consideraciones generales. Al determinar la mejor combinación de capacidad de almacenamiento y capacidad del vertedor para afrontar la avenida de proyecto elegida, deben considerarse todos los factores pertinentes de hidrológica, hidráulica, proyectos, costos y daños posibles. A este respecto y cuando sea pertinente, se deberán tomar en cuenta factores como:

• 1.- características del hidrograma de la avenida • 2.- los daños que podrían resultar si ocurriera la avenida sin

la presa • 3.- los daños que resultarían si la presa estuviera en su

lugar • 4.- los daños que ocurrirían si se rompiera la presa o el

vertedor • 5.- Aumento o disminución de los daños arriba o debajo de

la presa • 6.- Cos tos relativos de aumentar la capacidad del vertedor • 7.- Uso combinado de las obras de descarga para servir a

más de una función, como para el control de descargas y control o paso de las avenidas.

Las características de evacuación de un vertedor dependen de la forma especial de control que se haya elegido para la descarga.

Después de que se ha elegido un control del vertedor de determinadas dimensiones, se puede determinar la máxima descarga del vertedor y el nivel máximo del vaso mediante estudios de la variación de niveles. Luego se pueden hacer presupuestos del costo del vertedor y de la presa. Los presupuestos de las diferentes combinaciones de vertedores de varias capacidades y de presas de diferentes alturas para un tipo supuesto de vertedor.

Para hacer un estudio como el que se ilustra se requieren muchos estudios de variación de niveles, de formas de vertedores, y presupuestos de vertedores y presas. En el proyecto de presas pequeñas puede no justificarse el estudio para la determinación de la combinación óptima y de costo mínimo.

Por ejemplo, aunque un vertedor con compuertas puede ser ligeramente mas barato que uno sin ellas, puede ser conveniente adoptar este ultimo debido al menos complicado de su construcción, a su operación automática y libre de molestias, a que puede

8.11 COMBINACIÓN DE VERTEDORES DE SERVICIO Y VERTEDORES AUXILIARES.

Cuando las condiciones del desplazamiento son favorables, debe estudiarse

la posibilidad de obtener una economía general utilizando un vertedor auxiliar en combinación con uno de servicio. En estos casos, el vertedor de servicio debe proyectarse para que de paso a las avenidas que pueden ocurrir frecuentemente, y el control del vertedor auxiliar se ajusta para funcionar solamente cuando se excedan estas avenidas pequeñas.

Las condiciones favorables para la adopción de un vertedor auxiliar son la

existencia de algún puerto o depresión ha loo largo de la línea de embalse del vaso que conduzca a alguna corriente natural, o cuando las laderas en las que termina la presa tienen una pendiente suave, en las que se pueda excavar un canal bastante alejado de la presa, para evitar la posibilidad de daño ha la presa o ha otras estructuras.

Debido a la poca frecuencia con la que se utiliza, no es necesario proyectar

toda la estructura del vertedor auxiliar con el mismo grado de seguridad requerido por otras estructuras; sin embargo, la posición de control debe proyectarse ha prueba de fallas, por que si se rompe, se escapan grandes volúmenes del vaso. Cuando el canal se excava en un material de menor calidad, puede revestirse, pero se termina el revestimiento arriba del canal del río en un borde volado. Se puede tolerar daños de poca importancia por erosión en un canal sin revestir, y socavación en el extremo de aguas debajo de la corriente del canal, y la formación de una fosa de erosión aguas abajo del vertedor.

Los vertedores de demasías se pueden proyectar con un control fijo en la

cresta, o pueden usarse como compuertas de tablones o deslizantes para aumentar la capacidad sin sobre carga hidráulica adicional. Algunas veces se sustituyen algunas o todas las compuertas por medio de bordos de seguridad “fusibles” que se proyectan para que se rompan y los arrastre el agua cuando los rebase. La ventaja que tienen éstos sobre las compuertas es que, si están

bien proyectados, la ruptura se produce automáticamente cuando los rebasa el agua, además, son más baratos de construir y de conservar. Dividiendo él bordee en tramos cortos de altura variable de manera que no los rebase el agua al mismo tiempo, las avenidas pequeñas pueden pasar rompiendo una o varias de estas secciones, corriendo la falla total solamente cuando se produzca la avenida máxima probable.

La fig. 176 muestra el plan general y secciones de los vertedores de servicio

y de los auxiliares en la presa de Box Butte. El canal del vertedor auxiliar de la presa Box Butte se excavó en una arenisca blanda. Para disminuir la erosión en el caso de que ocurra una descarga, la plantilla del canal se construyó ha nivel para que las velocidades fueran pequeñas. La estructura de control consiste de una sección revestida de concreto; el bordo volado y el dentellón de aguas abajo para detener la erosión hacia aguas arriba. Las dos secciones que quedaron cerca de la presa se hicieron más altas, para que fueran las últimas en ser revesadas. Lo que se hizo para mantener las avenidas retiradas de la presa y para aumentar la distancia del canal de descarga de las avenidas menores que la máxima para las cuales esta proyectado el vertedor.

8.12 VERTEDORES DE EMERGENCIA.

Como el nombre lo indica, los vertedores de emergencia se construyen para dar una seguridad mayor en el caso de que se produzca emergencias que no se haya tomando en cuenta.

Estas situaciones pueden ser el resultado de que se hayan ordenado el

cierre de las obras de toma, un mal funcionamiento de las compuertas del vertedor, o por necesidad de desviar la descarga del vertedor regular debido al daño o falla de alguna parte de esa estructura. Se puede producir una emergencia cuando las aportaciones de la avenida se manejan principalmente en el almacenamiento de sobrecarga y se produce otra avenida antes de que la anterior se haya evacuado los vertedores de emergencia funcionan como vertedores auxiliares.

En la operación normal del vaso, no es necesario que los vertedores de

emergencia funcionen. Por lo tanto, la cresta de control se coloca en o arriba del nivel máximo de proyecto del agua de la presa.

Generalmente, se toma en cuenta una disminución del bordo libre

proyectado para el nivel máximo. Los vertedores de emergencia se construyen principalmente para evitar que

el agua vaya ha rebasar el terraplén principal debido a las condiciones producidas por una emergencia. Por lo tanto, para ser eficaz, el vertedor de emergencia debe ofrecer una resistencia ha la erosión mayor que la de la misma presa.

El canal de descarga de un vertedor de emergencia debe estar ha una

distancia suficiente de la presa para evitar daños al terraplén o a las obras auxiliares.

PRESAS DE CONTROL DE AVENIDAS.

1.- EL CONTROL DE AVENIDAS. Se define como la prevención de daños por desbordamientos o

derrames de las corrientes naturales. Esta definición amplia de propósito abarca muchas medidas probables de tipo preventivo.

Una avenida es el producto del escurrimiento por la lluvia y/o el deshielo

en cantidades tan grandes que no pueden alojarse en los cauces de las corrientes para niveles bajos.

El hombre puede hacer poco para evitar una gran avenida pero puede

reducir el daño a los cultivos y a las propiedades en la planicie de inundación del río. Las medidas comúnmente aceptadas para reducir los daños de las avenidas son:

1. Reducción del escurrimiento máximo con vasos de almacenamiento. 2. Encauzamiento del escurrimiento dentro de la sección de un cauce previamente determinado por medio de bordos, muros de encauzamiento, o un conducto cerrado. 3. Reducción de los niveles máximos por aumento de las velocidades producidas por mejoramiento y rectificaci6n del cauce. 4. Derivación de las aguas de avenida por obras de desvío o cauces de alivio. 5. Evacuación temporal o permanente de la planicie de inundación. 6. Trabajos para dejar hechas a prueba de inundaciones a ciertas propiedades específicas o en particular. 7. Reducción del escurrimiento de avenidas con manejo de los terrenos. La mayoría de los proyectos para control de avenidas comprenden combinaciones de las medidas antes citadas.

1.1.- JURISDICCIÓN DEL CONTROL DE AVENIDAS.

El hombre ha tratado siempre por uno u otro método, evitar los daños de las inundaciones, pero el aumento de la población y de los valores de la propiedad en los terrenos amenazados ha traído en años recientes al problema a un foco más intenso de atención. En los Estados Unidos la mayor parte de la actividad federal sobre control de avenidas data aproximadamente del año 1936. La autoridad federal para el control de las avenidas se origina en la cláusula Commerce de la Constitución.

La responsabilidad sobre la planeación de los proyectos federales para control de avenidas la tienen el U. S. Corps of Engineers y el U. S. Department of Agriculture.1 Las características de los proyectos construidos por otras dependencias federales son planeadas y operadas bajo la dirección del U. S. Corps of Engineers. Reconociendo que es una medida de responsabilidad local, el Congreso ha estipulado que los interés locales o regionales (estados y municipalidades) deben proporcionar los derechos de vía para la protección local de las obras (bordos y muros de encauzamiento) y deben asumir o tomar bajo su cuidado el mantenimiento y la operación de las obras después de que éstas se hayan terminado. Las obras que protegen a una zona grande (vasos de almacenamiento y obras de desviación) quedan .bajo el control federal.

Nada evita o prohíbe que los gobiernos locales o los intereses privados

hagan sus propias obras de protección, pero si estos trabajos están en una corriente navegable, es necesaria la aprobación del U o S. Corps 'of Engineers.

Muchos gobiernos estatales ejercen control de supervisión en los

proyectos locales y privados con el objeto de asegurar que los proyectos se ajusten en forma adecuada a un plan integral para la corriente. Sin esa precaución es posible que las obras de protección para un sitio puedan agravar las condiciones de inundación en cualquiera otro lugar de la corriente.

Cualquier organización o persona que altere el curso de una corriente

natural es responsable de cualquier efecto inconveniente, pero es preferible que estos problemas sean anticipados y evitados.

1.2.- EL PUNTO DE VISTA PÚBLICO EN EL CONTROL DE AVENIDAS.

No es extraño que un periódico describa un proyecto nuevo de control

de avenidas como uno que "evitará las inundaciones todo el tiempo". Esta idea es un calmante que puede adormecer al público detrás de una protección inadecuada y el despertar puede venir demasiado tarde para reducir los daños.

Los casos en que las pérdidas de vidas y propiedades durante una

inundación son evitables son muchísimos, pero estas pérdidas ocurren con frecuencia cuando no se evacuan ni las propiedades ni a la gente porque se considera que hay una protección adecuada.

Los bordos pueden fallar, los vasos pueden estar llenos cuando se

presente una avenida, las basuras y desperdicios acumulados en un puente pueden crear niveles inesperados, o pueden ocurrir avenidas mayores que la avenida de diseño. En muchos de tales casos podría haber menos pérdidas de vidas y propiedades si se pusiera menos fe en las obras de control de avenidas. Esta situación coloca una carga pesada sobre un ingeniero para explicar claramente al público el grado intentado de protección.

El ingeniero debe también dar avisos de evacuación con la mayor anticipación posible si por cualquier razón es inminente la inundación de la zona protegida. Alvord y Burdick;' expresan:

Cuando las obras intentan proteger a una gran población, una medida a medias es nada menos que una trampa mortal. Cualquier cosa menor que la protección adecuada de un lugar de habitación humana es peor que ninguna protección, porque crea un sentimiento falso de seguridad y multiplica las consecuencias de la falla.

El peligro de las medidas a medias siempre está presente. En la primavera

de 1913 se había empezado a trabajar en un proyecto para proteger a Dayton, Ohio, de una avenida de 90000 pies3/seg. Antes de que la obra estuviera encaminada, una avenida máxima de cerca de 250000 pies3/seg. Se presentó causando grandes daños y la pérdida de cerca de 100 vidas. En consecuencia, es importante que el proyectista haga un estudio cuidadoso de la situación antes de proponer un plan de control de avenidas.

1.3.- LA AVENIDA DE DISEÑO.

Los complejos problemas sociales discutidos en la sección anterior impiden completamente cualquier procedimiento arbitrario de diseño. Como base de sus estudios el U. S. Corps of Engineers usa una avenida estándar de 'Proyecto. Esta avenida se define como "la descarga que puede esperarse para la más severa combinación de condiciones meteorológicas e hidrológicas y que son consideradas como razonablemente características de la región geográfica en estudio, con la exclusión de las combinaciones extremadamente raras".

Usualmente, la avenida estándar de proyecto es el 50% de la avenida

máxima probable para el área. Sin embargo, debido a la extrema rareza de la avenida máxima probable, la .avenida estándar de proyecto no habrá sido excedida más que en un porcentaje bajo de las avenidas dentro de la región general. La relación entre la avenida estándar de proyecto y la avenida de diseño del proyecto está mejor expresada por la cita siguiente.

En el diseño del proyecto de un control de avenidas sería, por supuesto, conveniente dar protección contra la máxima avenida probable, si esto fuera factible dentro de los límites aceptables para el costo de la obra. Sin embargo, esto es rara vez practicable para proporcionar una protección absoluta contra las avenidas por medio de proyectos de protección local o con vasos; usual-mente, los costos son muy altos y, en muchos casos, la adquisición de los derechos de vía adecuados para el propósito involucrarían destrucción irra-zonable o la modificación de propiedades a lo largo del curso de la avenida.

Como una regla, debe aceptarse algún riesgo en la selección del valor dé

descarga de la avenida para diseño.

Es de máxima importancia una decisión sobre cuánto riesgo debe aceptarse en cada caso y debe estar basada en la consideración cuidadosa de las características de la avenida y las potencialidades en la cuenca, en la clase de área por ser protegida y en limitaciones económicas.

La "avenida de diseño" para un proyecto en particular puede ser mayor o

menor que la avenida estándar de proyecto, dependiendo en gran parte de factores económicos y de otras consideraciones prácticas que rigen la selección de la capacidad de diseño en un caso específico. Sin embargo, la selección no debe estar gobernada únicamente por estimaciones de los beneficios anuales promedio de naturaleza tangible, ni tampoco deben permitirse que impongan la selección de la avenida de diseño las dificultades de construcción que pueden resultar dificultosas, pero no insuperables, particularmente en donde está involucrada la protección de zonas urbanas de primera clase o zonas agrícolas.

Los beneficios intangibles derivados de medidas con un alto grado de

seguridad contra avenidas de magnitud desastrosa, incluyendo a la protección de la vida humana, deben ser tomados en consideración, además de los beneficios tangibles para ser calculados en términos monetarios.

La avenida estándar de proyecto tiene como mira una expresión practicable

del grado de protección que como regla general debe buscarse al diseñar obras de control de avenidas para comunidades en donde está: involucrada la protección de la vida humana y de la propiedad con valores excepcionalmente altos.

Como las estimaciones de la avenida estándar de proyecto van a basarse

en estudios generalizados de las condiciones meteorológicas e hidrológicas en una región, la estimación de la avenida estándar de proyecto proporciona una base para comparar el grado de protección que da un proyecto de control de avenidas en diferentes localidades, promoviendo así una política más consistente con respecto a la selección de avenidas de diseño que dan un grado comparable de protección para clases similares de propiedades.

2.- VASOS DE ALMACENAMIENTO PARA CONTROL DE A VENIDAS.

2.1.- OBJETO DE LOS VASOS PARA CONTROL DE AVENIDAS. La función de un vaso para control de avenidas es almacenar una

porción del escurrimiento de la avenida en una forma tal que se reduzca el máximo de la avenida en el punto por protegerse. En un caso ideal el vaso está situado inmediatamente aguas arriba del área protegida y se opera para "cortar" el pico o máximo de la avenida. Esto se consigue descargando todas las entradas al vaso hasta que las salidas alcancen la capacidad segura del cauce aguas abajo (punto S de la Fig. 20-1).

Todo el escurrimiento arriba de este valor se almacena hasta que los

escurrimientos de entrada bajen por abajo de la capacidad segura del cauce y el agua almacenada se extrae para recuperar la capacidad de almacenamiento destinada a regularizar la siguiente avenida.

Como el vaso está situado inmediatamente aguas arriba del punto por

protegerse, el hidrograma en ese punto es el mismo al de las extracciones en la presa y el pico de máxima ha sido reducido en una cantidad AB

Si hay alguna distancia entre el vaso y el área protegida pero no hay

aportaciones o entradas locales entre esos puntos, la operación del vaso será bastante similar. Sin embargo, el hidrograma natural estaría reducido por el almacenamiento en el tramo de aguas abajo en el vaso para que una reducción AB en la presa esté disminuida hasta CD (Fig. 20-1) en el punto de control.

Si hay aportaciones o entradas de significación entre la presa y el punto de control, el vaso debe ser operado para producir un pico mínimo en el área protegida en lugar de un pico mínimo en la presa. Si, como es el caso usual, las aportaciones locales suben más pronto que las entradas desde aguas arriba, la operación usualmente exige extracciones bajas al principio de la avenida y con extracciones más altas relativamente distribuidas en tiempo para que lleguen después del pico de máxima del escurrimiento local de entrada

2.2.- LOCALIZACIÓN DE LOS VASOS.

La sección anterior indica que el control de avenidas más efectivo se obtiene con un vaso adecuado situado inmediatamente aguas arriba del punto (o tramo) por protegerse. Con frecuencia, un vaso así se localizaría en una ancha planicie de inundación en donde sería necesaria una presa de mucha longitud y en donde se inundaría una gran área de terrenos bajos valiosos. Los sitios más alejados aguas arriba necesitan presas más pequeñas y terreno menos valioso pero son menos efectivos para reducir picos de avenidas. La pérdida de efectividad es producto de la influencia del almacenamiento de cauce (Fig. 20-1) Y de la falta de control sobre el escurrimiento local de entrada entre el vaso y la ciudad protegida (Fig. 20-2). Si el área local es suficientemente grande, puede ser capaz de producir una avenida sobre la cual el vaso tendría muy poco o ningún control. Debe notarse también que un solo vaso no puede dar igual protección a un cierto número de ciudades localizadas a diferentes distancias aguas abajo. Un criterio significativo, aunque grandemente cualitativo para evaluar a un vaso de control de avenidas o a un sistema de vasos es el del porcentaje del área total de drenaje controlada. Por los vasos. La Tabla 20-1 presenta datos relativos a varios sistemas de control de avenidas construidos o propuestos, en los Estados Unidos. En general, como mínimo una tercera parte del área total de drenaje debe quedar bajo el control de vasos para la reducción efectiva de las avenidas.

El análisis económico favorece generalmente al sitio de aguas arriba a

pesar de su menor efectividad. Con frecuencia varios vasos pequeños son los indicados, con preferencia a un solo vaso grande. No pueden fijarse reglas

generales porque cada problema es único y las diversas alternativas deben ser evaluadas por el análisis económico. El uso de varios vasos pequeños ofrece la posibilidad de desarrollar inicialmente sólo aquellas unidades del sistema que den la recuperación económica máxima construyéndose las unidades adicionales conforme el desarrollo de la zona incremente los beneficios potenciales.

2.3.- CAPACIDAD DEL VASO. La reducción potencial del escurrimiento máximo por medio de la operación

del vaso aumenta conforme la capacidad del vaso aumenta, ya que una mayor porción del agua de la avenida puede ser almacenada. Por esta razón, un segundo criterio para la evaluación de un vaso para control de avenidas es su capacidad de almacenamiento, expresada usualmente en pulgadas de escurrimiento de su área tributaria de drenaje. Si este valor se compara con la lluvia de tormenta probable sobre la zona, se obtiene una idea tosca sobre la efectividad potencial del vaso. Las capacidades asignadas a algunos proyectos de control de avenidas están indicadas en la Tabla 20-1. .

Por lo anterior' no debe presumirse que la regla básica del diseño sea '10

mejor lo más grande", porque los factores económicos controlan la decisión. La capacidad máxima necesaria es la diferencia en volumen entre las

extracciones seguras del vaso y las aportaciones de la avenida de diseño. Conforme se aumenta el tamaño del vaso, la ley de las recuperaciones decrecientes puede entrar en juego.

Debido a que el hidrograma es más ancho con los escurrimientos bajos,

debe almacenarse más agua para reducir el pico en una cantidad determinada conforme se aumenta la reducción total del pico.

Considerando que el hidrograma sea un triángulo, la capacidad de

almacenamiento necesaria para conseguir una reducción determinada del pico varía con el cuadrado de la reducción. Además, los beneficios conseguidos por una unidad de reducción del pico son usualmente menores conforme la reducción es incrementada. DATOS DE ALGUNOS PROYECTOS TIPICOS DE CONTROL DE AVENIDAS.

NUMERO DE VASOS A

ÁREA CONTROLADA

CUENCA DE DRENAJE

ÁREA TOTAL MI2 mi2 %

CAPACIDAD

COSTO B POR ACRE-PIE

Merrimack R. (NH. y Mass)c 5000 4 1622 33 4.2 $ 89

Yazoo R. (Miss.) 13076 4 4425 34 16.3 $ 13

Ohio R. antes de Pittsburg, Pa. d

19045 12 6438 33 7.7 $ 99

Arkansas R. 4800 1 4800 100 1.0 $ 20

antes de pueblo Colo. Miami R. antes de Dayton. Ohio.

2513 4 2433 97 5.5 $ 26

Tennessee antes de Chattanooga, Tenn.

21400 26 21400 100 e 8.7 $ 35

Muskingum R. (Ohio). 8038 14 4267 53 5.8 $ 30

Willamette R. antes de Salem, Oreg.

7280 11 3303 45 10.1 $ 121

Los Ángeles R. California. 584 10 476 82 6.3 $207 a Incluye vasos propuestos, así como los ya construidos. b Las cifras de costo con muy aproximadas y no se ajustan a los niveles presentes de precios

c Hay almacenamiento natural adicional en esta cuenca. d Proyectos principales de propósito múltiple no exclusivos para regulación de avenidas

e Regulados sustancial y significativamente aunque se construirán mas presas.

En algunos casos el costo unitario del almacenamiento en el vaso

aumentará conforme el tamaño es incrementado, aunque usualmente este costo disminuye ligeramente. Estos factores están ilustrados en la Fig. 20-3.

La curva A muestra la variación en costo de una unidad de almacenamiento

cuando la capacidad varía. La curva B muestra la cantidad de reducción del pico de la avenida, la cual puede lograrse para varias capacidades.

Estas curvas se utilizan para trazar la curva e que muestra el costo total

para una reducción dada del pico. Cuando este costo se compara con el valor presente de los beneficios estimados de la reducción (curva D), es evidente que. Una capacidad superior al punto de igual costo (punto E, de 460000 acres-pies) no se justifica.

2.4.- PROBLEMAS DE OPERACIÓN. La operación ideal de un vaso ilustrada en la Fig. 20-1 únicamente fue

determinada limitando la capacidad del cauce aguas abajo. Si el volumen de la avenida hubiera llegado o superado a la capacidad de

almacenamiento del vaso, la operación necesariamente hubiera sido diferente. Esto sólo pudo haber sido previsto con un pronóstico preciso de las aportaciones o entradas al vaso.

Similarmente, una operación involucrando a la aportación local (Fig. 20-2)

no puede planearse efectivamente sin las previsiones o pronósticos del

escurrimiento de entrada local. Entonces los pronósticos sobre el escurrimiento fluvial se vuelven necesarios en la planeación de las operaciones del vaso para control de avenidas.

Estos pronósticos son usualmente hechos con base en los reportes

recibidos por teléfono, telégrafo o radio de una red de estaciones hidrométricas y pluviométricas en la cuenca.

En algunos casos se han empleado estaciones automáticas telefónicas y de

radio, estos reportes permiten el uso de las relaciones lluvia-escurrimiento, de los hidrogramas unitarios y de los análisis del tránsito o paso de avenidas.

En condiciones favorables dichos pronósticos pueden ser bastante precisos

(+- el 10%), pero si caen lluvias después de que se haya hecho un pronóstico. Éste puede estar grandemente errado. Un vaso de control de avenidas tiene su máximo potencial para reducción de la avenida cuando está vacío. Después de que ha ocurrido una avenida, una porción del almacenamiento para control o regulación de las avenidas está ocupada por las aguas de avenida recogidas y no está disponible para utilización hasta que estas aguas puedan extraerse. Una segunda tormenta puede caer antes de que esté completo el descenso o abatimiento. Consecuentemente, con frecuencia es necesario reservar una porción de la capacidad de almacenamiento como protección contra una segunda avenida, es decir la capacidad total del vaso no puede ser considerada como disponible o aprovechable para la regulación de cualquier avenida simple. Si se presentara una segunda avenida mientras el vaso está lleno, el efecto del vaso podría ser el hacer a esta avenida peor.5 Estos dos efectos: incertidumbre sobre el futuro de los escurrimientos o aportaciones de entrada durante la avenida y la necesidad de reservar o apartar almacenamiento contra una probable segunda avenida, significan que un vaso para control de avenidas no puede ser totalmente efectivo. Rutter concluyó que los vasos de la TVA únicamente fueron más o menos el 50% efectivos durante tres avenidas en el río Tennessee en Chattanooga. La reducción potencial de la avenida que puede esperarse de un vaso regulador debe tomarse sustancialmente menor que la calculada con base en la operación ideal, con la excepción del caso de avenidas pequeñas las cuales requieren o necesitan únicamente una pequeña porción de la capacidad del vaso para una adecuada regulación.

Un tercer problema de operación se desarrolla cuando los escurrimientos en

exceso de los naturales se sacan de un vaso y se sincronizan en algún punto de aguas abajo con los escurrimientos de avenida de una corriente tributaria. Los escurrimientos resultantes abajo de este tributario pueden ser mayores que lo que hubieran sido los escurrimientos naturales de avenida.

Esta situación ha ocurrido muchas veces y es uno de los peligros de la operación para control de avenidas, especialmente en los grandes ríos. Sólo puede minimizarse por pronósticos del tiempo de varios días o hasta de semanas anticipadas. Las extracciones de los vasos en el Upper Ohio o en los ríos Missouri necesitan de 2 a 4 semanas para llegar al Lower Mississippi.

2.5.- TIPOS DE VASOS REGULADORES. Hay dos tipos básicos de vasos para control de avenidas: vasos de

almacenamiento y embalses retardadores, diferenciándose únicamente en el tipo de obras de ex tracción o salida que llevan.

La descarga de un vaso de almacenamiento está regulada por compuertas

y válvulas operadas con base en el juicio del ingeniero del proyecto. Los vasos de almacenamiento para control de avenidas se diferencian de

los vasos para conservación únicamente en la necesidad de tener una capacidad mayor de desfogue para permitir descensos o abatimientos rápidos después de una avenida.

Un embalse retardador va provisto de salidas fijas sin compuertas las cuales regulan automáticamente el gasto de salida de acuerdo con el volumen de agua almacenada.

La salida usualmente consiste de un vertedor grande o uno o más

desfogues sin compuertas. El embalse retardador Pinay en Francia (Fig. 20-4) consiste de dos cortinas

espolones cerrando parcialmente al río, pero con una abertura o claro entre ellos para las descargas.

El tipo de salida seleccionada depende de .las características de

almacenamiento del vaso y de la naturaleza del problema de las avenidas. Generalmente, el desfogue sin compuertas funcionando como un orificio es

preferible porque su ecuación de descarga (Q = C,¡A y2gh) produce un es-trangulamiento relativamente mayor del escurrimiento cuando el vaso está casi lleno, que el que produciría un vertedor trabajando como tal. Un vertedor simple normalmente es inconveniente porque algo de la capacidad de almacenamiento abajo de su cresta no puede ser utilizada. Sin embargo, un vertedor para descargas de emergencia en el caso de una avenida superior a la magnitud del diseño, se hace necesario en cualquier caso.

La capacidad de descarga de un embalse retardador con vaso lleno debe

ser igual al gasto máximo que el cauce de aguas abajo pueda pasar sin causar daños serios por inundación.

La capacidad del vaso debe ser igual al volumen de escurrimiento de la

avenida de diseño menos el volumen del agua extraída durante la avenida (Fig.

20-5). Conforme una avenida se presenta el vaso se llena y la descarga aumenta hasta que la avenida ha pasado y el gasto de entrada se vuelve igual al gasto de salida. Después de este tiempo el agua es automáticamente extraída del vaso hasta que el agua almacenada es descargada completamente.

Los ejemplos más relevantes de embalses retardadores en los Estados Unidos son los cuatro vasos del Miami Conservancy District en Ohio. Para este proyecto se seleccionaron embalses retardadores porque las pequeñas corrientes crecen rápidamente y sería difícil operar con efectividad vasos de almacenamiento. Además el embalse retardador asegura el descenso o abatimiento en el vaso después de una avenida y evita el uso del vaso para propósitos de conservación a costas del control de la avenida.

La mayor parte de los terrenos abajo del nivel máximo del agua en los

vasos s610 se inundarán muy ocasionalmente y pueden usarse con éxito para la agricultura aun que no puede permitirse la habitación permanente en este terreno.

El terreno cerca de la elevación máxima propuesta del vaso se inundará con

tan poca frecuencia que puede cultivarse casi sin riesgo. A elevaciones menores el riesgo aumenta, hasta que cerca del fondo del vaso el único uso practicable puede ser el de pastizales. Por lo general, es entonces que una sola porción pequeña de terreno se quita permanentemente del uso para la construcción de los embalses retardadores.

La planeación de un sistema de embalses retardadores debe asegurar que

dichos embalses no harán peor a una avenida por sincronizar el escurrimiento incrementado durante el descenso con los máximos de avenidas de los tributarios.

Cuando la totalidad del área del drenaje es pequeña, una eventualidad así

es muy improbable. Sin embargo, los tributarios separados dentro de una cuenca grande pueden estar sujetos a tormentas totalmente independientes y la probabilidad de dicha sincronización es mayor. Por tanto, los embalses retardadores son preferibles para corrientes relativamente pequeñas y los vasos de almacenamiento son preferibles para corrientes grandes.

3.- BORDOS Y MUROS DE ENCAUZAMIENTO.

Uno de los métodos más antiguos y más ampliamente usados para proteger terrenos de las aguas de avenida es erigir una barrera que evite los derrames. Cerca de 2000 mí de bordos existen sólo en el Lower Mississippi River Valley. En este sistema de bordos entre 1928 y 1940 se colocaron más de 725 millones de yardas cúbicas de tierra.

3.1.- DISEÑO ESTRUCTURAL DE BORDOS Y MUROS DE

ENCAUZAMIENTO. Los bordos y muros de encauzamiento esencialmente son presas longitu-

dinales erigidas toscamente en dirección paralela a un río en lugar de a través de su cauce.

Un bordo es un dique de tierra, mientras que un muro de encauzamiento,

usualmente es una construcción de mampostería. En general los bordos y los muros de encauzamiento deben satisfacer los mismos criterios de diseño que las presas regulares. Los bordos se usan con más frecuencia para el control de avenidas porque pueden construirse con un costo relativamente más bajo de materiales aprovechables en el lugar. Los bordos usualmente se construyen con material excavado de zanjas de préstamo paralelas' a la línea del bordo. Si se emplea la construcción en seco el material debe colocarse en capas y compactarse. El material menos permeable se coloca en el bordo del lado del río. Usualmente no hay material adecuado para un núcleo y muchos bordos son terraplenes homogéneos. Si se emplea una draga para la construcción, el método de construcción de relleno hidráulico es utilizado y se produce alguna graduación de los materiales si hay alguna clasificación del material excavado. Para la construcción en seco comúnmente se utilizan las dragas de arrastre y las escrepas.

Las secciones transversales de los bordas deben ajustarse al lugar y a los

materiales aprovechables. En la Fig. 20-6 se muestran los detalles de un bordo típico.

El material se excava de una zanja de préstamo paralela al bordo y se deja

una berma adecuada entre el pie del bordo y la zanja para evitar el colapso del bordo de la zanja. La anchura de la corona de los bordas usualmente está determinada por el uso a que se les vaya a destinar, con un mínimo apro-ximado de 10 pies para permitir el movimiento del equipo de mantenimiento. Los taludes del bordo usualmente son muy planos debido a los materiales de construcción relativamente malos. Si es posible, para evitar la erosión de los taludes deben cubrirse con césped.

Aun cuando un bordo no falla durante una avenida, el agua alta extendida

puede alzar a la línea de saturación hasta el punto donde la filtración por el bordo puede causar la inundación amplia poco profunda de los terrenos protegidos.

Un dren de zanja o con línea de tubería a lo largo del pie del talud del bordo

es conveniente y el talud trasero debe ser lo suficientemente plano para encerrar, si es posible a la línea de filtración. Algún ahorro en el terraplén es posible si se construye el talud trasero con una berma (banqueta) la cual aumenta la anchura de la base sin exigir un relleno pesado arriba de la línea de saturación.

El suelo de la base debe rastrearse antes de colocar el material de relleno

del terraplén. Una zanja interceptora (zanja de escombros) extendiéndose de 5 a 8 pies abajo de la base del terraplén y rellena con el mejor material disponible es con frecuencia usada. Cuando la filtración amenaza con ser un problema serio, puede utilizarse un dentellón a base de tablestacados.

En algunos casos se excava una zanja angosta con una zanjadora en el

bordo terminado y se llena con un núcleo de arcilla batida. La zanja es llenada con una lechada delgada como el lodo para perforaciones, durante la excavación y para evitar que las paredes fallen. Si cualquier reducción apreciable de la filtración va a ocurrir el núcleo debe penetrar a un horizonte regularmente impermeable.

Debido a los taludes planos de los bordos, un bordo de cualquier altura de consideración requiere una anchura de la base muy grande. En las áreas rurales los costos de los terrenos para los bordas pueden ser razonables, pero en las ciudades con frecuencia es difícil obtener terrenos suficientes para los diques de tierra. En este caso, los muros de encauzamiento de avenidas, de mampostería pueden ser una solución preferible.

Los muros se diseñan para resistir a la presión hidrostática (incluyendo

supresión) ejercida por el agua cuando esté al nivel de la avenida de diseño. Si el muro está respaldado por un terraplén, también debe servir como muro de retención contra el empuje de tierra, cuando haya bajos niveles en la corriente.

Los muros de encauzamiento y las bordas pueden cruzar las líneas de ferrocarriles y carreteras. En algunos casos el lecho del camino puede elevarse por arriba del muro de encauzamiento, pero en muchos casos esto representa un costo injustificable para la terracería de los aproches, puentes más altos, y taludes excesivos. Otra solución es dejar interrumpido el muro de encauzamiento para el ferrocarril o camino. En este último caso una estructura de obturación es necesaria para que durante las aguas altas el claro pueda cerrarse. Tablones o agujas son comúnmente utilizadas para las aberturas

estrechas, y para las aberturas anchas se emplean grandes compuertas de madera o acero.

En cada caso el diseño se hace para ajustarse a las condiciones locales,

siendo requisito primario que la compuerta pueda cerrarse rápidamente y con tiempo suficiente para evitar la inundación.

Cuando las obturaciones de este tipo son usadas el camino o el ferrocarril

temporalmente queda interrumpido, pero si los cierres no son frecuentes y tienen corta duración, este inconveniente puede ser pequeño en comparación con el costo de una estructura elevada de cruce.

3.2 LOCALIZACIÓN DE LOS BORDES. Un cauce suficiente debe proporcionarse para conducir el gasto de diseño

con un libre bordo razonable contra la acción del oleaje. La anchura del cauce entre los bordas y la altura de éstos están estrechamente relacionadas.

Si la planicie de inundación del río es plana, un incremento en la anchura del cauce permitirá bordas más bajos.

El costo de un sistema de bordas consta del costo del terreno para los

bordas y el cauce más el costo de la construcción de los bordas. Es necesario, por tanto, determinar por tanteos la anchura del cauce y la altura de los bordas en combinación y cuál de ellas da el costo mínimo.

En las situaciones naturales las condiciones rara vez son tan simples como

las antes indicadas. La mayor parte de los valles aluviales amplios tienen bordas naturales o

terreno alto a lo largo de la orilla del cauce como producto del depósito de los azolves cuando la corriente se desborda.

Con frecuencia es más barato colocar las bordas a lo largo de este terreno

alto. En cualquier caso, deben aprovecharse totalmente los lomeríos o elevaciones que permitan tener bordas más bajos y que con frecuencia ofrecen condiciones mejores para la cimentación.' Una ciudad o un distrito agrícola pueden protegerse con un anillo de bardos que rodea completamente la zona (Fig. 20-8a.). La alternativa para un anillo de bordas es llevar de regreso la línea del bordo hasta que pueda terminarse en terreno alto (Fig. 20-8b). Sin ese enlace los extremos del bordo podrían ser flanqueados y la obra sería inútil. La construcción de anillos de bordas puede usarse por parte de un distrito particular de bordos o por una ciudad únicamente interesada en su propia

protección. En donde la obra de bordeo es hecho por intereses estatales o federales para el beneficio de grandes áreas, los bordas son más comúnmente llevados hacia aguas arriba a lo largo de los tributarios principales para ligarlos a terreno alto. Los tributarios o afluentes menores no son bordeados sino que son tratados como problemas de drenaje interior (Secc. 20-11).

Si un cauce de un río es razonablemente recto y el valor de los terrenos es

aproximadamente igual en ambos lados de la corriente, usualmente las bordas irán espaciados equidistantes a cada lado del río. Usualmente, sin embargo, el río no está recto y las líneas del bordo faldean por el exterior de los codos o curvas del río para que el cauce bordeado sea menos tortuoso que el cauce natural de las aguas bajas.

En ningún caso el bordo debe estar tan próximo a un codo que la

socavación del banco lo debilite. En los puntos en donde puede esperarse que ocurra erosión de los bancos, el bordo debe ser firmemente revestido y protegido quizá por diques permeables como seguridad contra falla (Sec. 17-4).

No puede darse excesivo énfasis a la importancia del trabajo de protección

de los bancos asociada con la construcción de bordas. Entre 1935 y 1945 fue necesario construir 135 (mi) de bordas vueltos a colocar a lo largo del río Lower Mississippi para sustituir a los bordos perdidos por socavación de los bancos.

El Distrito Yazoo Levee con, una longitud total de bordos de 178 (mi) perdió

305 (mi) de bordos entre 1880 y 1943 Y actualmente hay menos de 27 (mi) de bordo de la línea original de 1867.

Usualmente es cierto que la construcción de bordas para control de ave-

nidas va mano con marro con la protección de los bancos y mejoramiento del cauce, Ya _que una combinación de estas dos técnicas generalmente da la máxima protección para el costo mínimo.

3.3 DRENAJE INTERIOR. Una línea de bordas inevitablemente debe cruzar cauces tributarios y el

proyectista tiene dos alternativas, (1) llevar las bordas hacia aguas arriba a lo largo de los tributarios Para ligar los a terreno alto o (2) bloquear el cauce y crear un problema de drenaje interior. La selección entre estas alternativas es primariamente económica, pero obviamente muchas corrientes pequeñas no pueden ser tratadas económicamente con la alternativa (1) y, por tanto, el problema de drenaje interior (el problema local de drenaje atrás de un bordo) está presente en casi todos los diseños de bordas. Muchas corrientes (y colectores de

alcantarillado) pueden descargar por gravedad durante los escurrimientos bajos si compuertas de marea u otras obturaciones se proporcionan para evitar retro flujos del río durante las avenidas. Las corrientes bastante grandes pueden ser tratadas con una batería de compuertas de marea, pero en algunos casos es necesario proporcionar una o más compuertas grandes para ser cerradas a discreción de las autoridades locales.

Cuatro soluciones generales al problema del drenaje interior han sido usadas. El agua puede recogerse en algún punto bajo y bombearse sobre el bordo durante las avenidas cuando el escurrimiento por gravedad a través de las compuertas de salida es imposible (Fig. 20-9a). El agua también puede recogerse en un canal abierto sobre el lado del bordo que da al terreno y deriva aguas abajo en algún punto en donde la descarga por gravedad es siempre posible (Fig. 20-9b, c, d). Algunas veces las corrientes tributarías se meten a un conducto a. presión cuyo extremo de aguas arriba está en un nivel tal que pernita el escurrimiento por gravedad hacia la corriente principal, en todo tiempo (Fig. 20-9e). Una posibilidad final es recoger el agua en un depósito de almacenamiento hasta que la descarga por gravedad a la corriente sea posible.

La mejor solución para un problema determinado depende de la topografía

local y de las características de la corriente. El almacenamiento del agua es impráctico si los periodos de aguas altas en la corriente principal son de larga duración. El uso del conducto a presión sólo es factible si el terreno alto no está lejos de la corriente principal como para ser excesivos los costos del conducto.

La solución más ampliamente usada es la de la planta de bombeo con una

cantidad limitada de almacenamiento para reducir las variaciones en la carga de bombeo.

3.4 MANTENIMIENTO DE BORDOS Y COMBATE DE INUNDACIONES. Las condiciones de la cimentación y los materiales de construcción para

los bordas raramente son totalmente satisfactorios y, entonces, aun con las mejores técnicas de construcción, hay un peligro de falla. La socavación del banco de la corriente puede producir el corte del pie del bordo en el lado del río. Los tuceros o conductos dejados por la descomposición de las raíces pueden permitir la iniciación de la erosión destructiva llevando a la' falla eventual del bordo o brecha. La infiltración a través del material de cimentación en los altos niveles del río puede causar un borbotón de arena (Fig. 20-10) Y la remoción del material de la cimentación por tubificación a través del borbotón puede formar un conducto que puede sufrir un colapso bajo el peso del bordo. Hay muchas causas posibles para las fallas de los bordas y ningún bordo puede considerarse como seguro durante una avenida. Ni la falla puede evitarse con un dedo en el dique de acuerdo con la tradición del pequeño niño holandés.

Los bordos deben sufrir una inspección regular anual por parte de ingenieros competentes que busquen evidencias de socavaciones peligrosas de los bancos, lugares débiles creados por los animales o la vegetación, asentamientos de la cimentación, derrumbes y deslizamientos de los bancos, erosión alrededor de las salidas de colectores u otras tuberías que pasen por el

bordo, y cualesquiera otras posibles fuentes de peligro. Cualquier condición alarmante debe corregirse prontamente. Durante las avenidas debe mantenerse una patrulla continua de los bordas. Los patrulleros deben tener arreglos para la comunicación inmediata con las fuerzas encargadas de combatir inundaciones y contar con equipo para la reparación inmediata en los puntos pequeños de peligro.

Combate de inundaciones es el término aplicado al trabajo necesario durante una avenida para mantener la efectividad de un bordo. Trabajo rápido e ingeniosidad considerable son, algunas veces, necesarios para evitar fallas, y los materiales y equipo requeridos deben ser mantenidos a disposición inmediata en todo tiempo.

Un venero o borbotón es, en efecto, un manantial artesiano en el acuífero

abajo del bordo, con una velocidad suficiente para mover al material de la cimentación.

Los borbotones se detienen con un anillo de costaleros (u otro material)

para formar un depósito que cause una contrapresión suficiente para reducir la carga neta hasta un punto en donde la velocidad del flujo sea muy baja para causar deslaves al suelo (Fig. 20-10).

La socavación de los bancos puede estar sucediendo sin ser advertida

abajo de las aguas de avenida, pero si se le detecta puede algunas veces controlarse vaciando rocas, costaleras, fajinas de madera o cualquier otro material en el área de socavación.

Si la infiltración causa un deslizamiento sobre el lado del terreno del bordo,

este talud puede reforzarse con madera o ramas y darle peso con costalera. Conforme el río sube, las partes bajas del bordo quedarán aparentes y, si hay peligro de que sean sobrepasadas estas partes, deben levantarse. Un bordo puede levantarse uno o dos pies con tierra tomada en el lado del terreno del terraplén o con sacos llenos de tierra (Fig. 20-11). Si se hace necesario hacer una mayor elevación, un muro de madera apoyado en costalera de tierra o arena o un cajón de barro lleno con tierra generalmente es necesario. Si la posibilidad de defender el bordo existente parece mala, un bordo de refuerzo puede construirse para contener a las aguas de avenida que entrarían por una rotura en el bordo principal.

La localización del bordo de refuerzo debe seleccionarse primariamente con

base en la facilidad y rapidez de construcción, aunque debe protegerse la mayor superficie de terrenos y propiedades posible sin poner en peligro al total de la zona bordeada.

Los muros de encauzamiento usualmente son menos susceptibles a fallar que los bordas, pero el agua alta puede brincar un muro o pueden ocurrir borbotones. En consecuencia, los muros de encauzamiento también deben ser patrullados y debe haber disponible material y equipo para levantar su altura o controlar los borbotones.

3.5 EFECTO DE LOS BORDOS EN LOS NIVELES DEL RÍO.

Las bordas generalmente restringen la anchura del cauce al evitar el escurrimiento en la planicie de inundación y esto produce niveles mayores en el tramo bordeado. Las mejoras al cauce que usualmente acompañan a la construcción de bordas aumentarán las velocidades y pueden anular algo o todo de este incremento. Si los niveles en el tramo bordeado son aumentados, los niveles también serán más altos aguas arriba del tramo bordeado. Aguas abajo de la zona bordeada los escurrimientos máximos serán incrementadas debido al almacenamiento de cauce disminuido como producto del aumento general en la velocidad del escurrimiento. El producto neto de la construcción de bardos depende en mucho de las características físicas de la situación.

Usualmente, sin embargo, la construcción de bardos y los trabajos asociados de control de avenidas producen un incremento general en los niveles de avenida a lo largo de un río, a menos que vasos o mejoras extensivas de cauce sean proporcionados.

El aumento en el nivel que sigue a la construcción de bordas algunas veces

ha llegado a tener consecuencias infortunadas. Con frecuencia, una zona protegida con bordas de repente se ha encontrado en peligro y quizá ha sido inundada por nuevos bordas construidos en la vecindad. El mejor programa de control de avenidas para un río se obtendrá si se desarrolla un plan maestro en una fecha temprana.

4.- CAUCES DE AVENIDA Y CAUCES DE ALIVIO.

Los babilonios y los egipcios proporcionaron alivio a las avenidas a lo largo de los ríos Eufrates y Nilo derivando los escurrimientos de las avenidas hacia vastas depresiones o cauces de avenidas. Después de que la avenida había pasado en el río principal, el agua almacenada en estas depresiones se permitía que regresara a la corriente.

Los cauces de avenida sirven dos funciones en el control de avenidas. Primero, crean grandes vasos poco profundos que almacenan una porción del agua de avenida y, por tanto, disminuyen el escurrimiento en el cauce principal abajo de la derivación. Segundo, proporcionan una salida adicional para el agua desde aguas arriba, aumentando la velocidad y disminuyendo el nivel en alguna distancia arriba del punto de la derivación.

Las oportunidades para la construcción de cauces de avenida están limitadas por la topografía del valle y por la disponibilidad de terrenos de bajo valor que puedan utilizarse para el cauce de avenidas.

El cauce de avenida es ordinariamente usado s610 durante las avenidas

principales y la tierra puede usarse para la agricultura, aunque usualmente no se permiten mejoras fijas de ningún valor grande en la zona del cauce de inundación. El sistema de desvío del río Mississippi se muestra en la Fig. 20-12. Los cauces de ave1nidas deben utilizarse sólo cuando sea absolutamente necesario.

Durante los escurrimientos bajos mucho azolve se deposita en los cauces

del río y, a menos que avenidas periódicas sean permitidas para arrastrar estos depósitos, el cauce tiende a agrandarse o aumentar. Además, la compra de derechos para inundar el cauce será menos costosa si la inundación es poco frecuente.

La admisión del agua a un cauce de inundación se consigue por diversos caminos. En muchos casos el escurrimiento ocurre sobre una parte baja en el banco natural o un claro en la línea de bordo. En algunos casos se proporciona un bordo fusible. Este es un bordo de sección de baja altura que, cuando es desbordado se deslava rápidamente y desarrolla una capacidad total de descarga hacia el cauce de inundación. En otras localizaciones un umbral de concreto o vertedor se proporciona con objeto de que ocurra el derrame con un nivel definido del río. Esto es ventajoso cuando el derrame ocurre con bastante frecuencia porque evita la necesidad de sustituir la sección de un bordo cada vez que haya escurrimiento hacia el desvío. La admisión del agua en el desvío también puede llevarse a cabo dinamitando una sección del bordo cuando la situación de la avenida 10 garantice.

Un control aun más completo se obtiene con una sección vertedora con

aberturas cerradas por tablones o agujas. Con este último arreglo la derivación puede limitarse a la cantidad requerida para reducir el escurrimiento a la capacidad del cauce bordeado. Los vertedores controlados, tales como el de Bonnet Carre, arriba de Nueva Orleáns, y el vertedor de Sacramento, cerca de Sacramento, California, son relativamente costosos y usados ordinariamente sólo para la protección de ciudades principales.

El punto de la derivación hacia un cauce de inundación, la capacidad de los

dos canales (principal y de derivación) es mayor que la del canal o cauce original y un nivel más bajo es suficiente para descargar un gasto determinado. La pendiente de la superficie del agua arriba del punto de derivación aumenta, mientras que abajo del mismo disminuye. Si la pendiente del cauce o canal es relativamente fuerte, el cambio en la pendiente de la superficie del agua causada por la derivación, puede ser despreciable. Si la pendiente del canal es bastante plana, el cambio en la pendiente de la superficie del agua puede ser relativamente grande y la capacidad del canal arriba del vertedor ser aumentada considerablemente, con una correspondiente disminución en el nivel para una descarga determinada.

El aplanamiento de la pendiente aguas abajo disminuye la capacidad del canal en un nivel determinado, pero con una cantidad significativa de agua derivada los niveles pueden todavía ser bajados por alguna distancia aguas abajo.

El descenso de niveles no será, sin embargo, tan grande como sería de esperarse con base en la relación nivel-descarga existente antes de la derivación.

El diseño hidráulico de las obras de derivación para un cauce de avenida es

considerablemente más complicado que una simple determinación de la cantidad del escurrimiento que vaya a derivarse. Si un punto específico como el de una ciudad va a protegerse, las obras de derivación deben estar arriba de la ciudad si el canal es relativamente colgado y abajo de la ciudad si el canal es plano. El diseño efectivo requiere de la determinación, principalmente por tanteos, de una longitud del vertedor y de la elevación de su cresta con las cuales se consiga el efecto buscado. Esto se hace considerando varios diseños para el vertedor y calculando los perfiles de la superficie" del agua arriba y abajo del vertedor con el gasto o descarga de diseño. El diseño adecuado debe satisfacer la condición de que el nivel calculado en el vertedor para el gasto total de entrada aguas arriba debe ser igual al nivel requerido para descargar este mismo escurrimiento sobre el vertedor y abajo por el cauce de la corriente.

Esta es una exposición del principio de continuidad, es decir, para un nivel

dado en el vertedor la suma de la descarga en el vertedor y el escurrimiento en el canal principal abajo del vertedor debe ser igual al escurrimiento total de entrada desde aguas arriba.

El efecto de una desviación en el nivel aguas abajo desde el punto en

donde el desvío se une a la corriente principal es únicamente aquel producido por el almacenamiento de cauce incrementado en el cauce de avenida. Si los hidrogramas del escurrimiento en el cauce principal y en el cauce de avenida son ajustados por los efectos de almacenamiento y sumados juntos, la suma representará al escurrimiento en un punto abajo de la unión de los dos cauces.

5.- RECTIFICACIÓN O MEJORAMIENTO DEL CAUCE.

Una marcada reducción en el nivel en un punto específico en una corriente

puede, con frecuencia, conseguirse con sólo mejorar la capacidad hidráulica del cauce. La remoción de troncos y ramas, el dragado de barras, el alineamiento de codos y otros procedimientos pueden ser efectivos. Llevado hasta lo último, el cauce puede ser completamente revestido y alineado como se ha hecho para el río Los Angeles. Estos métodos consiguen su propósito disminuyendo la n de Manning para el tramo, aumentando el radio hidráulico por incremento del tirante y aumentando la pendiente del cauce acortando la longitud del mismo. El efecto de tales mejoras en las alturas de las avenidas puede calcularse con los procedimientos hidráulicos usuales.

Como se indicó en la discusión de los bordos (Secc. 20-13), las medidas

para mejorar la capacidad del cauce son esencialmente medidas de protección local, las cuales pueden aumentar las magnitudes de la avenida en los puntos aguas abajo. Como los bordas, las mejoras al cauce deben ser consideradas como conceptos de un plan integral para la corriente y así planearse y ejecutarse para que sus beneficios en un punto no sean alterados por mayores daños en cualquier otro punto.

6.- EVACUACIÓN Y ZONIFICACIÓN DE LA PLANICIE DE INUNDACIÓN.

6.1 EVACUACIÓN DE EMERGENCIA. Bajo ciertas circunstancias uno de los medios más efectivos de reducción

de daños por inundación es la evacuación de emergencia del área amenazada> Con pronósticos confiables sobre las avenidas esta técnica está adaptada a zonas no densamente pobladas en donde los valores de la propiedad no justifican otros controles y la pérdida de vidas puede evitarse por evacuación rápida. Las tierras bajas de los ríos pueden utilizarse para pastoreo y el ganado puede sacarse cuando haya amenaza de inundación. Los contratistas que trabajen en el cauce del río pueden preferir que se mueva su equipo en el evento de una avenida en lugar del costo de una ataguía capaz de proteger a dicho equipo. Algunas veces las bodegas pueden vaciarse de sus existencias con costos por abajo de los que resultarían por protegerlos contra la inundación.

Un buen servicio de pronóstico de avenidas es relativamente barato y con

frecuencia puede dar avisos adecuados con suficiente anticipación para permitir una evacuación ordenada y completa. El éxito de un plan así depende mucho de las características hidrológicas de la corriente en cuestión. En general, mientras más pequeña sea el área de drenaje de la corriente, más difícil es dar aviso con tiempo para permitir la movilización o protección de las propiedades.

6.2 ZONIFICACIÓN DE LA PLANICIE DE INUNDACIÓN. Uno de los mejores caminos para evitar dificultades es no tenerlas, y una de

las mejores formas para evitar los daños por inundaci6n es permanecer fuera de las planicies de inundaci6n de las corrientes. Muchas municipalidades controlan el tipo, construcci6n y uso de las edificaciones dentro de sus límites por medio de ordenanzas de zonificaci6n. Ordenanzas similares podrían prescribir zonas dentro de las cuales las estructuras que sufrieran por las inundaciones no se construirían. Una forma indirecta de zonificaci6n usada por algunas ciudades es la creación de parques a lo largo de corrientes en donde las inundaciones frecuentes hacen impracticables otros usos. Otra forma de zonificación es aún la de fijar zonas de inundaci6n como zonas donde el propietario construye por su cuenta y riesgo. Esto da, en efecto, la notificaci6n de que no se dará protección por avenidas en fecha posterior. El pueblo entero de Shawneetown, Ohio, fue reconstruido" en terreno alto después de sufrir severos daños en la avenida del río Ohio, en 1937.

Como cualquiera otra forma de control de avenidas, la zonificación debe

pasar la prueba de la justificaci6n econ6mica. Entonces, cuando la recuperaci6n de una inversión en control de avenidas es mayor que aquella por zonificación, el plan de zonificación no debe ser adoptado.

Al considerar la economía del problema, la alternativa de erigir mejoras en un sitio fuera de la planicie de inundaci6n, debe ser considerada. Entonces, los beneficios de la localizaci6n en la planicie de inundación son únicamente aquellos que no son obtenibles con una alternativa de localización en terreno alto.

6.3 UNIDADES INDIVIDUALES A PRUEBA DE INUNDACIONES. En algunos casos en donde s610 unidades aisladas de alto valor son ame-

nazadas de inundaci6n, algunas veces dichas unidades pueden ser individualmente hechas a prueba de inundaciones. Una planta industrial que comprende edificios, patios de almacenamiento, caminos, etc., puede ser protegida por un anillo de bordas o un muro de encauzamiento. Los edificios individuales suficientemente fuertes para resistir a las fuerzas dinámicas del agua de inundaci6n son algunas veces protegidos construyendo los pisos inferiores (abajo de la marca de agua alta esperada) sin ventanas y proporcionando algunos medios para tener cierres herméticos en las puertas.

Entonces, aun cuando el edificio pueda estar rodeado por agua, la

propiedad dentro del mismo está protegida de los daños y muchas funciones normales pueden seguirse llevando a cabo. Algunas centrales telefónicas en el valle del río Ohio se han protegido así. Los servicios públicos importantes podían ser hechos a prueba de inundaciones como una garantía o seguro adicional contra la pérdida de servicios vitales aun después de la falla de otras obras de control de avenidas.

7.- MANEJO DE TERRENOS Y CONTROL DE AVENIDAS.

7.1 LA VEGETACIÓN Y LAS AVENIDAS. Un prolongado argumento sobre la influencia de la cubierta vegetal sobre

las avenidas ha estado en progreso por muchos años. Autoridades notables han asegurado que la deforestación es la causa básica de los problemas pre-sentes de avenidas, mientras que otras de igual distinción sienten que la cubierta vegetal virtualmente no tiene efecto sobre las avenidas.

Está bien establecido que la cubierta vegetal quita humedad del suelo por

transpiración y que también promueve la pérdida de suelo orgánico que es favorable para la infiltración de la lluvia. Una cubierta vegetal densa o pesada significa también una alta pérdida por interceptación durante las tormentas. Se podría entonces esperar menos escurrimiento de avenidas desde una zona bien cubierta de vegetación que desde una zona desnuda de vegetación.

La cubierta vegetal crea una especie de embalse retardador que almacena

una porción de escurrimiento, el cual en otra forma contribuiría a las avenidas. Sin embargo, aunque este almacenamiento puede ser una cantidad

importante en tormentas pequeñas, puede ser bastante despreciable durante una avenida principal particularmente si la tormenta productora de la avenida está precedida por otras lluvias que llenan el espacio para almacenamiento.

Como un resultado, se podría esperar que una buena cubierta vegetal sobre una cuenca resultara en una reducción en la frecuencia y severidad de aveni-das pequeñas, pero tendrá relativamente poco efecto sobre las avenidas mayores o principales. Esto parece desprenderse por la evidencia de las avenidas principales en muchas corrientes mucho antes de que la civilización moderna iniciara la deforestación y el desarrollo de las tierras.

7.2 LA CONSERVACIÓN DEL AGUA Y EL CONTROL DE AVENIDAS. Desde cerca de 1930 ha habido un rápido incremento en el uso de medidas

para la conservación del agua en la agricultura. La aradura en contorno y el terraceo se utilizan para retrasar el escurrimiento superficial y promover la infiltración del agua en el suelo. Los estanques de las fincas retienen el escurrimiento de los pequeños arroyos para riego y para abrevaderos de ganado. Además, cultivos de cobertura se usan en los campos para evitar terrenos desnudos en descanso durante las estaciones sin cultivo. No hay argumento sobre el valor de estas medidas para reducir la erosión del suelo y la preservación de la humedad del mismo, pero hay algún debate en lo que se refiere a su valor desde el punto de vista del control de las avenidas. Las medidas de conservación de suelo yagua crean depósitos en el suelo (o estanques en la finca), y si la capacidad de reserva de estos vasos es grande, es decir, cuando los estanques están vacíos y la humedad del suelo está muy baja, pueden almacenar muchas pulgadas de lluvia. Como el propósito del trabajo es conservar agua, la situación normal encontrará este depósito como mínimo parcialmente lleno. Sin embargo, el almacenamiento puede ser suficiente para crear una reducción significativa en el escurrimiento superficial y reducir así las avenidas menores en los pequeños arroyos o corrientes de la vecindad. Se ha notado que los vasos de almacenamiento en las partes extremas de aguas arriba de una cuenca son dispositivos de protección relativamente ineficientes para una zona lejana aguas abajo.

Además, los estanques de las fincas sólo controlan un porcentaje pequeño

del área de drenaje y la capacidad del suelo como depósito de almacenamiento no es grande, a menos que esté inicialmente muy seco. Por tanto, parece ser que los métodos de conservación de suelo y agua son útiles para reducir escurrimientos de avenidas en corrientes pequeñas, pero no son muy benéficos para la protección de zonas a lo largo de corrientes principales o para el control de avenidas desusadamente grandes. El valor de estos trabajos para otros propósitos garantiza su continuación y cualquier reducción de avenidas constituye un beneficio incidental. Debe notarse que las operaciones de drenaje de tierras tienden a aumentar las avenidas por acelerar el escurrimiento del agua del suelo y por eliminar el almacenamiento natural del agua en estanques y ciénegas.

8.- ECONOMÍA DEL CONTROL DE AVENIDAS.

8.1 PROYECTOS COMBINADOS. El término proyecto combinado incluye aquellos proyectos en los cuales se

utilizan conjuntamente diversos métodos de control de avenida. Los proyectos en los cuales el control de avenidas se combina con otras

funciones, tales como la navegación y la generación de energía son conocidos como proyectos de propósito múltiple. Es raro encontrar una corriente en la cual el control de avenidas esté concentrado en una forma simple de medida protectora. El análisis económico usualmente sugiere que una combinación de procedimientos es más conveniente. Entonces los vasos de almacenamiento con frecuencia se combinan con los bordos y con las obras en el cauce en puntos clave a lo largo de la corriente. El balance de costos para una situación así se ilustra en la Fig. 20-13. Diversos sitios posibles para vasos de almacenamiento están disponibles y mientras más vasos se construyan más pequeño será el escurrimiento máximo regulado.

El costo de los vasos para reducir la avenida de diseño de 240000 pies3/seg

a diversos valores menores está indicado por la curva A. Los vasos no proporcionarían protección completa y los bordos y otras mejoras al cauce se-rían necesarias. La curva B indica los costos de estas obras para protección contra varios escurrimientos. La suma de estas curvas indica el costo total de protección contra una avenida de 240 000 pies3 / seg. El punto mínimo en la curva de costo total representa la combinación menos cara, es decir, vasos para reducir el máximo a cerca de 100 000 pies3 / seg. y mejoras en el cauce para dar protección contra este gasto.

La construcción de un diagrama como el de la Fig. 20-13 requiere el diseño

de las obras en el cauce para protección contra diferentes gastos máximos para definir la curva B y de la determinación del efecto de diversas combinaciones de vasos sobre el gasto máximo para establecer la curva A. Un análisis de tipo similar sería posible para otras combinaciones de medidas protectoras.

8.2 ESTIMACIÓN DE LOS BENEFICIOS DEL CONTROL DE AVENIDAS. Los beneficios tangibles del control de avenidas son de dos clases, (1)

aquellos derivados por evitar los daños de las inundaciones y (2) aquellos obtenidos por el uso más intensivo de los terrenos protegidos. El beneficio primario por evitar los daños de la inundación es la diferencia entre los daños probables durante la vida de la obra con y sin control de avenidas. Los beneficios primarios pueden incluir:

1. Costo de sustituir o reparar la propiedad dañada. 2. Costo de la evacuación, auxilio y rehabilitación de víctimas, y medidas de emergencia para protección contra inundaciones. 3. Pérdidas como resultado de la dislocación de los negocios. 4. Pérdidas de cosechas o costo para plantación de nuevos cultivos.

Los daños probables por la inundación en una zona pueden estimarse por un levantamiento cuidadoso de la zona inundada. Con frecuencia esto se hace después de una inundación principal cuando el daño está claramente evidente. Los datos recogidos por el levantamiento son clasificados por el tirante con el cual ocurre el daño, para que una curva o tabla que marque el daño con di-versos niveles en el río pueda prepararse (columna 2, Tabla 20-2, Pág. 737).

En general, los precios de mercado que se espera sean aplicables durante

la vida anticipada de la obra se utilizan en estas estimaciones. En algunos casos habrá una variación estacional en el daño potencial de la inundación que debe considerarse. Por ejemplo, el daño a los cultivos agrícolas será máximo para las inundaciones durante la plenitud del ciclo de crecimiento. También deben hacerse deducciones por cualquier cambio de daño potencial como resultado de haber hecho trabajos de protección a unidades individuales o por la remoción de una gran industria de la planicie de inundación.

La tierra que es protegida de inundaciones, con frecuencia, puede utilizarse

para propósitos más productivos que cuando está sujeta a los peligros de las avenidas. La tierra ociosa del fondo de los valles puede convertirse a útil para la agricultura o para la industria. El método preferido para determinar el beneficio ganado por un uso de la tierra mejorada es estimando la diferencia en el ingreso neto de la propiedad con y sin control de avenidas. Un método al-ternativo es estimar el incremento en el valor de mercado de la tierra y convertirlo a un beneficio promedio anual por el uso de una tasa de recuperación apropiada a la empresa privada en el tipo de actividad que se considere. Debe haber una necesidad real para uso de la tierra mejorada que justifique cualquier derecho a los beneficios por esta causa. Si una localización no inundable está disponible como alternativa para el mismo uso, los beneficios que pueden acreditarse al control de avenidas únicamente son aquellas que pueden esperarse en y arriba de aquellos obtenibles en la localización no inundable.

Los beneficios secundarios por el control de avenidas pueden derivarse de actividades que vienen del uso o transformación de productos y servicios afectados directamente por las inundaciones.

Por ejemplo, si una fundición de acero se cierra por una inundación y las reservas del metal son escasas, las fábricas muy alejadas del área inundada podrían cerrar hasta que la producción de acero se reanudara. Los beneficios secundarios son difíciles de valoración y, por 10 menos en parte, son alterados por costos secundarios usualmente no incluidos en las estimaciones de costos.

Los beneficios secundarios entonces normalmente no son incluidos en las

estimaciones de los beneficios por control de avenidas. Los beneficios intangible s del control de avenidas incluyen la prevención de la pérdida de la vida y la reducción de las enfermedades producidas por las condiciones que crean las inundaciones. Es difícil poner un valor monetario a estos intangible, aunque se ha sugerido que los beneficios por muerte pagables por las leyes obreras de compensación sean tomados como el valor económico de la vida humana.

Los beneficios anuales promedio pueden calcularse multiplicando aquellos beneficios esperados al evitar la inundación en un nivel determinado por la probabilidad de ocurrencia de ese nivel en cualquier año.

PRESA ROMPEPICOS. 1.- DEFINICION.

En torrentes, las corrientes pequeñas difícilmente alcanzan a formar un vaso de almacenamiento y crecen rápidamente durante avenidas, en este caso, las presas sirven para sólo cortar el pico de la avenida y así pueden aprovechar el agua. Estas presas se denominan rompe-picos y su función no es regular el nivel de agua sino simplemente retardar la llegada de los picos de avenida y distribuir

los gastos de descarga aguas abajo uniformemente en el tiempo.

Están compuestas por una cortina, una obra de excedencias y un desagüe, y no tienen compuertas. La cortina puede ser de tierra, concreto o mampostería, la parte vertedora debe ser de material cementante (concreto o mampostería) y del tipo libre con una capacidad grande. La obra de desagüe esta formada por orificios, tuberías cortas o una escotadura de paredes verticales y ancho reducido; todos ellos tienen su nivel inferior o piso que coincide con el fondo del cauce. Cuidando que las velocidades de descarga no erosionen la obra de desagüe. Cuando se construyen de mayor altura, sus estructuras evacuadoras no se colocan al nivel del río sino de la parte media de la cortina; con ello la presa funciona como rompe-picos y retenedora de azolves.

Al presentarse la avenida de diseño, el gasto máximo se descarga por el desagüe y el vaso se llena en su totalidad. Las presas rompe-picos se utilizan normalmente en torrentes donde la pendiente es fuerte y las avenidas no son voluminosas. El numero de presas rompe-picos se colocan en cascada dependerá de las condiciones geológicas y topográficas del tramo, del volumen del embalse que cada una pueda formar y del volumen de la avenida de diseño. Generalmente se buscan terrenos de cimentación rocosos que sean estables y resistentes a la erosión del agua. El periodo de retorno de diseño es de cien a mil años, según su altura.

En presas destinadas al control de avenidas es común no imponer requisitos rigurosos de impermeabilización a la cortina, medida que sí se toma en presas de almacenamiento. Lo cual no puede malinterpretar como una regla general. La filtración causa erosión interna, aumenta la supresión, disminuye la resistencia y la durabilidad de los materiales.

2.- TRANSITO DE AVENIDAS. El transito de avenida es el proceso analítico para determinar la forma del hidrograma de la avenida que sale de un almacenamiento a partir de la avenida que entra. FIGURA 3. Este tipo de análisis es necesario para establecer el pico de la avenida aguas abajo, determinar la altura requerida para el control de avenidas y diseñar el vertedor. La ecuación de continuidad puede expresarse como:

QIts

−=ΔΔ

En donde: I = gastos del hidrograma de entrada al embalse. Q = gastos del hidrograma de salida. S = volumen almacenado. En la ecuación anterior, ΔS es un cambio en el volumen de almacenaje durante el intervalo de tiempo Δt. Los valores de I son conocidos y tabulados de acuerdo con el tiempo de intervalo de análisis. Se requieren conocer los gastos de salida Q y el volumen almacenado. Para un almacenamiento se considera que la superficie del agua está a nivel todo el tiempo, aunque no siempre es el caso. La información inicial de que se dispone para realizar el transito es:

El hidrograma de los gastos de entrada. La profundidad del agua en el almacenamiento antes de la llegada de la avenida (t = 0). El gasto de salida del almacenamiento antes de que llegue la avenida (Q, t = 0).

La variación del volumen almacenado se puede obtener como una función de la elevación de la superficie del agua, lo cual se establece a partir de planos topográficos suponiendo que el agua en el embalse es horizontal. También se dispone de información para conocer en un momento dado los gastos de salida por la obra de toma y el vertedor de acuerdo con el nivel de agua del embalse. Como resultado de la decisión anterior se pueden escribir las siguientes expresiones: S = S (h) Q = Qc + Qs (h) En las cuales: h = elevación. Qc = descarga controlada. Qs = descarga no controlada.

A fin de realizar el cálculo numérico, los términos involucrados en la ecuación de continuidad se pueden discretizar para un determinado intervalo de tiempo Δt, de manera que se tenga finalmente la siguiente ecuación.

(It + It+Δt) – ((Qc) t +(Qc) t+Δt + tsts

t

Qt

SQ

tS

Δ+Δ+ +

Δ=−

Δ tt )(

2)(2

Donde: It = gasto de entrada al inicio del intervalo. I t + Δt = gasto entrada al final del intervalo. (Q c) t = descarga controlada al inicio del intervalo. (Q c) t + Δt = descarga controlada al final del intervalo. (Q s) t = descarga no controlada al inicio del intervalo. (Q s) t + Δt = descarga no controlada al final del intervalo. St = almacenamiento al inicio del intervalo. S t +Δt = almacenamiento al final del intervalo. Nótese que I y Qc son conocidos todo el tiempo; Qs y S solo se conocen para el inicio de cada intervalo de tiempo. Las incógnitas son (Q s) t + Δt y S t +

Δt. En la ecuación anterior las cantidades conocidas están del lado izquierdo y las incógnitas del lado derecho. Tanto el almacenamiento como el gasto involucrados en los términos del lado derecho de la ecuación anterior son funciones de h o sea que:

QtS+

Δ2

s = f (h) (I)

Lo que permite construir una tabla o una grafica que sirven como apoyo para solución de la ecuación de continuidad antes planteada. SI se considera que no existen descargas controladas, la ecuación (I) se convierte en:

(It + It+Δt) + tt

t

Qt

SQ

tS

Δ+Δ+ +

Δ=−

Δ tt22 (II)

Y para facilitar el cálculo se considera también la siguiente igualdad:

QtSQQ

tS

Δ=−+

Δ222

Curvas de descarga

3.- EJEMPLO DE PRESA ROMPEPICO EN NUEVO LEÓN. UBICACION: Corral de Palmas, Santa Catarina, Nuevo León CONSTRUCTORA: Desarrollo y Construcciones Urbanas, S.A. de CV. ESPECIALIDAD: Presa de Regulación de Avenidas Máximas

La Ciudad de Monterrey, capital del estado de Nuevo León, a pesar de

no encontrarse cerca de la costa es azotada eventualmente por huracanes, que han dejado incalculables pérdidas humanas y materiales, tal es el caso del huracán Gilberto que tuvo precipitaciones de hasta 480 milímetros en 24 hrs, provocando crecientes en el Río Santa Catarina (que cruza de Poniente a Oriente la zona Metropolitana) de 3,700 y 4,400 metros cúbicos por segundo a su paso por el centro de la Ciudad de Monterrey. Aunado a esto, las corrientes de agua trajeron consigo piedras e Iodos, que azolvaron el cauce del río, reduciendo su área hidráulica hasta en un 37%, por lo que la ocurrencia de un evento igual, provocaría un desborde del río. Para evitar esto, el Gobierno del Estado de Nuevo León en coordinación con la Comisión Nacional del Agua (CNA), planearon y decidieron la construcción de La Cortina Rompepicos, similar a la de una presa, para regular los flujos máximos o Picos de grandes precipitaciones hasta en 72 hrs., evitando con esto que la capacidad del río Santa Catarina sea rebasada. De acuerdo con los estudios realizados, el lugar indicado fue el Cañón conocido como Corral de Palmas ubicado a 20 Km. del centro de Monterrey, Aguas arriba de río en el Municipio de Santa Catarina N. L.

Aprovechando las paredes naturales del cañón y considerando un

periodo de retorno de 10,000 años, se diseñó una Cortina de tipo Piramidal con una altura de Cimentación de 40.00 mts. Y 70.00 mts. De altura de pared o cortina, resultando en su base, 25.00 mts. De ancho y 240.00 mts en su parte alta o corona, de acuerdo con la geología del lugar. Cuenta con un Ducto bajo de 6.00 x 6.00 mts. Que regulara las avenidas de mediana intensidad hasta de 860.00 m3/seg. Y un vertedor de 60.00 mts de ancho en su parte alta que permitirá regular el flujo hasta de 3,400.00 m3/seg. En conjunto. La Pared Aguas Arriba se construyó a base de Precolados y en la Pared Aguas Abajo, un talud escalonado de 60 cms. de peralte. Esta Cortina tendrá la capacidad de almacenar hasta 90 millones de metros cúbicos. La construcción de esta obra se programó en 2 etapas, la primera, es la Cimentación de 40.00 mts. De profundidad considerando la capacidad de soporte del estrato inferior, iniciando en Mayo del 2002 y finalizando en Mayo del 2003. La segunda etapa, fue la construcción de la Pared de la Cortina de 70.00 mts. De altura iniciando en Marzo del 2003 y finalizando en Junio del 2004, siendo un total de 26 meses la duración total de la construcción de la presa.

En la Etapa de construcción se presentaron diferentes problemáticas, tales como rocas de gran tamaño en la excavación, las cuales tuvieron que ser demolidas a base de explosivos, reubicación de un Acueducto de 24" de diámetro y la Red de Energía Eléctrica existente, pero la problemática más importante, fue el surgimiento de aguas subálveas así como la inundación provocada por el huracán Keith, en plena excavación utilizándose equipos de bombeo de gran capacidad para su desalojo y control.

En la Presa Rompepicos se utilizó un concreto recientemente utilizado en México para la construcción de Presas, llamado Concreto Compactado con Rodillo (CCR) que es utilizado con mayor frecuencia en el Mundo, debido a su mayor rapidez de colocación, bajo calor de hidratación, menor costo que los concretos convencionales y fácil fabricación. Sin embargo, este tipo de concreto requiere de un estricto control de la calidad para asegurar que las resistencias reales sean las esperadas. Así mismo se tuvieron que cuidar todos los aspectos de unión con los demás elementos integrantes de la cortina para evitar las grietas entre ellos por ser elementos con diferentes módulos de elasticidad, utilizando para esto Concreto Convencional de resistencia especial que funcionó como un elemento de unión. Para todo esto se contó con el asesoramiento permanente del Dr. Raymundo Rivera Villarreal (QEPD), del Instituto de Ingeniería Civil de la Universidad Autónoma de Nuevo León y del Dr. Ernest K. Schrader, quien está especializado internacionalmente en fabricación de CCR y ha participado en la construcción de más de 100 presas construidas con CCR en el mundo.

Dentro de las innovaciones utilizadas en la construcción de la cortina Rompepicos y de acuerdo con los resultados obtenidos de laboratorio durante la etapa de pruebas a las diferentes muestras de CCR, se encontró que efectuar una sola mezcla de los agregados gruesos y finos cuidando estrictamente su granulometría, humidificación y un procedimiento de almacenamiento para evitar la segregación de material durante el proceso de alimentación a las plantas de producción, daban como resultado una menor variabilidad de la mezcla, resultando, mejor densidad y mayor resistencia a la compresión, condiciones indispensables en una mejor calidad del CCR. Otras de las Innovaciones implementadas fue la utilización de equipos especiales en la transportación y colocación en sitio del CCR, a base de grúas telescópicas (CRETER CRANE) y bandas fijas colocadas estratégicamente, así como un equipo tipo Tractor (Positrack) equipado con Bandas de Neopreno utilizado para el extendido del CCR, que dieron como resultado un mejor rendimiento en la colocación, logrando con esto una colocación record de hasta 4,500.00 m3 por día.

Actualmente este tipo de concretos (CCR) utilizado en la presa Rompepicos se está utilizando en presas tipo arco y con recubrimientos de concreto convencional reduciendo considerablemente los tiempos y costos de construcción de las presas en el Mundo. Otro de los aspectos utilizados en la construcción de esta presa fueron los sistemas de cimbra deslizante en la construcción del vertedor, los cuales se modularon en 6 tramos de 10 mts. De ancho con colados continuos de concreto por espacio de 48 hrs.

Estas cimbras estaban equipadas con bombas hidráulicas que permitieron su propia elevación del sistema, lo que permitió cumplir con los programas establecidos.

3.1 DESARROLLO URBANO Y COMUNICACIONES. En materia de desarrollo urbano establecimos una política de cambio del

papel eminentemente regulatorio y pasivo que tenían las instancias del

Gobierno del Estado, para convertirlas en entidades promotoras del desarrollo y la conciliación entre las diferentes esferas involucradas.

En este sentido, nuestra política ha sido activa hacia los 51 municipios del Estado y dirigida a construir ciudades modernas y poblados dignos, de acuerdo con la visión que establecimos al principio de la Administración:

"Un Nuevo León que cuenta con la infraestructura básica en servicios y con redes de comunicación suficientes para un desarrollo urbano sostenible y armónico que propicie una mejor calidad de vida".

De acuerdo con los esfuerzos de concertación que hemos llevado a cabo hacia los municipios, existen cuatro ejes fundamentales a cargo del Gobierno del Estado: planeación estratégica para el desarrollo urbano, carreteras en todo el territorio, vialidades maestras en el Área Metropolitana y manejo integral de nuestros recursos hídricos, estos últimos tanto en lo referente a las aguas pluviales como al abasto de agua potable.

3.2 PLANEACIÓN URBANA.

Considerando las características de nuestro Estado, al principio de la Administración nos dimos a la tarea de establecer las bases de un desarrollo urbano ordenado que garantizara el espacio vital para sus habitantes, respetando el equilibrio entre los diferentes factores sociales, económicos y ecológicos.

Así, nuestra labor primordial fue elaborar una nueva ley y planes que nos dieran certeza sobre nuestro rumbo en esta materia. Por ello, se elaboró una nueva Ley de Ordenamiento Territorial de los Asentamientos Humanos y de Desarrollo Urbano del Estado de Nuevo León, el Plan Estatal de Desarrollo Regional y Urbano, el Plan Metropolitano de Desarrollo Urbano y 42 Planes Municipales de Desarrollo Urbano, para las regiones fuera del Área Metropolitana.

Estos esfuerzos de planeación han servido para trazar los rumbos generales de ordenamiento urbano, de núcleos de población y de impacto territorial; han permitido establecer las estrategias para ordenar su evolución a largo plazo, decidir inversiones e incorporar infraestructura adecuada para futuros desarrollos. Por vez primera, Nuevo León cuenta con una visión integral del desarrollo de todo su territorio.

Con el propósito de que los pavimentos que se aplican en todo Nuevo León cumplan con especificaciones que garanticen durabilidad y seguridad a sus usuarios, particularmente en tiempos de lluvia, se trabaja en una iniciativa de reforma a la Ley de Ordenamiento Territorial de los Asentamientos Humanos y de Desarrollo Urbano del Estado de Nuevo León, para emitir el reglamento de pavimentos antiderrapantes, el primero en su tipo en nuestro Estado.

A efecto de facilitar la consulta de esta información, incluyendo las leyes, los planes urbanos y estadísticas en general, contamos ahora con un banco de datos urbanos que se encuentra a disposición del público.

3.3 OBRAS PÚBLICAS.

De manera consistente con los anteriores lineamientos, la infraestructura y el equipamiento de nuestro Estado han sido fundamentales para esta Administración. Trabajamos en la resolución de los grandes retos urbanos, no sólo del corto plazo, sino con altitud de miras, construyendo los cimientos que serán de utilidad más allá del presente ejercicio constitucional.

En lo que corresponde a la Secretaría de Obras Públicas del Estado, ésta ha construido más de mil obras en los rubros de vialidad, drenaje pluvial, carreteras y otras edificaciones de gran impacto social. En ello se ha invertido un monto de 5 mil 429 millones de pesos.

Destaca, en materia de obras viales, el Circuito de la Unidad, proyecto estratégico de gran visión que comprende cuatro municipios metropolitanos y cuyo recorrido constituye una alternativa vial para el flujo vehicular de toda el Área Metropolitana. Esta obra intermunicipal ha requerido concertación y unidad de esfuerzos ya que, además de articular de una manera física la vialidad, une a los municipios y al Gobierno del Estado en una estrategia por el desarrollo urbano integral.

Para este circuito se espera un aforo diario de hasta 600 mil vehículos en el mediano plazo. Con ello se da respuesta a uno de los mayores reclamos de la ciudadanía que radica en el Área Metropolitana de Monterrey.

Dentro del referido circuito, se edifica el Puente Viaducto de la Unidad, de 2.1 kilómetros de longitud, constituyendo una alternativa vial norte-sur para la avenida Gonzalitos, cuyo flujo vehicular habrá de reducirse en un 25%, aproximadamente.

Tomando como punto de partida este puente, y siguiendo el sentido de las manecillas del reloj, integran el Circuito de la Unidad las siguientes obras ejecutadas por el Estado y los municipios metropolitanos: en la avenida Rangel Frías se construyeron cinco importantes pasos a desnivel en sus intersecciones con las avenidas Leones, Ruiz Cortines, Lincoln, Aztlán y Rodrigo Gómez, incrementando la fluidez vehicular significativamente. Se construyó la calle correspondiente del circuito en Jorge Treviño y Universidad, el paso a nivel en Eloy Cavazos y Las Américas, el paso a desnivel en el Puente Solidaridad en las avenidas Alfonso Reyes y Revolución y los pasos a desnivel de Alfonso Reyes y Vasconcelos, sobre Lázaro Cárdenas. En la última etapa del anillo se construye el paso a desnivel en las avenidas Gómez Morín y Morones Prieto, a efecto de conectar la circulación entre Lázaro Cárdenas y el Puente de la Unidad, cerrando con ello el circuito.

Cabe destacar que esta Administración ha aprovechado la moderna tecnología de organización de los flujos vehiculares, que ordena tiempos y movimientos precisos para optimizar el tránsito vehicular y los cruces de peatones, mediante la construcción de pasos a nivel con semáforos en dos fases. Con ellos, nuestra Área Metropolitana ha establecido con éxito este novedoso sistema que se ha convertido en modelo para ciudades de la república y de otros países.

Este sistema ha sido establecido en las salidas de las carreteras a Laredo y Colombia, en el paso a nivel Sendero Norte, en tanto que al poniente de la ciudad, rumbo a la carretera a Saltillo, trabaja el de Díaz Ordaz y Manuel Ordóñez, en Santa Catarina. Asimismo, en la zona de la avenida Gonzalitos, en

Monterrey, se han puesto en operación en dos lugares más: uno reciente, en la calle Fleteros, y otro que funciona en la intersección con la avenida Madero.

El Gobierno del Estado ha construido también las siguientes obras viales: el distribuidor vial y puente Venustiano Carranza entre Morones Prieto y Constitución, en el túnel de la Loma Larga; el paso a desnivel Churubusco-Ruiz Cortines, en los límites de Monterrey y San Nicolás de los Garza; el paso a desnivel Nogalar-República Mexicana, en San Nicolás de los Garza; el paso a desnivel en la carretera a Laredo y el entronque a la calle Juárez, en Escobedo, y la ampliación del puente en avenida Chapultepec, en Guadalupe.

En materia vial, al principio de esta Administración se tenían 72 pasos a desnivel; a menos de seis años de distancia, se han construido 42 obras adicionales, entre los referidos pasos a nivel y desnivel, lo que representa más de una tercera parte del total existente.

De manera paralela, se mejoraron las vialidades y el entorno urbanístico en las cabeceras de los 42 municipios fuera del Área Metropolitana, aplicándose más de un millón 246 mil metros cuadrados de pavimento, lo que equivale a una autopista de 107 kilómetros similar a la existente entre Monterrey y Saltillo.

Por otra parte, desde principios de la Administración hemos realizado diversas obras estratégicas de alto contenido social, entre las que destaca el Parque Fundidora, cuya extensión en áreas verdes supera a la suma de todos los parques urbanos del Área Metropolitana de Monterrey.

El Parque Fundidora, situado en los terrenos de la antigua Maestranza en el centro de Monterrey y símbolo de nuestra ciudad, está convertido hoy en uno de nuestros más bellos lugares. A él confluyen, cada fin de semana, miles de familias y deportistas a pasar momentos de sano esparcimiento ante los monumentos industriales que alguna vez dieron vida a esta fábrica de fierro y acero.

En febrero de 2001, el Gobierno del Estado declaró a este espacio Museo de Sitio de Arqueología Industrial. Consta de 85 hectáreas ajardinadas y arboladas donde se ubican múltiples instalaciones culturales, deportivas, de esparcimiento y de exposición, integradas por un gran boulevard donde, anualmente, se celebra el evento automovilístico internacional del Serial Cart.

El Parque ha sido sede de eventos internacionales tales como la Conferencia sobre Financiación para el Desarrollo, organizada por la ONU con la asistencia de 187 delegaciones extranjeras, donde se firmó el Consenso Monterrey, así como la Reunión de Alcaldes de Iberoamérica.

En el cañón de la Huasteca se construyó la Plataforma Milenio para establecer, en ese parque estatal, un área de convivencia familiar, así como una explanada que permite realizar presentaciones al aire libre.

En abril de 2001 se llevó a cabo la rehabilitación urbana del Barrio de la Santa Cruz, ubicado en la Loma Larga. Se rehabilitaron 38 hectáreas introduciendo servicios básicos y escaleras, barandales, andadores y plazoletas.

En el centro de Monterrey se rescató el antiguo Palacio Federal, comúnmente conocido como el edificio de correos, que hoy luce espléndido, tal

como lo hiciera en su inauguración a principios de los años treinta. En sus alrededores se edificó la Plaza Breve Espacio, en lo que era un área urbana desperdiciada.

Para dar respuesta a un antiguo reclamo de los nuevoleoneses y con el fin de cumplir con nuestros compromisos establecidos en el Plan Estatal de Desarrollo, creamos el Sistema Integral de Manejo de Aguas Pluviales, que inició con las obras de canalización del arroyo Topo Chico, para resolver sus problemas pluviales actuales y futuros.

En materia pluvial se han construido 75 obras, con una inversión de 2 mil 49 millones 800 mil pesos.

Destaca, por su magnitud y trascendencia, la Cortina Rompepicos, construcción sin precedentes en la cual se invierten 300 millones de pesos y que permitirá controlar las avenidas extraordinarias que periódicamente ponen en riesgo a la población y al patrimonio del Área Metropolitana de Monterrey.

Esta cortina, enclavada en el Cañón de Corral de Palmas, tiene una cimentación de 43 metros de profundidad y 45 metros de cortina en una primera etapa. Esta obra permitirá controlar el flujo de las aguas arriba del Río Santa Catarina evitando su desbordamiento sobre el centro de la ciudad.

En más de una temporada de lluvias, el Arroyo Topo Chico cobró vidas humanas. Desde principios de la Administración se han realizado obras sobre la cuenca de esta vía pluvial, por lo que hoy se encuentra bajo control. Esto ha significado una inversión acumulada de 550 millones de pesos para beneficiar a 176 mil habitantes.

Las obras realizadas en esta cuenca son las siguientes: se canalizó el arroyo en más de 14 kilómetros y se edificaron 34 importantes obras a lo largo de 28 kilómetros más; se construyeron 5 puentes vehiculares sobre su lecho y se realizaron acciones para reducir su velocidad a la altura de la avenida Santo Domingo.

Se construyó, además, un ducto subterráneo de un kilómetro de longitud y de más de 5 metros de ancho para aliviar los problemas que presentaba el Canal del Águila. Esta obra alivia las inundaciones que se ocasionaban en las colonias del noroeste de la ciudad.

A la altura de la entrada de la Universidad Autónoma de Nuevo León se resolvieron los desbordamientos mediante la construcción de dos by pass en las calles Bécquer y Copán. Los pluviales que se construyen y descargan en la cuenca del Arroyo Topo Chico son el Pluvial Nogalar y Cordillera Cantábrica, que suman un total de 7.1 kilómetros de ductos pentagonales.

Hacia el oriente del Área Metropolitana, en la cuenca del Arroyo Talaverna en los municipios de Apodaca, Guadalupe, Monterrey y San Nicolás de los Garza, se realizaron diversas obras, con una inversión de 386 millones de pesos y que benefician a 556 mil habitantes. Los trabajos realizados son: la canalización de arroyos a lo largo de 25 kilómetros, la construcción del colector Conductores y el ducto en la Colonia Adolfo Prieto, realizándose 16 kilómetros de canal abierto y 10 kilómetros de ductos pentagonales Se concluyó el canal cerrado en las Colonias Residencial Talaverna y Josefa Zozaya.

En la cuenca del Río Pesquería, en los municipios de Apodaca, General Escobedo y San Nicolás de los Garza, se terminó el canal en la Colonia Prados de la Cieneguita, y se realizan las obras del Pluvial Torres de Escobedo y Morenita Mía, con una extensión de 14.04 kilómetros de longitud, que significan 10.5 kilómetros de ductos pentagonales y 3.5 kilómetros de canal abierto, invirtiendo en ellas 231 millones de pesos, beneficiando a 286 mil habitantes.

Sobre la cuenca del Río La Silla, en los municipios de Guadalupe, Monterrey y San Pedro Garza García, se realizan obras beneficiando a 233 mil habitantes con una inversión de 239 millones de pesos. Entre ellas: desazolve y canalización de dos tramos del Arroyo Seco en el sur de Monterrey; parapetos en San Agustín en el municipio de San Pedro Garza García; by pass en el Arroyo Chupaderos sobre la Avenida Lázaro Cárdenas; rectificación del cauce de dicho río a la altura de la Colonia Rincón de la Primavera; tres ductos, uno en la Colonia Estadio, otro en el Mercado de Abastos y Chapultepec y otro más en la Avenida Exposición. Además se realiza la construcción del drenaje pluvial Las Sabinas, con una longitud total de 13.5 kilómetros que significan 4 kilómetros de canal abierto y 9 kilómetros de ductos pentagonales.

Asimismo, se realizan obras en San Pedro Garza García y Guadalupe que comprenden flujos pluviales que desembocan en la cuenca del Río Santa Catarina. En el primero de estos municipios se construyen ductos en las calles Diamante y Jiménez. En Guadalupe se introduce drenaje pluvial en la calle Zaragoza y en el Fraccionamiento Lolyta, con una longitud total de 3.2 kilómetros de ductos cerrados que beneficiarán a 45 mil habitantes con un costo de 70 millones de pesos.

En San Pedro Garza García y Santa Catarina, en la cuenca del Arroyo del Obispo, con desembocadura en el Río Santa Catarina, se realiza la canalización de dicho arroyo a lo largo de 8.48 kilómetros, con una inversión de 178 millones de pesos que beneficiará a 246 mil habitantes, incluyendo 7 puentes vehiculares, y se construyen canales abiertos en las calles Agosto y Campania, además del ducto Solidaridad, ubicado en las zonas industriales y a la altura de la calle del mismo nombre.

Además, se han realizado numerosas obras pluviales menores en diversos municipios del Estado.

Todas estas acciones en materia de drenaje pluvial representan una inversión sin precedentes en el Estado, con características de la más avanzada tecnología y sustentabilidad, y uno de nuestros principales avances en materia de obra pública.

3.4 ABASTO DE AGUA.

Una prioridad esencial para nuestro Gobierno sigue siendo abastecer a la comunidad nuevoleonesa de los servicios de agua potable, drenaje sanitario y saneamiento de aguas residuales. A diario combinamos esfuerzos para hacer un mejor uso de nuestras fuentes de suministro, así como de los recursos administrativos y humanos, para ofrecer servicios de alta calidad.

Nuevo León se distingue por contar con la cobertura más alta en la prestación de estos servicios en México. Damos actualmente un servicio a 810

mil usuarios en el Área Metropolitana, 25.6% más que en 1997, y a 140 mil 637 usuarios de los municipios no metropolitanos, lo que representa un 30% más que en ese mismo año.

Con respecto a la continuidad del servicio de agua potable, de octubre de 1997 a septiembre del 2000 se ofreció un promedio de 21.70 horas al día. A partir de octubre del año 2000 y hasta la fecha, se ha ofrecido este servicio durante las 24 horas, y ya se han cumplido 30 meses de mantener esta distribución a los habitantes del Área Metropolitana de Monterrey. Actualmente, nuestras reservas de agua para dicha área son un 49% mayor en comparación con el año pasado, lo que permitirá continuar ofreciendo un servicio confiable en los próximos años.

Las presas de Nuevo León cuentan con el mayor almacenamiento registrado en nuestra historia gracias no sólo a las lluvias extraordinarias de 2002, sino también a la eficiencia con que se han aprovechado estos eventos naturales y, por supuesto, a la cultura de cuidado del agua por parte de la comunidad.

Debido a lo anterior, al día 31 de mayo del 2003, la Presa Cerro Prieto, cuya capacidad es de 300 millones de metros cúbicos, cuenta con un almacenamiento de 325.9 millones, lo cual representa un 108.63% de su capacidad; la Presa de La Boca, con una capacidad de 41 millones de metros cúbicos, tiene actualmente 35.7 millones, lo que equivale al 87.07% de su capacidad, y la Presa El Cuchillo, cuya capacidad es de mil 123 millones de metros cúbicos, cuenta con un almacenamiento de 898 millones, lo que equivale al 80% de su capacidad.

La capacidad total de las tres presas es de mil 464 millones de metros cúbicos, y el almacenamiento que tenemos en ellas es de mil 259.6 millones, lo que representa el 86.04% de dicha capacidad; es decir, 684.3 millones de metros cúbicos más que el año anterior.

Nuestro Gobierno no sólo se ha preocupado por distribuir el agua a todos los habitantes de Nuevo León sino, además, por que ésta sea 100% potable. A diferencia de otros estados, en el nuestro tenemos la confianza de tomarla directamente de la llave.

A fin de ofrecer agua de alta calidad en los municipios no metropolitanos operamos, en coordinación con la Comisión Nacional del Agua, el Programa de Agua Limpia, a efecto de que los sistemas de abasto cuenten con equipos y casetas de cloración.

En diciembre de 1998 fue puesto en operación el Laboratorio Central de Calidad de Aguas, con una inversión inicial de 18 millones de pesos, alcanzando al año 2003 una inversión de 25 millones de pesos. Cuenta con la tecnología más avanzada en materia de análisis de aguas y biosólidos y con el mejor sistema de registro y control de datos, así como con las acreditaciones ante la Comisión Nacional del Agua, la Secretaría de Salud y la Entidad Mexicana de Acreditación, para realizar los análisis que exige la normatividad vigente.

En el año 2003, fue reconocido por la Secretaría de Salud en el ámbito nacional como Laboratorio Tercero Autorizado, a través del Laboratorio Nacional de Salud Pública.

A efecto de ampliar y modernizar nuestras redes de agua potable y drenaje sanitario, en el Área Metropolitana se despliegan múltiples esfuerzos. Actualmente, la cobertura para agua potable es de 99.13% y de drenaje sanitario de 97.44%. Los porcentajes en 1997 eran 98.86% y 95.87% respectivamente.

De octubre de 1997 a mayo del 2002, se instalaron en el Área Metropolitana de Monterrey 108.1 kilómetros de redes de conducción y distribución, se perforaron o equiparon 56 pozos y se construyeron o rehabilitaron 6 tanques de almacenamiento, todo ello con una inversión de 138 millones 300 mil pesos. Recientemente, de junio del 2002 a mayo del 2003 se contrató la instalación de 42.5 kilómetros de estas redes por un monto de 29 millones 900 mil pesos. En materia de drenaje sanitario, se instalaron 60.2 kilómetros de colectores, subcolectores y redes para servicio domiciliario en el Área Metropolitana, invirtiéndose 54 millones 700 mil pesos en los primeros cinco años de la Administración. En el último período, en este mismo rubro se está llevando a cabo la instalación de 52 kilómetros, con una inversión de 32 millones 600 mil pesos.

Con el objeto de reducir fugas y tomas no contabilizadas en la red de distribución, se concluyó con éxito durante los primeros meses del 2003 el Programa de Sectorización. Con esta acción alcanzamos la meta original de 721 mil 783 tomas revisadas, con mil 630 circuitos. A la fecha se han cambiado 623 mil 106 medidores y reubicado a límite de propiedad 153 mil 980, con una inversión de 300 millones de pesos. Al inicio del Programa de Sectorización, el porcentaje de agua no contabilizada era de 36.4%, y actualmente es de 25.6%, lo que significa que se ha recuperado un 10.8% del agua que suministramos, equivalente a mil 117 litros por segundo.

También con respecto a la infraestructura del Área Metropolitana, en julio de 1999 iniciamos el Programa de Telemetría, cuya meta es modernizar la operación de los sistemas de captación y distribución, el cual incluye 54 unidades de control remoto y una estación maestra que mantiene una supervisión de los pozos profundos de los campos de bombeo de la Huasteca y Mina, así como 14 tanques de regulación del Anillo de Transferencia. A partir de abril de 2002, se amplió el proyecto a 69 unidades, y se cuenta con un avance del 85% a la fecha.

Por lo que corresponde a la infraestructura en redes de distribución de agua potable y de drenaje fuera del Área Metropolitana, los avances son muy significativos. En 1997 la cobertura de agua potable era de 73% de la población, y ahora es de 98.23%, en tanto que la cobertura en drenaje sanitario era de 34%, y actualmente asciende a 50%.

Se construyeron 265 obras de agua potable de noviembre de 1997 a marzo del 2002, con una inversión de 202 millones 973 mil 980 pesos, beneficiando 402 mil 785 habitantes. En el período que se informa, se construyeron 37 obras de agua potable adicionales, con un total de 47 mil 626 metros de tuberías, 2 tanques de agua potable y mil 163 tomas domiciliarias, con una inversión total de 14 millones 584 mil 998 pesos, beneficiando a 7 mil 730 habitantes.

Con respecto a drenaje sanitario y saneamiento, en los primeros cinco años se construyeron 124 obras que representaron una inversión de 189 millones 711 mil pesos, beneficiándose 270 mil 201 habitantes. En el último año, en este rubro se realizaron 18 obras, que significan 27 mil 464 metros de tubería y mil 118 descargas domiciliarias, con una inversión de 15 millones 633 mil pesos, beneficiándose 5 mil 125 habitantes.

En las áreas rurales hemos logrado una mayor eficiencia en la distribución del agua y en el control de las redes al alcanzar un 88% de avance en el Programa de Zonificación, instalando un total de mil 571 válvulas en 30 cabeceras municipales. Esto nos ayuda a disminuir los problemas de abasto y a garantizar un óptimo manejo en la operación de nuestros sistemas. Fuera del Área Metropolitana hemos logrado una cobertura del 83% en la medición, instalando 86 mil 19 medidores más, lo cual beneficia a 344 mil 76 usuarios a través de una inversión de 17 millones 650 mil pesos en toda la Administración.

Dentro del Programa de Sostenibilidad de los servicios de agua potable y saneamiento en comunidades rurales, se ha beneficiado a comunidades de 2 mil 500 habitantes o menores con una mezcla de aportación de 50% procedentes del Gobierno del Estado y 50% de recursos provenientes de CNA, correspondientes a un crédito del Banco Interamericano de Desarrollo. Se contrataron y ejecutaron 79 obras de agua potable, drenaje sanitario y saneamiento durante toda la gestión. Adicionalmente se efectuaron acciones con respecto a higiene, saneamiento, medio ambiente, supervisión y cultura del agua, representando una inversión de 57 millones 404 mil pesos.

Por su parte, para beneficio de las diversas comunidades que se

encuentran fuera de la red de servicio de agua potable, fueron perforados pozos o, mediante camiones pipa, se les distribuyó agua que cumple con las normas para su consumo. Además se brindó, en casos especiales tales como el combate de incendios, el suministro necesario de agua. Durante lo que va de la Administración, estos rubros han representado una inversión superior a los 20 millones de pesos, con beneficio para más de 250 mil personas.

De manera paralela a toda la inversión antes descrita, con recursos propios y ejecución directa del propio organismo operador, en el transcurso de esta Administración se realizaron 46 obras de agua potable y drenaje sanitario, con una inversión de 60 millones 700 mil pesos y beneficiando a más de 80 mil habitantes.

Otra línea estratégica que impulsó el Gobierno del Estado en materia de abasto de agua ha sido la relativa a su saneamiento una vez utilizada por las áreas urbanas. Cabe destacar que los avances han sido significativos, particularmente fuera de la zona metropolitana.

Se construyeron o adecuaron plantas de tratamiento en Anáhuac, Cadereyta Jiménez, García, Linares, Parás, Sabinas Hidalgo y en la comunidad de San Juan, en Cadereyta Jiménez. Estas plantas han beneficiado a 270 mil habitantes y representaron una inversión de 83 millones 280 mil pesos. A partir de junio del 2002 se inició la construcción de 16 plantas de tratamiento de aguas residuales en las siguientes cabeceras municipales: Abasolo, Allende, Aramberri, China, Higueras, Iturbide, Mier y Noriega, Mina, Montemorelos,

Pesquería, Salinas Victoria, Santiago, Rayones, Vallecillo y Zaragoza; así como en las comunidades La Ascensión, en Aramberri, y Santa Rosa, en Apodaca. Las plantas anteriores permitirán beneficiar a más de 200 mil habitantes y representan una inversión de 110 millones 900 mil pesos.

Con el propósito de atender las descargas generadas por los municipios metropolitanos, se adecuaron tres plantas de tratamiento de aguas residuales: la Dulces Nombres en Pesquería, la Norte en General Escobedo y se amplió la capacidad de la Planta Noreste en Apodaca a 750 litros por segundo. Estas plantas permitieron beneficiar a 290 mil habitantes más y representaron una inversión de 29 millones 800 mil pesos y para el presente año se contempla invertir 34 millones más.

Por otra parte, se impulsó el Programa de Reutilización de Aguas Tratadas, incrementándose la longitud de las redes de distribución de 38 kilómetros en 1997 a 125 kilómetros en el 2003, lo que representa servir a más de 75 industrias, con un caudal contratado de mil 260 litros por segundo. A través de las plantas de tratamiento se ofrece el servicio de descontaminación y recepción de aguas residuales provenientes de más de 200 industrias, para contribuir a que este sector cumpla con la normatividad ambiental vigente y consiga ahorros económicos en el tratamiento de sus aguas residuales.

Con más del 95% de sus aguas residuales bajo tratamiento, las anteriores inversiones ubican a Nuevo León a la vanguardia nacional, puesto que en el resto del país sólo se trata el 24% de ellas.

Por lo que corresponde a la administración del organismo operador, Servicios de Agua y Drenaje de Monterrey, cabe señalar que a partir de 1998 ha pagado puntualmente sus compromisos de deuda pactados con organismos internacionales con anterioridad al actual Gobierno. Los pagos a la fecha ascienden a mil 300 millones de pesos y representan el 40% del monto total en UDIS.

Hemos cumplido puntualmente los acuerdos con la Comisión Nacional del Agua, realizando los trasvases requeridos hacia la Presa Marte R. Gómez: en 1997 enviamos 93 millones 600 mil metros cúbicos, en el 2000 trasvasamos 68 millones 100 mil, para el año 2001 se enviaron 317 millones 500 mil y durante el último período se han trasvasado 154 millones 900 mil metros cúbicos.

Las obras y acciones que se han realizado a lo largo de la Administración representan una inversión de 2 mil 912 millones de pesos, incluidos los recursos aplicados al drenaje pluvial, con lo que se han mejorado significativamente la calidad de vida y el bienestar de los nuevoleoneses.

Para apoyar a los usuarios de la tercera edad, en 1999 se estableció una tarifa preferencial, autorizándose a la fecha un total de 4 mil 987 solicitudes. Las personas que se vieron beneficiadas reciben un descuento mensual del 50% del valor de los primeros 20 metros cúbicos consumidos. Para el último año se han aprobado 419 solicitudes.

En diciembre de 2002, se detectó un error en la aplicación en las tarifas para uso doméstico. A raíz de lo anterior, se procedió a devolver a los usuarios, en los meses de febrero y marzo, los cobros indebidos, los cuales ascendieron a 55 millones de pesos, incluidos los intereses correspondientes.

Recientemente hemos establecido una nueva estructura tarifaría bajo las

premisas de mantener el equilibrio financiero de la institución, ayudar a las familias de menores ingresos, estimular la cultura de ahorro de agua, fomentar la cultura de pago y establecer un programa de regularización de adeudos.

Nuevo León continúa destacando en el ámbito nacional por su cultura de uso eficiente del agua. Es importante reconocer la participación de la comunidad nuevoleonesa en cuanto al aprovechamiento responsable de este valioso recurso.

3.5 TRANSPORTE.

El Gobierno del Estado ha hecho importantes esfuerzos para ordenar y hacer eficiente el servicio del transporte urbano, planeando sus funciones con base en las necesidades y posibilidades reales de los nuevoleoneses.

En este sentido, el pasado mes de abril, con un grupo de consultores y expertos de primera categoría a nivel mundial, en materia de transporte público hemos iniciado un profundo estudio que deberá dar como resultado un diagnóstico objetivo de la situación del transporte público, un planteamiento del modelo de transporte adecuado para nuestra metrópoli y un plan estratégico que incluya las medidas que se deben tomar para pasar del estado actual a la situación deseada.

Este estudio permitirá a la próxima Administración contar con bases sólidas para resolver el complejo problema del transporte público en el Estado, el cual requiere de compromisos del propio Gobierno y los concesionarios del transporte, así como la promoción de una cultura armónica con nuestro entorno.

Conscientes de que uno de los principales problemas que preocupan a los nuevoleoneses es el incremento de los accidentes que suceden en la vía pública, se puso en marcha el Programa Comunidad Vial, como un esfuerzo conjunto del Gobierno Estatal y los municipios metropolitanos, orientado a disminuir la cantidad y la gravedad de los accidentes viales.

Como resultado de este esfuerzo se tiene hoy, por primera vez en Nuevo León, una estadística completa sobre los accidentes que ocurren y los cruceros de mayor siniestralidad, así como la publicación de un reglamento homologado de tránsito para toda el Área Metropolitana.

Desde octubre de 2001 contamos con una nueva Ley de Transporte y Vialidad. Este nuevo marco jurídico fue impulsado en el seno del Consejo Estatal de Transporte y, durante la presente Administración, ha permitido implementar diversas acciones en la mejora de la prestación de estos servicios, entre las que cabe destacar la elaboración del Plan Integral de Transporte Metropolitano.

Con fundamento en dicha ley, se encuentra también en vigencia un nuevo Reglamento de Transporte. Este ordenamiento, entre otros elementos, establece la obligación de poseer una licencia especial para conductores de transporte urbano, regula el procedimiento para la licitación de concesiones y

las especificaciones para las unidades e implanta el Sistema Estatal de Información y Registro del Transporte.

En este sentido, a través de Internet se publica un registro de los accidentes sufridos por las unidades y de los chóferes que participan en ello. En caso de que los indicadores muestren problemas con algún conductor en específico, éste es retirado para luego enviarlo a cursos de capacitación y entrenamiento.

En materia de transporte urbano se ha puesto especial énfasis en la aplicación de la nueva ley, en particular en los rubros de seguridad y eficiencia. Así, se implantaron el Programa Vigilando para ti por un Mejor Transporte y el Programa de Información al Usuario para protección en caso de accidentes.

En la presente Administración se han impulsado esfuerzos en la renovación del transporte urbano. Actualmente circulan 5 mil unidades, de las cuales 27% son panorámicas. En 1997, estas unidades sólo representaban el 3%.

La policía del transporte también ha aumentado su capacidad significativamente: en 1997 se tenían 14 patrullas y 30 inspectores, hoy se tienen 34 patrullas y 90 inspectores. Las unidades retiradas por infracciones anteriormente promediaban dos diarias; hoy son once.

Igualmente, se ha llevado a cabo con éxito la prueba piloto del Sistema de Peaje Automático, que brindará grandes comodidades a los usuarios en el corto plazo, entre ellas el cambio exacto y la disminución de los accidentes al no distraerse el chofer.

Si bien nuestras acciones para resolver los retos en materia de vialidad son muchas, destaca entre ellas el establecimiento del Sistema Integral de Tránsito Metropolitano, SINTRAM, el cual ha aumentado en un 25% la capacidad vial del Área Metropolitana. De no haberse implantado este sistema, las actuales vialidades estarían completamente saturadas, ya que el parque vehicular ha crecido en cerca de 100% de 1997 a la fecha.

El SINTRAM coordina de manera simultánea 550 intersecciones con semáforos, de los aproximadamente 900 existentes en el Área Metropolitana. Incluye la instalación del centro de control ubicado en el Parque Fundidora, 20 cámaras de circuito cerrado sobre avenidas estratégicas y 20 paneles dinámicos de información. La inversión total fue de 132 millones de pesos.

Acercamos el Metro a más usuarios, orientándonos a incrementar la seguridad en el transporte público, y buscamos nuevas formas para hacer los servicios más accesibles.

El Metro amplió sus vías en 1.3 kilómetros en la zona de San Bernabé, entregándose la nueva Estación Talleres. Además, se ha puesto en marcha un nuevo concepto que es reconocido internacionalmente, mediante el cual extiende su servicio de calidad a más colonias y más usuarios. Este nuevo concepto se llama PREMETRO y actualmente consta de 9 kilómetros de ruta de autobuses con altas especificaciones que se conectan en forma inmediata y programada al Metro. Este servicio no tiene un costo adicional al boleto de METRORREY, y sirve en promedio a 18 mil usuarios más por día laboral.

Otra mejora al sistema es el llamado Metrobús, que consiste en un conjunto de rutas de autobuses urbanos enlazadas al Metro, con tarifa unificada y estaciones de trasbordo. Este nuevo esquema continúa operando con éxito, ya que actualmente trabaja con 24 rutas y 400 autobuses, proporcionando un promedio de 34 mil 800 viajes por día laboral.

El más reciente servicio, Metro enlace, transporta usuarios del Metro desde la Estación Exposición con destino a Cadereyta Jiménez y puntos intermedios, y viceversa, combinando el recorrido del Metro con rutas suburbanas al precio de un boleto, integrando de manera armónica ambos servicios para beneficio de sus usuarios. Esperamos pronto poner en marcha servicios similares para otros municipios metropolitanos.

3.6 CARRETERAS Y CAMINOS.

La infraestructura de carreteras y caminos de Nuevo León durante la presente Administración, y particularmente en los dos últimos años, recibió una inversión sin precedente. En 1998 se informaba como ritmo inicial de gasto 9 millones de pesos; hoy esta cifra supera los mil millones de pesos.

Las obras realizadas durante la presente Administración atienden a criterios estratégicos que impulsan el desarrollo regional.

A efecto de conducir adecuadamente los grandes flujos de tráfico pesado entre el sur de Tamaulipas y los puntos fronterizos, los cuales congestionan actualmente el Área Metropolitana, se realizan las siguientes acciones:

• Se construye la carretera Cadereyta Jiménez- Allende con concreto hidráulico y nuevas especificaciones técnicas, con una extensión de 43 kilómetros.

• El tramo comprendido entre los municipios de Cadereyta Jiménez y Juárez fue ampliado de 7 a 21 metros para desahogar el denso tráfico que provocaba múltiples accidentes automovilísticos.

• Se reconstruyeron y ampliaron diversos tramos del Libramiento Norte de Monterrey: Apodaca-Juárez, Santa Rosa-entronque carretero Monterrey-Laredo y Pueblo Nuevo-Huinalá.

• Recientemente, en ese mismo libramiento se construyó el paso a desnivel más largo del norte del país, con 1.5 kilómetros de longitud, con un costo de 111 millones 400 mil pesos.

Por otra parte, con una inversión total del Estado de 200 millones 500 mil pesos, se amplía y moderniza la carretera que une a Monterrey con Monclova, Coahuila, por la cual transita un alto número de vehículos y transporte de carga relacionada con la industria del acero.

El municipio de Sabinas Hidalgo se veía fuertemente afectado, ya que por su área urbana atravesaba la carretera a Laredo, construida en la década de los años treinta. Ello constituía un antiguo reclamo de los habitantes de su cabecera municipal. Hoy, dicha carretera cuenta con un libramiento que le

devuelve a la población la tranquilidad y la seguridad, permitiendo a esa ciudad un desarrollo urbano más atractivo y eficiente.

La infraestructura aduanera de Colombia requiere de vías de comunicación moderna y segura. Por ello, se amplió la carretera que converge a ese lugar de 7 a 12 metros.

La carretera que conduce a García fue ampliada de 7 a 15 metros, con lo que se han atendido las necesidades de los habitantes de ese municipio, se ha incrementado el potencial de su atractivo turístico e, incluso, se atienden los requerimientos del importante corredor industrial que ahí se encuentra.

Con el fin de propiciar el desarrollo social, económico y turístico de diversas regiones del Estado, hemos construido y ampliado sus accesos y carreteras. Entre ellas destacan la que conduce a Icamole y El Milagro, en García, el camino al sitio arqueológico Boca de Potrerillos, en Mina, la reconstrucción del camino El Cercado-Cola de Caballo y el camino a Piedras Pintas, que conduce al espacio arqueológico de pinturas rupestres en el Ejido Emiliano Zapata, en Parás.

Del mismo modo, para facilitar el desarrollo de zonas económicamente estratégicas, hemos invertido en la carretera de Salinas Victoria; en la del municipio de China, que nos une al municipio de Méndez hacia el centro de Tamaulipas; en el camino revestido de La Boquilla en Aramberri, que habrá de comunicarnos con el sur de ese mismo estado, y en la de General Terán-Estación Vaqueros-San Juan y San José de Boquillas, en nuestra región citrícola.

De manera complementaria a los esfuerzos municipales, también se realizaron obras en China, General Zuazua, Los Aldamas y Los Herreras, así como en los siguientes tramos:

• Libramiento y Boulevard Marín. • Allende-Lazarillos. • Entronque carretero Monterrey-Laredo-Zuazua-Marín-Higueras. • Peña Blanca-Comales, municipio de China. • Boulevard en Lampazos. • Vados en Vallecillo. • Puente Marín. • Carretera Mezquital-Santa Rosa en Apodaca. • Carretera Los Ramones-Estación Lomas. Es importante destacar que la red estatal de carreteras ha sido

modernizada; sin embargo, faltan muchos caminos por atender, y la inversión requerida en mantenimiento es equivalente a la dedicada a los rubros de ampliación y construcción. Durante la presente Administración, los 3 mil 18 kilómetros de esta red recibieron trabajos de sello, renivelación, bacheo, chapaleo, desmonte, retiro de bordillo y pintura de raya.

Cabe destacar, no obstante, que al principio de la Administración los ritmos de inversión en mantenimiento y conservación de carreteras eran menores al millón de pesos anuales, cifra que contrasta con la del año 2002, durante el cual ejercimos 60 millones, con lo que se hace palpable el esfuerzo de nuestro Gobierno en este rubro.

GASTO ECOLOGICO.

1.- CONTROL SOBRE EL AGUA. De acuerdo con datos de la Comisión Nacional del Agua sobre la

disponibilidad de agua de 202 de los 653 acuíferos en el país, cada habitante cuenta con cuatro mil 547 metros cúbicos anuales, lo que representa un nivel intermedio. Sin embargo, 104 acuíferos son sobreexplotados y todos corresponden a las zonas de mayor asentamiento humano en la parte centro y norte del país, lo que representa una crítica situación para los asentamientos humanos mayores.

Esta situación se generó debido a la concentración de la población y su crecimiento, pues en los últimos 45 años se triplicó, mientras la disponibilidad se redujo a un tercio. “En los ochenta éramos 35 millones y ahora somos 103, en tanto, la disponibilidad pasó de 11 mil 500 metros cúbicos diarios por habitante a cuatro mil 400, lo que refleja la tendencia hacia una situación crítica” que requiere actuar con urgencia.

El primero de los retos es hacer eficiente la distribución de agua potable y saneamiento en todos los sectores de la población, para lo cual se requiere el trabajo conjunto del gobierno federal, autoridades municipales y estatales.

Aunque de 2000 a 2006 se logró incorporar a más de siete millones de personas como beneficiarios del servicio de distribución de agua potable, 10.8 millones de habitantes aún carecen de agua potable entubada, filtrada y desinfectada, por lo que se ven obligados a recurrir a fuentes naturales o el mercado negro, donde las pipas venden el líquido a precios exorbitantes.

Además de que el crecimiento poblacional es factor de presión, el funcionario destaca que la dispersión de los asentamientos humanos, específicamente en las áreas rurales, es un reto difícil de vencer, pues llevar agua a todas las viviendas de este tipo de comunidades requiere de una inversión importante. “Llevar servicios a una población dispersa es extraordinariamente costoso y en algunos casos imposible”.

En segundo lugar afirma que es necesario regular el uso del agua para riego pues de 77% del volumen total de agua utilizada en el país, se pierde 60% debido a que aún se utilizan sistemas de riego tradicionales que implican gran desperdicio del líquido.

Uno de estos sistemas es el de agua rodada, que consiste en inundar el predio después de la siembra por medio de canales.

Para evitar la absorción de agua deben implantarse sistemas de riego tecnificados, pues al utilizar tuberías, aspersores o incluso sistemas por goteo es posible mejorar el uso hasta 80%, con lo que se logran “ahorros extraordinarios”.

Para esto asegura que se requiere la participación de secretarías como la de Agricultura. Como parte del programa sexenal de Felipe Calderón se encuentra la atención de la tercer gran problemática que es el saneamiento total de las aguas residuales, por lo que en esta administración se establecerán diversas medidas encaminadas a tratar todas las aguas residuales para luego darles uso, ya sea en servicios como el inodoro, riego de jardines, parques o camellones; riego agrícola y, desde luego, para uso industrial.

De implantar estos programas se disminuirá de manera significativa la explotación de los mantos. El reto no es fácil pues actualmente sólo da tratamiento a 36%. Lejos de darle utilidad y con ello generar beneficios económicos directos, gran parte del líquido ya tratado se vierte de manera directa en los cuerpos de agua, “lo cual es correcto porque es lo que marca la norma, pero ineficiente porque es poco rentable”.

Ante esto buscará dar beneficios económicos a municipios, empresas o comunidades que traten las aguas residuales, pues podrían ser distribuidas con una tarifa determinada para riego agrícola, por ejemplo.

Afirma que el agua tratada debe ser una mercancía pues “si no tiene valor económico nadie va a invertir en ella y resulta ineficiente para el gobierno gastar recursos en plantas tratadoras”. En cambio, si los municipios reciben incentivos se dará un servicio adecuado, con lo que se reducirá el impacto ambiental y la presión a las cuencas sobreexplotadas.

El cuarto tema, las tarifas, es de los más polémicos debido a que no existe conciencia del valor del líquido. Al ser facultad de cabildos municipales y congresos estatales establecer las tarifas y cuotas por el suministro de agua, los costos varían en todo el país. Lo que es constante, explica, es que “casi en ningún caso la tarifa refleja el costo real”.

Destaca que uno de los problemas más graves son los “altísimos” subsidios que se otorgan en el DF, donde se cobra dos pesos por metro cúbico, mientras el costo real supera 20 pesos. En Monterrey, Aguascalientes y Querétaro la población paga el costo real.

Además del perjuicio que los subsidios generan en la recaudación de recursos, provocan inequidad y falta de justicia distributiva.

La manipulación electoral es uno de los defectos más graves en el sistema tarifario, ya que para presidentes municipales, cabildos, diputados y candidatos es muy fácil prometer mantener subsidios e incluso incrementarlos, provocando nula inversión en infraestructura y, con ello, deficiencias cada vez más graves en el servicio.

Lejos de populismos, llama a todos los niveles de gobierno a realizar un ejercicio para establecer sistemas operadores de agua desvinculados de “esta perversión político-electorera”. Aclara que no busca incrementar el cobro a los sectores de menores recursos, sino a los grandes consumidores.

Para garantizar el cobro adecuado propone establecer sistemas municipales como el de Monterrey, o la contratación de sistemas privados bajo concesiones municipales, lo cual es permitido legalmente. Con esto se garantizaría la distribución, facturación y cobro adecuado, pues las empresas

buscan siempre la competitividad y eficiencia. Además, se garantizaría la incorporación de tecnologías eficientes y modernas.

Dado que es un tema que requiere acuerdos entre autoridades, el funcionario afirma que impulsará las tareas necesarias por medio de la Conferencia Nacional de Gobernadores, así como mediante acercamientos con las autoridades municipales, con quienes buscará “homologar los sistemas, pues debería haber una ley particular que homologara y garantizara el cobro justo del agua; no se habla de privatización ni incrementos, simplemente que logremos impulsar la inversión”.

2.- INDISPENSABLE VISIÓN ECOLÓGICA. Consciente de que la conservación del ecosistema es la única forma de

preservar el recurso, el ex secretario del Medio Ambiente asegura que se debe establecer un manejo sustentable del agua, para lo cual se requiere la coordinación de la CNA con todos los niveles de gobierno, con quienes se deben tratar temas fundamentales como el ordenamiento ecológico y la gestión integral del recurso.

La visión integral de cuenca es fundamental, pues es la única que garantiza la protección de las áreas de recarga, así como el gasto ecológico, que implica conservar el mínimo caudal que mantenga saludables los sistemas ecológicos costeros, explica el funcionario.

Autoridades nacionales e internacionales coinciden en la urgencia de detener la deforestación y con ello la pérdida de suelo, con lo que se incrementará la recarga de los mantos freáticos. “Si se pierde 50% del bosque se pierde también la mitad de la disponibilidad de agua, por ello debemos conservar la salud de los bosques”.

Entre las estrategias para mejorar los ingresos de quienes viven en las zonas rurales más alejadas se contempla el pago de los servicios ambientales que ofrecen al mundo los bosques y selvas. Con proyectos como este, que comenzó a aplicarse en zonas como la Sierra Gorda de Querétaro, los propietarios sustituyen actividades como la tala indiscriminada, cría de ganado u otro tipo de explotación en perjuicio de los bosques, por actividades relacionadas exclusivamente al cuidado de los mismos, así como flora, fauna y mantos acuíferos que enriquecen la región.

Para establecer esos sistemas es necesario incrementar las tarifas, con lo que el usuario tomará conciencia del costo real del líquido y las comunidades rurales verán recompensado su trabajo.

Califica como justo que el usuario pague estos servicios ambientales por medio de las tarifas. “Si le pones unos centavitos al metro cúbico del agua de riego, uso industrial o urbano, eso generará una bolsa muy grande con la que se podrá pagar a la gente que habita la parte alta de la cuenca, que ellos tengan actividades económicas de restauración de suelos, reforestación, mantenimiento y, además una vida digna porque la gente que no tiene un ingreso, al no tener actividad, le pega al bosque y a lo que puede”.

Ante el descontento de comunidades como la mazahua, afectados por las grandes obras hidráulicas y la explotación de agua de las cuencas, el

funcionario asegura que debe establecerse un sistema de consulta hacia dichas comunidades y, sobre todo, garantizar que esas mismas obras les proporcionen beneficios directos.

“Deben participar los habitantes de la cuenca en los consejos de cuenca y lograrse el pago de los servicios ambientales. Todas las obras de infraestructura deberían beneficiar también a la gente de la región”, asevera.

3.- EL VALOR ECOLÓGICO Y ECONÓMICO DEL AGUA. Visualizamos el agua como un servicio ambiental, el agua tiene valor,

tiene un valor económico y además de tener un valor ecológico, tiene hoy un valor social, es proveedora de desarrollo, el proveedor de las economías está correlacionado con la disponibilidad de agua: en el momento que el agua se agota, se agota la economía; en el momento que se acaba el agua, se acaba el desarrollo. El agua es más importante que el petróleo, más importante que cualquier recurso. De hecho, en nuestro cuerpo, más o menos ochenta por ciento de nuestro peso está conformado por agua; encontramos agua en el citoplasma, en las células, encontramos agua en todos los niveles.

La estructura de la presentación será la siguiente: primero les voy a hablar sobre aspectos generales de la situación del agua, un poquito sobre el manejo integrado del recurso hídrico y la valoración económica del agua como servicio ambiental. Después, algunos aspectos institucionales y legales asociados a la adición de recursos, del recurso hídrico. Uno de los mayores problemas que tenemos, es precisamente la gobernabilidad de recursos hídricos, o sea, tenemos agua pero también una gran problemática a nivel institucional cuando nos referimos al manejo del recurso.

El agua es un recurso que tiene un gran impacto antisocial, dependiendo de la calidad que tenga; por ejemplo, ochenta por ciento de las enfermedades en los seres humanos, está correlacionado con la contaminación del ambiente, o sea que aguas contaminadas terminan con cuerpos enfermos. Vean ustedes que cada día mueren en el mundo más de 25 mil personas, a causa de enfermedades transmitidas por aguas contaminadas. En algunos países, como China, cerca de ochenta por ciento del agua se encuentra altamente contaminada; para el año 2025, se considera que veinte por ciento de la población mundial no tendrá acceso a agua potable; cada 21 años se duplica la población mundial y el volumen de agua es el mismo, además contaminado; de los 790 millones de habitantes en el continente americano, 150 millones no poseen acceso al agua potable; sin embargo, siempre hablamos de equidad, pero ¿realmente tenemos equidad en el continente en términos hídricos?.

Creo que ochenta por ciento de las cuencas hidrográficas del continente americano evidencian realmente planteamientos serios para su manejo integrado, al concepto del manejo integrado de agua y de cuencas; lastimosamente, eso no sale de los campos de las universidades, ni de los foros, ni de las actividades públicas, en la práctica hay muy pocas acciones. Tomando lugar en lo que es el manejo de la cuencas inculcadas, 75 por ciento del agua disponible en el continente americano se utiliza para riego, con una eficiencia de treinta por ciento: utilizamos y desperdiciamos muchísimo del recurso hídrico.

El recurso hídrico en nuestros días da presencia a ganadores y

perdedores en su uso: podemos tener en algunas comunidades canchas de golf, que se manejan con riego en época seca, y al frente comunidades que están pidiendo agua.

Crecen las economías, pero también crecen los niveles de contaminación en todos los pueblos de Latinoamérica. Aquellos ríos que pasan por el centro de las ciudades, están contaminados; los ríos son depósitos de contaminantes del crecimiento económico de nuestros países. Como les decía hace un rato, hay un grave problema de gobernabilidad y es de tipo político, porque se refleja muy grave la dificultad para hacer que los sistemas de producción sean más eficientes en los acueductos y que todos los usuarios del recurso hídrico en verdad se pongan la mano en la conciencia para manejar de manera integral el recurso, propiciando la equidad social.

Hay pocos refuerzos que tienen que ver con la captación del agua; burocracia institucional y debilidad de acciones a nivel de cuencas hidrográficas, en beneficio del recurso; muy poco reconocimiento político, a nivel económico, que caracterice al recurso como desarrollo económico y social: solamente se destina el cinco por ciento del producto interno bruto en los países para asuntos hídricos, cuando realmente hay una estrecha relación entre el agua y la economía, pero a veces la política y quienes toman las decisiones no visualizan la estrecha correlación que existe entre el recurso hídrico y la actividad económica y desarrollo social.

Hay un problema grandísimo de valoración del recurso, en algunos casos cero valor, se toma como un recurso libre, que se puede utilizar y derrochar de la forma en que queramos, en algunos casos solamente se cobra el valor del servicio pero no realmente el valor del recurso; algunos sectores productivos incluso, en algunos países, no pagan ni por el servicio ni por el valor del recurso, es el caso de las empresas hidroeléctricas, del agua para riego, de destinos turísticos, etcétera.

Hay una gran cantidad de pozos ilegales, en algunos países hasta más de treinta por ciento de los pozos que están sacando agua de los acuíferos son ilegales; hay países en donde cada diez años tienen que profundizar los pozos uno o dos metros para extraer más agua, lo que evidencia que viene el problema fuerte de sostenibilidad de recursos.

Los acueductos de la región en Latinoamérica, tienen una eficiencia de un cincuenta por ciento, lo que representa, a su vez, cincuenta por ciento de derroche. Evitar eso nos permitiría un sistema más eficiente, poder dar más acceso al agua potable y tener más posibilidades de un desarrollo económico.

En términos generales, se puede decir que hay un ciclo social incompleto; el ciclo social se refiere a cómo la sociedad utiliza un recurso, pero cuando en una región como Latinoamérica solamente se trata cinco por ciento de las aguas usadas, se demuestra que estamos utilizando el ecosistema como un sumidero de desechos, entonces se recalca que tenemos un círculo social incompleto. Un círculo social completo permitiría que toda el agua que se consume, se use, pueda ser reutilizada en los sistemas de tratamientos para que se reduzca la presión en los acuíferos.

El manejo integrado del recurso hídrico es un factor muy importante y aunque estoy hablando de la valoración económica, la pregunta es para qué valorar: se valora para tomar decisiones y las decisiones de valoración tienen que estar asociadas a un manejo de recursos, a un manejo de fuentes hidrográficas, de manera que el ingreso que el agua genera, no es un gasto para quienes la están utilizando, es pura inversión. Realmente representa una inversión para la sostenibilidad, para el recurso vivo, la sostenibilidad natural.

En la mayoría de los países hay multiplicidad de acciones institucionales, imagínense ustedes que solamente en el caso de Costa Rica hemos identificado más de 17 instituciones tomando decisiones sobre el recurso hídrico, y ese problema no sólo nos está afectando, sino que se manifiesta en la mayor parte de los países. Se carece, en la mayoría de los casos, de un órgano rector con la autonomía legal y financiera; ese órgano rector muchas veces está conformado nada más por representantes del sector público, cuando también deberían estar los del sector privado, el que está pagando por el uso del recurso, quien está dispuesto a pagar, quien tiene capacidad de pago para sostener la estructura institucional requerida por el mismo recurso.

No hay acciones verdaderas a nivel de cuencas hidrográficas y ésta es la preocupación más grande, pues no estamos haciendo nada por los recursos, el recurso hídrico se deprecia, como se deprecia este edificio, por lo que hay que estar siempre invirtiendo para la apreciación del recurso. Una de las mejores formas de apreciación del recurso hídrico es darle las condiciones naturales para que pueda ser captado, obtenido por los usuarios. En la mayoría de los países, no efectúan la inversión en el mismo recurso y en México, incluso, sólo buscamos la forma de extraerlo, actuamos de una manera mecanicista que nos va a llevar a un colapso económico, porque esto está totalmente correlacionado.

A mí me duele mucho cuando me doy cuenta de que México ya se ubica entre los países que tienen problemas hídricos a nivel mundial, está contabilizado entre los países con problemas hídricos, los países donde no se han ejercido acciones para la sostenibilidad del recurso, donde no hay capacidad para rescatar las cuencas hidrográficas más importantes.

Expuse que hay una conceptualización dispersa en lo que es manejo integrado; en algunos foros que he participado, he podido identificar cómo la gente tiene diferentes lenguajes, a veces todos hablamos de manera unificada, pero de repente estamos hablando lenguajes diferentes. Sin embargo, lo importante no es qué se quiere decir en relación a esto, sino cómo lo percibe la sociedad; es decir, la sociedad mexicana tiene un enfoque, un manejo integrado diferente, pero ése es el que ellos dicen, ése es el que debe tener lugar para ese caso.

Estamos en la parte alta de la cuenca y vemos la parte baja que explotamos, bueno, de dónde sale tanta agua. Decimos que hay problemas hídricos, pero también deberíamos de pensar que ya el crecimiento económico y urbano en algunas partes es tan grande, que el agua no alcanza. Sin embargo, por otro lado, cuando vemos que hay cincuenta por ciento de fugas, decimos que el agua sí alcanza, lo que hay que hacer es manejarla de mejor manera.

El manejo integrado del recurso hídrico es realmente un tema de interés en el que participan muchas organizaciones no gubernamentales, donde deben participar algunos sectores privados, porque la conservación de la cuenca va a repercutir directamente en la sostenibilidad económica, por la energía que está generando, y después, todos de manera conjunta, deben imponer criterios para el uso y manejo del agua. No se trata de dejar solamente a los ganadores tomando decisiones, sin involucrar a toda la sociedad, para eliminar los perdedores. Lo que nos está pasando hoy en día con el recurso hídrico es que hay ganadores y perdedores, aquéllos que están utilizando recursos para la producción y aquéllos que no tienen acceso, que están marginados o recibiendo las externalidades negativas de los que sí están utilizando el recurso, una externalidad en el precio. Como los problemas de valoración del agua son tan grandes, tenemos muchas acciones intencionadas: es la misma sociedad la que está generando la contaminación.

El manejo integrado del recurso hídrico tiene tres funciones fundamentales: una función constitucional, una organizacional y una operacional. La primera es aquélla que está relacionada con la cuestión de políticas y leyes a nivel nacional, sobre el manejo integrado de recursos hídricos. Después viene la organizacional, que tiene que ver con el manejo de cuencas hidrográficas; esta función se encuentra ausente en muchos casos y cuando está presente en algunos países, carece de autonomía legal y financiera. A este nivel, esta función es la que tiene que ver con la situación del flujo de agua, capacidad de asimilación, mantenimiento del ecosistema, energía potencial, etcétera; es decir, se tiene que desarrollar información y tomar decisiones a nivel de cuencas, donde participen los mismos usuarios, que también estén representados. En la última función, la operacional, es donde están todos los usuarios de agua, quienes utilizan los recursos y están sujetos a reglas operacionales para atender necesidades y demandas.

En cierta forma, los demandantes del agua son también los que tienen que ejercer de manera democrática las acciones para el manejo de fuentes, pero el manejo de las cuencas hidrográficas también tiene que estar relacionado con responder y respetar las leyes nacionales de la función constitucional, de esa manera se estarían cubriendo acciones a nivel de cuencas hidrográficas.

Debo decirles que aunque para otras personas el valor del agua sea muy difícil, siempre estamos valorando, nosotros siempre estamos valorando, todos los que estamos acá, estamos porque todo tiene un costo de oportunidad para nosotros; entonces, en toda acción hay una variable de tiempo, y cuando hay una variable de tiempo, hay un valor implícito en el hecho. Ésta es la base para entrar en la valoración del agua.

Una vez reconocidos esos aspectos hidrológicos, entramos al análisis de aspectos económicos, tenemos como punto de partida el momento en que se genera un proceso de deforestación, para establecer una actividad productiva, ya sea agrícola, económica, de urbanismo, la que sea; desde el momento en que empezamos a ejercer impactos en el ambiente, empezamos a tener una caída en el comportamiento hidrológico del sistema, aquellos sistemas, por ejemplo, que se destinan a la actividad ganadera, empiezan a compactarse y erosionarse, cambian su cobertura forestal, por lo tanto, se ven afectados en la capacidad de recarga, de manera que con el tiempo ésta se va reduciendo.

Este escenario es el que predomina en todos los países, porque responde o es la externalidad social de los sistemas mecanicistas de uso del suelo; un ecosistema en donde los ecosistemas van perdiendo productividad, con el tiempo va generando un costo social que se va ampliando, porque cada vez hay menos capacidad de recargar la pipa. Eso es lo que estamos trasladando a la próxima generación, a final de cuentas el beneficio de la sociedad también se reduce. Lo que quiero decir, es que bajo sistemas mecanicistas tenemos un costo de oportunidad social, que es inclusive inferior al costo de oportunidad financiera, esto es, si una sociedad tiene una forma de uso del suelo que afecta a la generación de un servicio ambiental como el caso del agua, lo que se está generando es un empobrecimiento a futuro, se va haciendo la sociedad cada vez más pobre. Por el contrario, si se ingresa a sistemas naturalmente sanos, que realmente aumenten la capacidad de recarga del ecosistema, en lugar de liderar costos sociales, más bien lo que vamos a ir generando son beneficios sociales, porque entonces los sistemas de recarga van a seguir generando más beneficios privados. Sin embargo, este escenario solamente se logra si hay una racionalidad económica detrás de la conservación: yo no puedo preservar un bosque si no me pagan por ello; yo no puedo ejercer acciones de conservación que son costosas, si la sociedad no me va a reconocer esos esfuerzos de manera económica. Esto quiere decir que hay un costo de oportunidad en la protección de ecosistemas.

Este caso es muy bonito: tenemos una actividad productiva, el caso de la ganadería extensiva, si este bosque que está acá, no tiene una racionalidad económica en su conservación, lo que va a pasar es que el propietario de esta propiedad va a seguir con la deforestación, para seguir aumentando la capacidad de producción de pasto y tener más ganado. Si yo quiero que éste se detenga, tengo que darle una racionalidad económica, al menos esto debe tener un valor económico cercano a lo que le genera en términos de flujos económicos, un costo de oportunidad. Ahora, si este costo de oportunidad de la ganadería, en este caso, se utiliza para compensar a quien está aquí, desde un punto de vista de la actividad social, es muy probable que este propietario empiece a dejar su sistema para que se vaya capitalizando, que entre en un proceso de plusvalía ambiental donde vaya cubriendo este espacio para aumentar así la capacidad de recarga.

Aunque esto parezca un sueño, es una realidad que ya estamos ejerciendo en Costa Rica, tenemos algunos casos en los que estamos ya pagando a los propietarios con tierra que tienen bosques, para que protejan las partes altas; ya estamos iniciando acciones para propiciar una agricultura conservacionista, que también tenga que ver con el pago de servicios del material hídrico, porque la conservación también puede tener una racionalidad económica.

Ahora, los interesados en que esto se recupere serían los mismos usuarios del recurso hídrico, o sea, de empresas hidroeléctricas, sector turístico, sector doméstico, en fin, todos los sectores estarían muy orgullosos de privatizar en esta parte alta, porque el agua que se recaude aquí nos va a llegar desde ellos. Sin embargo, esto requiere visualizar la conservación no como un gasto sino como una inversión, requiere cierto nivel educativo, sobre todo a nivel empresarial, porque muchas veces los mismos empresarios se oponen a invertir en su propio recurso hídrico, cuando ésta es la mejor

inversión, necesaria si se quiere tener sostenibilidad y aportación a largo plazo del recurso.

Por otro lado, vienen los componentes de la valoración, si yo hago el cálculo económico de lo que produce una hectárea por año ese terreno que está aquí, ese valor es el costo de oportunidad financiera, que nos sirve de base para decir bueno, si una hectárea de esto vale, por decir algo, 200 dólares o genera 200 dólares de ingreso neto por año, para poder sostener una hectárea de acá, tengo que darle por lo menos ese mismo valor.

Asimismo, cuando hablo de valoración económica, debo tener claro que siempre hay una oferta y una demanda. Siempre hay una oferta de agua; aunque nos parezca extraño, el ecosistema aquí funciona como una oferta, está ofreciendo agua. Si esta propiedad pertenece a algún privado, entonces éste es un ofertante. En contraparte, están quienes la demandan. Por un lado tenemos la oferta y por otro, la demanda, ésos que están en la parte baja, quieren agua de calidad, quieren cantidad de agua, quieren perpetuidad del recurso, entonces ellos son los que deben pagar para que se conserve el agua que está en la parte alta de la cuenca.

Bien, decimos que el bosque es un captador de agua, algunos estudios que hemos desarrollado en Costa Rica demuestran que una hectárea de bosque en cualquier zona de vida capta entre 800 y mil 200 metros cúbicos de agua por hectárea al año. Cuando comparamos dos escenarios, uno con pasto y uno con bosque, encontramos una diferencia de más o menos entre 800 y mil 200 metros cúbicos de agua, eso nos dice que el costo de tener pasto en lugar de bosque, significa una captación menor de mil metros cúbicos por hectárea al año. Claro, estamos hablando de un país que tiene una precipitación promedio de cuatro mil mililitros.

Bueno, decimos que desde el punto de vista de la oferta, el bosque como captador de agua tiene un costo de oportunidad, los propietarios en las áreas de recarga también toman decisiones, también deciden si les interesa o no entrar en un proceso democrático de protección del recurso hídrico, de manera que también estén dispuestos a una voluntad de aceptación, ellos también deciden si quieren que se les pague o no para conservar bosques con fines hídricos. La experiencia que hemos tenido en Costa Rica es que los propietarios de bosques tienen una disposición de aceptación muy baja, así que ellos no necesariamente van a cargarle a la conservación un valor similar al costo de oportunidades del uso del suelo; por lo general, recaen en valores más bajos, porque dicen que a un bosque no hay que hacerle nada, simplemente hay que dejarlo que crezca y que empiece a recargar agua.

Por otro lado, viene el asunto de la demanda, esto es, de los usuarios, los que responden a una disposición de pago. La experiencia que hemos tenido allá es que la gente está dispuesta a pagar cuatro veces más el costo ecológico, que se les ha cargado en las tarifas, para desarrollar actividades de conservación. Eso está muy asociado también con la educación de una sociedad, la educación ambiental, de manera que si una sociedad demuestra que no tiene disposición de pago a nivel de demanda, lo que hay que hacer es invertir más en educación ambiental, para que la gente efectivamente se dé cuenta de que actividades de conservación están asociadas a costos, pero que

también se generan beneficios, que tienen que ver con la sociedad como un todo.

Tenemos dos tipos de demanda en el caso del agua: usuarios intermedios y la demanda final. Los usuarios intermedios, por ejemplo, son los operadores de los mismos acueductos que le ofrecen agua a la sociedad; tanto éstos, como los finales deberían de pagar para que el agua genere flujos permanentes de ingresos, con los cuales se conserven las mismas fuentes hidrográficas.

Hay también otro asunto importante de percepción social: la experiencia que hemos tenido es que la gente asocia la presencia de bosques con agua; sí tenemos esa claridad, al menos con la experiencia que yo he visto. Cuando alguien le pregunta a la gente lo que creen que pasaría si cortáramos los bosques, generalmente la respuesta inmediata es que nos quedaríamos sin agua. Sí hay una relación, una percepción social en esa línea y esto es muy importante, porque si una sociedad considerara que no hay relación entre bosque y agua, no tendría sentido mantener los bosques, ya que de alguna manera no se destruye mucho; pero si la sociedad considera que sí hay esa relación, entonces vale la pena conservarlos, porque ese valor de preservación social es muy importante a la hora de llegar a generar el valor final del agua.

Por ejemplo, si tenemos un costo de oportunidad social del uso del suelo en una actividad productiva, digamos agrícola, en la que se generan 200 dólares por hectárea al año de ingreso neto, esto es, el ingreso bruto menos los costos; una captación hídrica de aproximadamente de 800 metros cúbicos de agua por hectárea al año, y una percepción social que nos dice que efectivamente la sociedad indica que sí, que los bosques son importantes, que tienen el valor de cincuenta por ciento en relación con el agua, nosotros podríamos con esos tres datos sacarle el valor del agua ese cincuenta por ciento, porque los bosques no son solamente agua, en ellos se da una gama de interacciones que se autoanalizan y auto evolucionan de manera constante.

No son solamente proveedores de agua, también lo son de belleza escénica, son fuentes de captación de gases de efecto invernadero, también producen servicios ambientales de polinización, control biológico reciclado, nutrientes, formación de suelo, formación de materia orgánica, prevención de inundaciones, inclusive algunas sociedades les dan valores religiosos y hasta culturales. Tienen que ver con belleza escénica y una serie de factores importantes que se relacionan con el valor, pero en cuanto al agua, si se ha demostrado que tiene al menos un valor de cincuenta por ciento, en términos de percepción, sin que utilicemos muchos datos podemos decir que el valor de captación es igual al costo de oportunidad por la percepción social, dividido entre lo que recarga el acuífero, una fórmula muy sencilla que utilizando estos datos nos da el valor de 125 dólares por metro cúbico de agua captada por el bosque; a eso habría que sumarle todos los costos adicionales que tienen que ver con llevar el servicio a la demanda final. Todo esto no son datitos, aunque sean datos muy rápidos. Habría que hacer los cálculos específicos para el caso mexicano, para el caso de las cuencas hidrográficas de las que estamos hablando, así podremos encontrar que el agua tiene un valor del uso del suelo.

Mientras no podamos dejar de lado que la valoración de agua no es solamente por valorar, sino para tomar decisiones a fin de, como decíamos

hace un rato, generar ingresos, sostener la misma infraestructura requerida, tanto natural como humana, y el recurso en fuentes hidrográficas, esas instituciones que estén por ahí, que estén manejando el agua, pueden contar con la economía para el manejo de fondos por concepto de pagos por servicios ambientales, que podría ser una forma estratégica de generar ingresos y dar flujos permanentes de ingreso para sostener todas las actividades de conservación en las cuencas.

Y después, por supuesto, estos componentes de monitoreo y seguimiento, que son actividades que se tienen que realizar, aunque sean autoridades que están a nivel de cuencas, porque partimos de los principios de buena voluntad; pero siempre aparece gente que quiere tomar beneficios de esto, por ejemplo, cuando se hacen contratos con propietarios que se comprometen a destinar sus fincas para la conservación del agua, también hay que estar monitoreando, muchas veces los usos del suelo se cambian y no se reportan. Si van a retirar los pagos correspondientes a esto, entonces se requiere de todo un proceso de desarrollo como el que nosotros hemos venido trabajando, ya una experiencia, con algunos resultados muy malos y otros buenos, pero que sí nos ha permitido avanzar en un sistema de sostenibilidad del recurso hídrico, un poquito mejor de como lo teníamos hace una década.

El desempeño institucional es muy importante, ya que en la mayoría de los casos encontramos debilidades institucionales muy grandes. Vean ustedes que por un lado están quienes tienen que ver con la salud y a ellos les pedimos la calidad del agua, les exigimos tomar decisiones en torno a la calidad del agua; pero también están quienes dan los permisos del uso del agua, están los municipios y están las operadoras de energía y turismo. Tenemos una multiplicidad de instituciones tomando decisiones en torno al recurso.

En cuanto a los aspectos legales importantes, parte importantísima, a veces contamos con leyes, a veces no. Nosotros tenemos leyes muy obsoletas, en Costa Rica, la Ley de Agua es de 1942, pero aún así se pueden tomar decisiones, siempre y cuando en el aparato legal del país haya algún espacio que tenga que ver con el ambiente, ese espacio puede utilizarse para generaciones, para toda la sociedad, desde el punto de vista de la buena voluntad, después de la valoración económica del agua como servicio ambiental, para financiar procesos de manejo integrado.

Se debe valorar, pero también se debe capturar ese ingreso para reinvertirlo, esto no es para enriquecer a nadie, es para capturar, para reinvertir en beneficio de los que están en la parte alta. Entonces, volviendo a los principios de equidad social de los que hablamos en todos los foros, el principio de equidad social que caracteriza al recurso hídrico, la equidad de recursos que se dicta en los cursos de economía, lo que estamos buscando es que quienes están en las partes bajas paguen las tarifas comunes a todos los sectores, hidroeléctricos, riego, doméstico, industrial, comercial, etcétera, para que ese monto se reinvierta en la protección, en la fuente de captación natural del recurso hídrico, considerando que el ambiente por sí solo genera plusvalía ambiental, que tiene que ver con la recarga y también con la regulación de los flujos superficiales, que tiene que ver con el desarrollo económico y con el manejo de la cuenca hidrográfica.

4.- COMISIÓN NACIONAL DEL AGUA. RÉGIMEN ECOLÓGICO PARA EL RÍO COLORADO.

4.1 ANTECEDENTES. Las obras hidráulicas han modificado los ecosistemas fluviales, por ello,

la gestión del agua y los recursos biológicos deben armonizarse ¿Qué volumen de agua almacenar o desviar? ¿Cuánta dejar circular para mantener los ecosistemas? ¿Con qué distribución y calidad?

4.2 MARCO LEGAL MEXICANO.

• Ley General del Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente

• Aprovechamiento sustentable del agua

• Mantenimiento de caudales básicos

• Ley de Aguas Nacionales y su Reglamento

• Garantizar los flujos mínimos para la estabilidad de los cauces, lagos y lagunas, para el mantenimiento de las especies acuáticas, así como para la protección, conservación o restauración de los ecosistemas acuáticos.

• Se requiere mantener a los ríos en un estado sustentable de desarrollo.

• Es necesario realizar estudios que determinen el régimen del gasto y la calidad del agua que permitan el desarrollo sustentable.

• Debe tomarse en cuenta a todos los usuarios del río, los factores económicos y sociales y el grado de alteración de los ecosistemas

4.3 SUSTENTABILIDAD DEL GASTO ECOLÓGICO.

Principios. Un caudal puede ser considerado como ecológico, siempre que sea

capaz de mantener el funcionamiento, composición y estructura del ecosistema fluvial. Los principales componentes de un ecosistema fluvial son:

El hábitat como soporte físico del ecosistema Los organismos que conforman la flora y fauna del río El cauce del río que limita al ecosistema en su parte inferior La ribera que limita al ecosistema lateralmente Aquel cuya exigencia de caudal mínimo sea mayor, actuará como factor

limitante, y definirá el caudal ecológico

4.4 GASTO ECOLÓGICO. La necesidad de aprovechar el agua para diversos usos obliga a pensar

no ya en unos regímenes de caudales ecológicos óptimos, sino más bien en unos regímenes ecológicos mínimos, definidos como aquellos que mantengan a las poblaciones naturales del río y sus valores ecológicos, que consideren:

Espacio suficiente para la flora y fauna Niveles aceptables de temperatura del agua Niveles aceptables de oxígeno disuelto y de la salinidad Crecidas artificiales para remover sedimentos Arrastre de vegetación acuática, detritus y aguas excesivamente salinas Inundaciones para mantener la cubierta vegetal de las riberas y para

conservar la morfología del cauce

4.5 DETERMINACIÓN DEL GASTO ECOLÓGICO. Para determinar los caudales ecológicos existen metodologías

desarrolladas en las dos últimas décadas, clasificadas básicamente en: a) Métodos basados en el análisis de los registros históricos de caudales

(llamados hidrológicos); b) Métodos basados en modelos de simulación hidráulica Métodos basados en el análisis de los registros históricos de caudales Una primera aproximación es el criterio de un porcentaje fijo de las

aportaciones naturales También se ha utilizado la media de los caudales mínimos registrados

durante una serie de años Otros establecen caudales mínimos a partir de las curvas de distribución

de frecuencias de los caudales diarios. Se han utilizado con más frecuencia el Q347 y el Q330

Método de Tennant - Considera cualitativamente el hábitat piscícola en función de la

hidrología de la cuenca - Los caudales mínimos corresponden a diferentes porcentajes del

caudal medio anual según la época del año - Las recomendaciones consideran las variaciones de anchura,

profundidad y velocidad media de la sección mojada en función de los caudales que transitan y las necesidades de los peces.

Métodos basados en el análisis de los registros históricos de caudales Métodos basados en análisis de los registros históricos de caudales Método de Hoppe

Está basado en curvas de duración de caudales y los requerimientos biológicos, expresados en las necesidades de las poblaciones de truchas de ríos en el estado de Colorado, EUA

Criterio de Hoppe La limitante de este tipo de metodologías es que no se pueden

extrapolar los resultados a otro río diferentes para los cuales fueron diseñadas Tipos de caudales - Circulantes: Caudales excedidos durante el número de días al año - Caudales de arrastre: Q-162 - Caudales de freza: Q-147 - Caudales de producción y refugio: Q-294 Métodos basados en modelos de simulación hidráulica Método de los transeptos (uno de ellos el de White) -Análisis de las relaciones entre los caudales que transitan y el perímetro

mojado. Asume una relación creciente entre el perímetro mojado y la capacidad biológica del río

-Se realiza en transeptos críticos para la fauna piscícola (zonas de freza, cría y de paso limitado)

-Se relaciona con los requerimientos biológicos de las principales especies piscícolas del río

-Se establecen los caudales mínimos para la freza, cría y migración Métodos basados en modelos de simulación hidráulica Método IFIM (Instream Flow Incremental Metodology), desarrollado por

Stalnaker (1979) y Bovee (1982) – Basado en las relaciones cuantitativas (obtenidas por simulación) entre

los caudales que circulan y los parámetros físicos e hidráulicos que determinan el hábitat biológico

Métodos basados en modelos de simulación hidráulica En ausencia de estudios que pueden llevar a la necesidad de observar el

régimen durante varios años para conocer la dinámica de los ecosistemas fluviales, se propone determinar el caudal de conservación ecológica, considerando los registros diarios promedio del caudal original del tramo o tramos de corriente. Con estos registros se puede determinar el caudal promedio mensual.

Los valores promedio mensuales se toman como base para determinar el caudal promedio mensual de conservación ecológica, que deberá escurrir en el cauce, el cual se obtiene de multiplicar el valor del caudal promedio mensual por un factor, por ejemplo, 0.10

Métodos basados en modelos de simulación hidráulica QECOi= 0.1 (Q PROMi) Donde:

QECOi: caudal de conservación ecológica, m3/s, en el mes iQ PROMi: caudal promedio del mes i, m3/s Este caudal representa de manera aproximada el gasto del río para el

mes i con una probabilidad de ocurrencia mayor del 95% en condiciones naturales, es decir, no controladas del río.

4.6 RÉGIMEN ECÓLOGICO DEL RÍO COLORADO.

En los últimos años, ha surgido una preocupación creciente entre las comunidades científicas, grupos de interés e instituciones de ambos países de la necesidad de establecer un caudal en el río Colorado, aguas abajo de la presa Morelos, con objeto de restaurar en lo posible la flora y fauna de dicho tramo del río y recuperar su desembocadura y el equilibrio entre el río y el alto Golfo de Cortés.

Principales propuestas a) Identificar un marco institucional binacional de asesoría y apoyo para

determinar el régimen del caudal que permita recuperar parcialmente el Delta del Colorado

b) Fijar el régimen de caudales en términos del escurrimiento natural del río (sin los controles actuales)

c) Determinar qué zona o zonas del Delta son más aptas para recuperar su flora y fauna del río y de la ribera y qué gastos de agua requerirían

Principales propuestas d) Estudiar las alternativas para proporcionar el gasto de agua requerido,

con una combinación de ellas. Por ejemplo: 1) Incluir como un usuario más al Delta del Colorado con el cual se debe compartir el agua de toda la cuenca, 2) Comprar o ceder derechos de agua en ambos países, 3) Utilizar excedentes de riegos agrícolas en ambos lados de la frontera

e) Evitar acciones que deterioren aún más el Delta del Colorado, tales como los Criterios Interinos de Excedencias aprobados recientemente en EUA, los cuales disminuyen los caudales prácticamente a cero y las crecientes sobre el cauce natural del río Colorado en su desembocadura.

4.7 CONCLUSIONES. El control de los caudales de los ríos mediante obras de infraestructura,

independientemente de sus grandes beneficios, afecta adversamente a los ecosistemas fluviales. Esto ha ocasionado que se incluya en la legislación la obligación de mantener caudales mínimos para la conservación física, hidráulica y ecológica de las corrientes. Existen diferentes metodologías para determinar el caudal ecológico. Aquellas que toman en cuenta y relacionan las exigencias del hábitat de las especies fluviales, con las variaciones del flujo de agua y su calidad, son las más racionales. Aunque requieren de tiempos largos para tener la caracterización de la corriente

Establecer el caudal ecológico del río Colorado, es complejo, desde el punto de vista físico, técnico, político y social. Se deben realizar negociaciones que permitan llegar a acuerdos entre ambos países con la finalidad de restaurar parcialmente el ambiente ecológico del Delta.

El establecimiento de un gasto ecológico en el río Colorado debe estar basado en estudios que consideren aquella zona o zonas más aptas para restablecer la flora y fauna en el río y su ribera; así como sus características geomorfológicas e hidráulicas del cauce.

Finalmente, debemos recordar que el Delta del Colorado y el Alto Golfo de California, ciertamente pertenecen al territorio mexicano, pero son un legado de la humanidad y estos no se podrán recuperar y conservar sin la participación decidida de EUA y México

4.8 NORMA Oficial Mexicana NOM-011-CNA-2000, Conservación del recurso agua. Que establece las especificaciones y el método para determinar la disponibilidad media anual de las aguas nacionales.

Al margen un logotipo, que dice: Comisión Nacional del Agua. CRISTOBAL JAIME JAQUEZ, Presidente del Comité Consultivo

Nacional de Normalización del Sector Agua, con fundamento en lo dispuesto por los artículos 3o. fracción VI, 4o., 9o. fracción XII, 12, 20, 22, 100 y 119 fracción VI de la Ley de Aguas Nacionales; 1o., 3o. fracciones IV y XI, 40, 41, 43, 44, 45, 47 y demás relativos y aplicables de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización; 28, 31, 32, 33 y demás relativos y aplicables del Reglamento de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización; 10 segundo párrafo, 14 fracción XI, 23, 31, 36 y 37 del Reglamento de la Ley de Aguas Nacionales; 39 fracciones V y VI, 41 y 42 párrafo segundo del Reglamento Interior de la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales, y

Que habiéndose cumplido el procedimiento establecido por la Ley Federal sobre Metrología y Normalización para la elaboración de proyectos de normas oficiales mexicanas, el ciudadano Presidente del Comité Consultivo Nacional de Normalización del Sector Agua ordenó la publicación del Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-011-CNA-2000, Conservación del recurso agua-Que establece las especificaciones y el método para determinar la disponibilidad media anual de las aguas nacionales, publicado en el Diario Oficial de la Federación el día 2 de agosto de 2001, a efecto de que los interesados presentaran sus comentarios al citado Comité Consultivo;

Que durante el plazo de sesenta días naturales, contado a partir de la fecha de publicación de dicho Proyecto de Norma Oficial Mexicana, los análisis a los que se refiere el citado ordenamiento legal, estuvieron a disposición del público para su consulta;

Que dentro del plazo referido, los interesados presentaron los comentarios al Proyecto de Norma, los cuales fueron analizados en el citado Comité Consultivo Nacional de Normalización del Sector Agua, realizándose las modificaciones pertinentes, mismas que fueron publicadas en el Diario Oficial de la Federación el día 18 de febrero de 2002 por la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales, y

Que previa aprobación del Comité Consultivo Nacional de Normalización del Sector Agua, en sesión de fecha 14 de noviembre de 2001, he tenido a bien expedir la siguiente:

NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-011-CNA-2000, CONSERVACION DEL RECURSO AGUA-QUE ESTABLECE LAS ESPECIFICACIONES Y EL METODO PARA DETERMINAR LA DISPONIBILIDAD MEDIA ANUAL DE LAS AGUAS NACIONALES

CONTENIDO 0. Introducción 1. Objetivo 2. Campo de aplicación 3. Definiciones 4. Especificaciones 5. Grado de concordancia con normas y recomendaciones

internacionales 6. Bibliografía 7. Observancia de esta Norma 8. Vigencia APENDICE NORMATIVO A METODOS PARA DETERMINAR EL

VOLUMEN MEDIO ANUAL DE ESCURRIMIENTO NATURAL APENDICE NORMATIVO B METODOS PARA DETERMINAR LA

RECARGA TOTAL DE LA UNIDAD HIDROGEOLOGICA APENDICE INFORMATIVO C EJEMPLO PARA DETERMINAR

MEDIANTE EL METODO DIRECTO EL VOLUMEN MEDIO ANUAL DE ESCURRIMIENTO NATURAL

APENDICE INFORMATIVO D EJEMPLO PARA DETERMINAR MEDIANTE EL METODO INDIRECTO EL VOLUMEN MEDIO ANUAL DE ESCURRIMIENTO NATURAL

0. Introducción Los recursos hídricos accesibles para su aprovechamiento por el

hombre tienen su origen en la precipitación pluvial (*), que al ocurrir sobre “tierra firme”, se divide en dos fracciones:

• Cerca de 70% del volumen de agua precipitado retorna a la atmósfera por evaporación.

• La fracción complementaria escurre superficialmente por las redes de drenaje natural -arroyos y ríos- hasta desembocar al mar o a cuerpos interiores de agua, o se infiltra y circula a través de acuíferos, que a su vez descargan a cuerpos y cursos superficiales, a través de manantiales o subterráneamente al mar.

Donde el agua no es desviada de manera artificial desde las fuentes hasta sus salidas al mar, a la parte baja de una cuenca interna o a la frontera interior de una unidad hidrogeológica, se desarrolla un sistema natural o “virgen”.

Antes de que el hombre alterara el equilibrio hidrológico para satisfacer sus necesidades, el escurrimiento virgen sustentaba a ecosistemas. Por ello, la naturaleza puede ser visualizada como el primer y natural usuario del agua.

El equilibrio natural fue gradualmente afectado conforme el hombre fue aumentando la derivación artificial de agua para satisfacer sus necesidades personales (uso doméstico), para la producción de alimentos (uso agropecuario) y para el desarrollo de procesos económicos (uso industrial).

Hasta el siglo XIX el aprovechamiento creciente del agua por el hombre con la consecuente reducción gradual de los escurrimientos naturales, en general, no causó daños graves al ambiente. Sin embargo, en el transcurso del siglo XX la derivación del agua para diversos usos creció de modo acelerado, especialmente durante su segunda mitad, al grado que ahora existen porciones importantes de la superficie continental del planeta, en las cuales el ambiente ha sufrido daños graves; en casos extremos, irreparables.

En vista de lo anterior, es de suma importancia tomar conciencia de que sólo una fracción de los escurrimientos naturales, superficiales o subterráneos, debe ser aprovechada por el hombre. Además de los requerimientos del ambiente, existen limitaciones de índole técnica que reducen aún más la proporción de los escurrimientos naturales aprovechables.

La porción accesible de los escurrimientos naturales de una cuenca, cuya infraestructura de regulación ha sido plenamente desarrollada, en la mayoría de los casos no supera el 70%, a la que hay que deducir los requerimientos del ambiente para determinar la cantidad de agua que puede destinarse a los diversos usos humanos.

Por otra parte, con base en los estudios que ha realizado la Comisión Nacional del Agua, se ha detectado que en diversas regiones, entidades federativas y localidades del país, los volúmenes de agua concesionados superan el escurrimiento y la recarga de los acuíferos, situación que genera escasez del recurso, conflictos entre los usuarios y diversos efectos perjudiciales.

Considerando todo lo anterior y que la Ley de Aguas Nacionales y su Reglamento dispone que para el otorgamiento de asignaciones y concesiones se tomará en cuenta la disponibilidad media anual de agua, es necesario establecer en la presente Norma Oficial Mexicana las especificaciones para determinar con una metodología consistente, a nivel nacional, la disponibilidad media anual de aguas nacionales superficiales y subterráneas, como base técnica para regular su uso, de manera racional y equitativa.

1. Objetivo La presente Norma Oficial Mexicana tiene como objetivo establecer el

método base para determinar la disponibilidad media anual de las aguas nacionales superficiales y subterráneas, para su explotación, uso o aprovechamiento.

2. Campo de aplicación Las especificaciones establecidas en la presente Norma Oficial

Mexicana son de observancia obligatoria para la Comisión Nacional del Agua y para los usuarios que realicen estudios para determinar la disponibilidad media anual de aguas nacionales.

3. Definiciones Para efectos de la presente Norma Oficial Mexicana, se establecen las

siguientes definiciones: 3.1 Acuífero: cualquier formación geológica por la que circulan o se

almacenan aguas subterráneas que puedan ser extraídas para su explotación, uso o aprovechamiento.

3.2 Aforo: mediciones realizadas en un cauce con el objetivo de obtener datos básicos para calcular el caudal que pasa por una sección transversal del mismo.

3.3 Cambio de almacenamiento: incremento o decremento del volumen de agua almacenada en la unidad hidrogeológica en un intervalo de tiempo cualquiera.

3.4 Cauce de una corriente: el canal natural o artificial que tiene la capacidad necesaria para que las aguas de la creciente máxima ordinaria escurran sin derramarse. Cuando las corrientes estén sujetas a desbordamiento, se considera como cauce el canal natural, mientras no se construyan obras de encauzamiento.

3.5 Cauce principal: el canal principal que capta y conduce el agua hasta la descarga de una cuenca.

3.6 Caudal base: gasto o caudal que proviene del agua subterránea. 3.7 Comisión: Comisión Nacional del Agua, órgano desconcentrado de

la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales. 3.8 Creciente máxima ordinaria: es la que ocurre dentro de un cauce

sin que en éste se produzca desbordamiento, en un periodo de retorno de cinco años.

3.9 Cuenca hidrológica: el territorio donde las aguas fluyen al mar a través de una red de cauces que convergen en uno principal, o bien el territorio en donde las aguas forman una unidad autónoma o diferenciada de otras, aun sin que desemboquen en el mar. La cuenca, conjuntamente con los acuíferos, constituye la unidad de gestión del recurso hidráulico.

3.10 Cuencas homogéneas: son las cuencas hidrológicas en que, por tener características geomorfológicos, climatológicas, geológicas e hidrológicas similares, es válido transferir información hidrológica de una a otra.

3.11 Derrame de un embalse: es aquél que descarga a través de una obra de excedencias.

3.12 Descarga natural: volumen de agua que descarga una unidad hidrogeológica a través de manantiales, vegetación, ríos y humedales, o subterráneamente a cuerpos de agua (mares, lagos y lagunas).

3.13 Descarga natural comprometida: fracción de la descarga natural de una unidad hidrogeológica, que está comprometida como agua superficial para diversos usos o que debe conservarse para prevenir un impacto ambiental negativo a los ecosistemas o la migración de agua de mala calidad a una unidad hidrogeológica.

3.14 Diversos usos: se refiere a todos los usos definidos en la Ley de Aguas Nacionales, como doméstico, agrícola, acuícola, servicios, industrial, conservación ecológica, pecuario, público urbano, recreativo y otros.

3.15 Disponibilidad media anual de agua subterránea en una unidad hidrogeológica: volumen medio anual de agua subterránea que puede ser extraído de una unidad hidrogeológica para diversos usos, adicional a la extracción ya concesionada y a la descarga natural comprometida, sin poner en peligro el equilibrio de los ecosistemas.

3.16 Disponibilidad media anual de agua superficial en una cuenca hidrológica: valor que resulta de la diferencia entre el volumen medio anual de escurrimiento de una cuenca hacia aguas abajo y el volumen anual actual comprometido aguas abajo.

3.17 Escurrimiento desde aguas arriba: es el volumen medio anual de agua que en forma natural proviene de una cuenca hidrológica ubicada aguas arriba de la cuenca o subcuenca en análisis.

3.18 Escurrimiento natural: es el volumen medio anual de agua superficial que se capta por la red de drenaje natural de la propia cuenca hidrológica.

3.19 Evaporación: es el proceso por el cual el agua, en la superficie de un cuerpo de agua natural o artificial o en la tierra húmeda, adquiere la suficiente energía cinética de la radiación solar, y pasa del estado líquido al gaseoso.

3.20 Evapotranspiración: es la cantidad total de agua que retorna a la atmósfera en una determinada zona por evaporación del agua superficial y del suelo, y por transpiración de la vegetación.

3.21 Extracción de agua subterránea: volumen de agua que se extrae artificialmente de una unidad hidrogeológica para los diversos usos.

3.22 Extracción de agua superficial: volumen de agua que se extrae artificialmente de los cauces y embalses superficiales para los diversos usos.

3.23 Exportación: es el volumen de agua superficial o subterránea que se transfiere de una cuenca hidrológica o unidad hidrogeológica a otra u otras, hacia las que no drena en forma natural.

3.24 Hidrograma: representación gráfica de la variación del gasto o caudal con respecto al tiempo.

3.25 Importación: es el volumen de agua que se recibe en una cuenca hidrológica o unidad hidrogeológica desde otra u otras, hacia las que no drena en forma natural.

3.26 Parte aguas: límite físico de una cuenca o subcuenca hidrológica, representado por la línea imaginaria formada por los puntos de mayor elevación topográfica, que las separa de las vecinas.

3.27 Programación hidráulica: conjunto de programas y estrategias, mediante los cuales se precisan los objetivos nacionales, regionales, estatales y locales de la política en la materia; las prioridades para la explotación, uso o aprovechamiento de las aguas nacionales; la conservación de su cantidad y calidad; los instrumentos para la implantación de acciones programadas; los responsables de su ejecución, y el origen y destino de los recursos requeridos.

3.28 Recarga total: volumen de agua que recibe una unidad hidrogeológica, en un intervalo de tiempo específico.

3.29 Retornos: son los volúmenes que se reincorporan a la red de drenaje de la cuenca hidrológica, como remanentes de los volúmenes aprovechados en los diferentes usos del agua.

3.30 Subcuenca: fracción de una cuenca hidrológica, que corresponde a la superficie tributaria de un afluente o de un sitio seleccionado.

3.31 Transpiración: es el proceso por el cual la vegetación extrae humedad del suelo y la libera al aire circundante como vapor.

3.32 Unidad de gestión: territorio de la cuenca o subcuenca hidrológica superficial, o del acuífero o las unidades hidrogeológicas contenidas en ella, que se definen como una unidad para la evaluación, manejo y administración de los recursos hídricos.

3.33 Unidad hidrogeológica: conjunto de estratos geológicos hidráulicamente conectados entre sí, cuyos límites laterales y verticales se definen convencionalmente para fines de evaluación, manejo y administración de las aguas nacionales subterráneas.

3.34 Volumen anual de extracción de agua superficial: cantidad de agua que se debe preservar para satisfacer los derechos de explotación, uso o aprovechamiento de agua asignada o concesionada, y para satisfacer las reservas establecidas conforme a la Programación Hidráulica.

4. Especificaciones 4.1 Generales 4.1.1 Las especificaciones establecidas en la presente Norma Oficial

Mexicana se deben aplicar en los estudios para determinar la disponibilidad media anual de aguas nacionales en cuencas hidrológicas y en unidades hidrogeológicas. El método se considerará como el requerimiento técnico mínimo obligatorio y no excluye la aplicación adicional de métodos complementarios o alternos más complicados y precisos, cuando la información disponible así lo permita, en cuyo caso la Comisión revisará conjuntamente con los usuarios y determinará cuáles son los resultados que prevalecen.

En caso de que existan discrepancias entre los resultados obtenidos por la Comisión y los usuarios, los estudios realizados se someterán a dictamen dentro del Comité Consultivo Nacional de Normalización del Sector Agua, que determinará entonces los valores definitivos.

4.1.2 La disponibilidad media anual de aguas nacionales superficiales en cuencas hidrológicas clasificadas como grandes (área mayor de 3000 km2), deberán subdividirse en función de la problemática regional que enfrente el uso

del recurso, de la importancia de sus afluentes, localización de los diferentes usuarios e información hidroclimatológica disponible.

4.1.3 Los elementos considerados en el balance se deben de ajustar a un periodo común y actual.

4.2 Disponibilidad media anual de agua superficial en una cuenca hidrológica

4.2.1 Se determina en el cauce principal en la salida de la cuenca hidrológica, mediante la siguiente expresión:

DISPONIBILIDAD MEDIA ANUAL DE AGUA SUPERFICIAL EN LA CUENCA HIDROLOGICA

=

VOLUMEN MEDIO ANUAL DE ESCURRIMIENTO DE LA CUENCA HACIA AGUAS ABAJO

-

VOLUMEN ANUAL ACTUAL COMPROMETIDO AGUAS ABAJO

4.2.2 El volumen medio anual de escurrimiento de la cuenca hacia aguas abajo del sitio de interés, se determina al aplicar la siguiente expresión:

VOLUMEN MEDIO ANUAL DE ESCURRIMIENTO DE LA CUENCA HACIA AGUAS ABAJO

=

VOLUMEN MEDIO ANUAL DE ESCURRIMIENTO DESDE LA CUENCA AGUAS ARRIBA

+

VOLUMEN MEDIO ANUAL DE ESCURRIMIENTO NATURAL

+

VOLUMEN ANUAL DE RETORNOS

+

VOLUMEN ANUAL DE IMPORTACIONES

-

VOLUMEN ANUAL DE EXPORTACIONES

-

VOLUMEN ANUAL DE EXTRACCION DE AGUA SUPERFICIAL

4.2.3 El volumen medio anual de escurrimiento desde la cuenca aguas

arriba, se determina con la expresión utilizada para calcular el volumen medio anual de escurrimiento de la cuenca hacia aguas abajo que corresponde al de la subcuenca en estudio ubicada aguas arriba.

4.2.4 El volumen medio anual de escurrimiento natural, se determina aplicando alguno de los métodos descritos en el Apéndice Normativo A de esta Norma Oficial Mexicana.

4.2.5 El volumen anual de retornos, se determina mediante aforo o estimación de las salidas de los volúmenes que se reincorporan a la red de drenaje de una cuenca.

4.2.6 El volumen anual de importaciones, se determina sumando los volúmenes de agua superficial que se reciben en la cuenca hidrológica en estudio, de otra u otras cuencas hidrológicas o unidades hidrogeológicas.

4.2.7 El volumen anual de exportaciones, se determina sumando los volúmenes de agua superficial que se transfieren de la cuenca hidrológica en estudio, a otra u otras a las que no drena en forma natural.

4.2.8 El volumen anual concesionado de agua superficial se determina sumando los volúmenes anuales asignados y concesionados por la Comisión, mediante títulos inscritos en el Registro Público de Derechos de Agua para la explotación, uso o aprovechamiento de agua en la cuenca hidrológica, limitaciones que se establezcan en las vedas y si es el caso, los volúmenes correspondientes a reservas, conservación ecológica y reglamentos conforme a la Programación Hidráulica.

4.2.9 El volumen anual de evapotranspiración, está considerado de manera implícita, en el volumen medio anual de escurrimiento natural, al restarle a los volúmenes aforados en la estación aguas abajo los volúmenes aforados en la estación aguas arriba.

4.2.10 El volumen anual actual comprometido aguas abajo se determina como la parte de los escurrimientos de la cuenca hacia aguas abajo, necesaria para cumplir con los volúmenes asignados y concesionados por la Comisión, limitaciones que se establezcan en las vedas y, si es el caso, los volúmenes correspondientes a reservas, conservación ecológica, reglamentos y programación hidráulica.

4.2.11 La disponibilidad media anual de agua superficial en una subcuenca o en un punto específico de la red de drenaje de la cuenca hidrológica, se determina aplicando las expresiones y términos que aparecen en los puntos 4.2.1 a 4.2.10 de este inciso.

4.3 Disponibilidad media anual de agua subterránea en una unidad hidrogeológica

4.3.1 Se determina por medio de la siguiente expresión:

DISPONIBILIDAD MEDIA ANUAL DE AGUA SUBTERRANEA EN UNA UNIDAD HIDROGEOLOGICA

= RECARGA TOTAL MEDIA ANUAL

- DESCARGA NATURAL COMPROMETIDA

- VOLUMEN CONCESIONADO DE AGUA SUBTERRANEA

4.3.2 La recarga total media anual se determina mediante la

metodología descrita en el Apéndice Normativo B de esta Norma Oficial Mexicana.

4.3.3 La descarga natural comprometida se determina sumando los volúmenes de agua concesionados de los manantiales y del caudal base de los ríos que están comprometidos como agua superficial, alimentados por una unidad hidrogeológica, más las descargas que se deben conservar para: no

afectar a las unidades hidrogeológicas adyacentes; sostener el gasto ecológico, y prevenir la migración de agua de mala calidad a la unidad hidrogeológica considerada.

4.3.4 Volumen concesionado de agua subterránea, se determina sumando los volúmenes anuales de agua, asignados y concesionados por la Comisión mediante títulos inscritos en el Registro Público de Derechos de Agua para la explotación, uso o aprovechamiento de agua en una unidad hidrogeológica, adicionando, de ser el caso, los volúmenes correspondientes a reservas, reglamentos y Programación Hidráulica.

4.4 Disponibilidad media anual de aguas nacionales 4.4.1 La disponibilidad media anual de aguas nacionales se determina

sumando las disponibilidades medias anuales de aguas superficiales y subterráneas.

4.4.2 Al aplicar la metodología expuesta en los apartados anteriores deberá prestarse especial atención a la conexión hidráulica que puede existir entre las fuentes subterráneas y las superficiales, para evitar que la omisión o la doble cuenta de uno o más términos de los balances, resulte en la mayor o menor estimación de la Disponibilidad de Aguas Subterráneas o de la Disponibilidad de Aguas Superficiales.

4.4.3 El otorgamiento de nuevas concesiones de aguas superficiales o subterráneas estará supeditado a que haya Disponibilidad de Aguas Superficiales o de Aguas Subterráneas, respectivamente, y no a la disponibilidad total obtenida como la suma de ambas.

4.4.4 Los volúmenes de agua accesibles en un lugar y tiempo determinado, dependen regional y localmente, de la climatología, de la variación de la precipitación atmosférica y de la estación del año, de las características geomorfológicos, topográficas, hidrográficas y geológicas, así como de la infraestructura hidráulica existente, por lo cual no siempre son suficientes para que los concesionarios puedan captar la totalidad de los volúmenes medios anuales asignados y concesionados por la Comisión.

4.4.5 En el caso de que la disponibilidad media anual de agua en las cuencas hidrológicas o en las unidades hidrogeológicas, resulte negativa, su valor será representativo de un déficit.

4.4.6 En el caso de que en la cuenca hidrológica en estudio existan presas de almacenamiento y regulación, los volúmenes aprovechables de aguas superficiales, su distribución y usos por cada sistema o subsistema de usuarios de la cuenca, serán establecidos en los reglamentos y disposiciones de la Comisión y, serán determinados con base en los volúmenes de agua almacenados en los embalses naturales y artificiales al inicio del ciclo de interés y considerando, con base en datos históricos, el escurrimiento probable del mismo ciclo, así como el estudio hidrológico y de funcionamiento de embalses correspondiente.

4.4.7 En el caso de cuencas y unidades hidrogeológicas compartidas por dos o más entidades federativas y de cuencas o unidades hidrogeológicas transfronterizas internacionales, la disponibilidad de aguas superficiales y subterráneas se fijará considerando, además de lo consignado en los incisos

anteriores, las disposiciones establecidas en los respectivos reglamentos, tratados internacionales o en otros ordenamientos análogos.

4.4.8 Para el caso de las unidades hidrogeológicas en estudio, los volúmenes máximos autorizables para cada sistema o subsistema de usuarios de las aguas subterráneas, serán establecidos en los reglamentos y disposiciones de la Comisión.

4.4.9 La Disponibilidad de Agua Superficial aguas abajo de un embalse natural o artificial, se determina sumando los derrames del mismo y el volumen medio anual de escurrimiento natural generado entre el embalse y el sitio de interés, y restando al resultado el volumen anual actual comprometido aguas abajo del mismo sitio.

4.4.10 La información requerida para aplicar los métodos descritos en los Apéndices Normativos A y B de esta Norma Oficial Mexicana, que obre en poder de la CNA, podrá ser consultada por los interesados en las oficinas de las Gerencias Regionales y Estatales de la entidad de que se trate.

5. Grado de concordancia con normas y recomendaciones internacionales

No se encontró norma internacional similar en la presente Norma Oficial Mexicana.

7. Observancia de esta Norma La Comisión Nacional del Agua es la responsable de coordinar la

participación de los gobiernos estatales y municipales y de las demás entidades e instituciones involucradas en la aplicación de la presente Norma Oficial Mexicana.

La vigilancia del cumplimiento de la presente Norma Oficial Mexicana corresponde a la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales, por conducto de la Comisión Nacional del Agua. Las violaciones a la misma se sancionarán en los términos de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, su Reglamento, la Ley de Aguas Nacionales, su Reglamento y demás disposiciones legales aplicables.

8. Vigencia La presente Norma Oficial Mexicana entrará en vigor a los 60 días

naturales posteriores a su publicación en el Diario Oficial de la Federación. TRANSITORIOS PRIMERO.- Provéase la publicación de esta Norma Oficial Mexicana

en el Diario Oficial de la Federación. SEGUNDO.- Para efectos de la entrada en vigor de la presente Norma

Oficial Mexicana, el gasto ecológico se determinará de acuerdo a la norma correspondiente, o el valor que se determine en un estudio particular.

Dada en la Ciudad de México, Distrito Federal, el veintidós de marzo de dos mil dos.- El Presidente del Comité Consultivo Nacional de Normalización del Sector Agua, Cristóbal Jaime Jáquez.- Rúbrica.

5.- APÉNDICE NORMATIVO “A”.

5.1 METODOS PARA DETERMINAR EL VOLUMEN MEDIO ANUAL DE ESCURRIMIENTO NATURAL.

En este Apéndice se describen los métodos para determinar el volumen medio anual de escurrimiento natural. La descripción de los métodos se limita a los conceptos y expresiones básicas.

Las expresiones permiten determinar el escurrimiento natural en los métodos aquí descritos, para cada año del periodo analizado, hidrométrico o climatológico, según sea el caso, y posteriormente se obtiene su promedio.

El volumen medio anual de escurrimiento natural se determina aplicando alguno de los siguientes métodos:

5.1.1 MÉTODO DIRECTO. 5.1.1.1 Registros hidrométricos.

Este método se aplica, si en la cuenca en estudio se cuenta con suficiente información hidrométrica para un periodo mínimo de 20 años, en el caso común de tener un sistema de cuencas interconectadas se debe elaborar un esquema de interconexión de la cuenca hidrológica en estudio con las cuencas vecinas, indicando los nombres de los cauces, dirección del flujo y, en su caso, la ubicación de los embalses naturales y artificiales.

5.1.1.2 esquemas de interconexión de la cuenca "b" en estudio. Donde: H1 Estación hidrométrica ubicada aguas arriba en el cauce principal. H2 Estación hidrométrica ubicada aguas abajo en el cauce principal. EXB Extracciones para los diferentes usos en la cuenca B. V1, V2 Volúmenes aforados en las estaciones hidrométricas H1 y H2,

respectivamente. CP Escurrimiento natural por cuenca propia. El volumen anual de escurrimiento natural de la cuenca se determina

con la siguiente expresión:

VOLUMEN ANUAL DE ESCURRIMIENTO NATURAL DE LA CUENCA (CP)

=

VOLUMEN ANUAL DE ESCURRIMIENTO AFORADO DE LA CUENCA HACIA AGUAS ABAJO (V2)

+

VOLUMEN ANUAL CONCESIONADO DE AGUA SUPERFICIAL (EXB)

-

VOLUMEN ANUAL DE ESCURRIMIENTO AFORADO DESDE LA CUENCA AGUAS ARRIBA (V1)

+ VOLUMEN ANUAL DE EXPORTACIONES

- VOLUMEN ANUAL DE IMPORTACIONES

- VOLUMEN ANUAL DE RETORNOS

Información requerida:

l Nombre y área de la cuenca hidrológica o subcuenca en estudio. l Ubicación de la cuenca hidrológica en cartas hidrográficas, indicando

su localización con respecto a la región o subregión hidrológica y entidad(es) federativa(s) a la(s) que pertenece.

l Nombre de las estaciones hidrométricas y su ubicación sobre el cauce principal.

l Volúmenes de extracción de la cuenca hidrológica en estudio y sus diversos usos.

l Notas aclaratorias necesarias. l Anexo con la información utilizada. En el apéndice informativo “C” se muestra cómo determinar el volumen

medio anual de escurrimiento natural, con el método directo. 5.1.2 MÉTODOS INDIRECTOS. En caso de que en la cuenca en estudio no se cuente con suficiente

información de registros hidrométricos o ésta sea escasa, para determinar el volumen medio anual de escurrimiento natural se aplica el método indirecto denominado: precipitación-escurrimiento.

5.1.2.1 Precipitación-escurrimiento. El volumen medio anual de escurrimiento natural se determina

indirectamente, mediante la siguiente expresión:

VOLUMEN ANUAL DE ESCURRIMIENTO NATURAL DE LA CUENCA

=

PRECIPITACION ANUAL DE LA CUENCA

*

AREA DE LA CUENCA

*

COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO

5.1.2.2 Precipitación anual en la cuenca.

A) Si en la cuenca en estudio se cuenta con suficiente información pluviométrica de cuando menos 20 años, la precipitación anual se determina a partir del análisis de los registros de las estaciones ubicadas dentro y vecinas a la cuenca, mediante el método de Polígonos de Thiessen o Isoyetas.

B) Cuando en la cuenca en estudio no se cuenta con información pluviométrica o ésta sea escasa, la precipitación anual se podrá obtener con apoyo de los planos de Isoyetas Normales Anuales editados por la Comisión.

5.1.2.3 Coeficiente de escurrimiento. El coeficiente de escurrimiento se determina a partir de los siguientes

procedimientos: A) Transferencia de información hidrométrica y climatológica de cuencas

vecinas, hidrológicamente homogéneas.

- En la cuenca vecina se determinan los coeficientes anuales de escurrimiento (Ce), mediante la relación del volumen de escurrimiento anual (Ve), entre el volumen de precipitación anual (Vp) correspondiente.

Ce = Ve / Vp - Con los valores del volumen de precipitación anual y el coeficiente de

escurrimiento anual obtenidos en la cuenca vecina, se establece una correlación gráfica o su ecuación matemática.

- Con apoyo de la ecuación matemática o en la gráfica; y al utilizar los valores del volumen de precipitación anual de la cuenca en estudio, se estiman los correspondientes coeficientes anuales de escurrimiento.

B) En función del tipo y uso de suelo y del volumen de precipitación anual, de la cuenca en estudio.

- A falta de información específica, con apoyo en los servicios del Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática (INEGI) y de visitas de campo, se clasifican los suelos de la cuenca en estudio, en tres diferentes tipos: A (suelos permeables); B (suelos medianamente permeables), y C (suelos casi impermeables), que se especifican en la tabla 1 y al tomar en cuenta el uso actual del suelo, se obtiene el valor del parámetro K (véase Plan Nacional de Obras de Riego para el Desarrollo Rural “Pequeños Almacenamientos”. Secretaría de Recursos Hidráulicos, adaptación del Libro: Small Dams).

TABLA 1 VALORES DE K, EN FUNCION DEL TIPO Y USO DE SUELO

TIPO DE SUELO

CARACTERISTICAS

A Suelos permeables, tales como arenas profundas y loess poco compactos

B Suelos medianamente permeables, tales como arenas de mediana profundidad: loess algo más compactos que los correspondientes a los suelos A; terrenos migajosos

C Suelos casi impermeables, tales como arenas o loess muy delgados sobre una capa impermeable, o bien arcillas

USO DEL SUELO TIPO DE SUELO

A B C

Barbecho, áreas incultas y desnudas Cultivos: En Hilera Legumbres o rotación de pradera Granos pequeños Pastizal: % del suelo cubierto o pastoreo Más del 75% - Poco - Del 50 al 75% - Regular - Menos del 50% - Excesivo - Bosque: Cubierto más del 75% Cubierto del 50 al 75% Cubierto del 25 al 50% Cubierto menos del 25% Zonas urbanas Caminos Pradera permanente

0,26 0,24 0,24 0,24

0,14 0,20 0,24 0,07 0,12 0,17 0,22 0,26 0,27 0,18

0,28 0,27 0,27 0,27

0,20 0,24 0,28 0,16 0,22 0,26 0,28 0,29 0,30 0,24

0,30 0,30 0,30 0,30

0,28 0,30 0,30 0,24 0,26 0,28 0,30 0,32 0,33 0,30

- Si en la cuenca en estudio existen diferentes tipos y usos de suelo, el

valor de K se calcula como la resultante de subdividir la cuenca en zonas homogéneas y obtener el promedio ponderado de todas ellas.

- Una vez obtenido el valor de K, el coeficiente de escurrimiento anual (Ce), se calcula mediante las fórmulas siguientes:

K: PARAMETRO QUE DEPENDE DEL TIPO Y USO DE SUELO

COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO ANUAL (Ce)

Si K resulta menor o igual que 0,15 Ce = K (P-250) / 2000

Si K es mayor que 0,15 Ce = K (P-250) / 2000 + (K-0,15) / 1,5

P= Precipitación anual, en mm.

Rango de validez.- Las fórmulas se considerarán válidas para valores de precipitación anual entre 350 y 2150 mm.

La evapotranspiración está incluida en el coeficiente de escurrimiento. C) En aquellos casos en que se cuente con estudios hidrológicos y se

conozcan los coeficientes de escurrimiento, éstos se podrán usar para el cálculo del escurrimiento.

Información requerida: l Procedimiento de cálculo y metodología utilizados para determinar la

precipitación media anual en la cuenca. l Procedimiento de estimación y consideraciones para determinar el

coeficiente de escurrimiento. l Relación de las estaciones climatológicas utilizadas para determinar los

escurrimientos, indicando sus coordenadas geográficas, así como las entidades federativas a las que pertenecen, poblaciones próximas importantes y cualquier otra información de utilidad que permita hacer más claro el cálculo del volumen anual de escurrimiento natural.

En el caso de que en la cuenca en estudio no se cuente con suficiente información hidrométrica ni pluviométrica o ambas sean escasas, el volumen medio anual de escurrimiento natural se determina indirectamente transfiriendo la información de otras cuencas vecinas de la región, mismas que se consideran homogéneas y que cuentan con suficiente información hidrométrica o pluviométrica.

Además de la información requerida en los puntos A.1.1.1 y A.1.2.1 es necesaria, la siguiente:

l Descripción del método aplicado, así como la justificación de su empleo en esa cuenca, subcuenca o punto específico.

l Relación de las variables significativas de la cuenca, empleadas en el cálculo del coeficiente de escurrimiento.

l Resultados de las pruebas de homogeneidad hidrológica, climatológica y fisiográfica de las cuencas vecinas y/o registros empleados en la transferencia de información.

6.- APENDICE NORMATIVO “B”.

6.1 METODO PARA DETERMINAR LA RECARGA TOTAL MEDIA ANUAL DE LA UNIDAD HIDROGEOLOGICA

En este Apéndice se describen los métodos que deberán aplicarse para determinar la recarga total media anual de la unidad hidrogeológica. La descripción de los métodos se limita a los conceptos y expresiones básicas; su detalle puede consultarse en las referencias bibliográficas de esta Norma Oficial Mexicana.

6.1.1 BALANCE DE AGUAS SUBTERRÁNEAS. La recarga total que recibe un acuífero o unidad hidrogeológica en un

intervalo de tiempo dado, se determina por medio del balance de agua subterránea, que en su forma más simple está representado por la siguiente expresión:

RECARGA TOTAL (SUMA DE ENTRADAS)

= CAMBIO DE ALMACENAMIENTO DE LA UNIDAD HIDROGEOLOGICA

+ DESCARGA TOTAL (SUMA DE SALIDAS)

Para deducir una recarga media representativa, se planteará el balance a un intervalo de tiempo de varios años en que se disponga de los datos básicos para cuantificar sus términos y que incluya tanto años secos como años lluviosos. En su defecto, el balance se planteará para un intervalo mínimo de un año.

6.1.1.2 cambio de almacenamiento de una unidad hidrogeológica. El cambio de almacenamiento en el intervalo de tiempo considerado en

el balance, se determina a partir de la evolución de los niveles del agua subterránea correspondientes al mismo intervalo y de valores representativos del coeficiente de almacenamiento del acuífero. El valor de este coeficiente se determina a partir de pruebas de bombeo y/o con base en consideraciones relativas al tipo y litología del acuífero en estudio.

6.1.1.3 Descarga total. La descarga total de una unidad hidrogeológica en el intervalo de

tiempo considerado en el balance, se calcula como la suma de los volúmenes descargados en forma natural y de los extraídos de la misma por medio de captaciones, durante el mismo intervalo.

6.1.1.4 Descarga natural. Para determinar la descarga natural a través de los vertedores más

comunes de un acuífero, se utilizará dependiendo del caso, alguno de los métodos indicados a continuación:

6.1.1.5 Caudal base. La descarga de una unidad hidrogeológica a una corriente superficial,

por convención denominada “Caudal Base”, se determina a partir de los datos registrados en estaciones hidrométricas instaladas sobre el cauce de la corriente, mediante el análisis de hidrogramas para diferenciar el caudal base. Si se dispone de varias estaciones hidrométricas, el método mencionado se aplicará a los tramos comprendidos entre ellas, para conocer la distribución de esta descarga a lo largo del cauce. Las mediciones para determinar el caudal deberán realizarse a lo largo de los periodos de estiaje.

6.1.1.6 Manantiales. La descarga de una unidad hidrogeológica a través de un manantial se

determina integrando el área bajo el hidrograma, esto es, multiplicando el intervalo de balance por el gasto medio correspondiente. El hidrograma se trazará con base en aforos realizados con frecuencia suficiente para conocer las variaciones estaciónales y anuales del gasto. En todo caso, mediante consideraciones topográficas, hidrogeológicas, hidrodinámicas e hidrogeoquímicas, deberá verificarse que el manantial en cuestión es alimentado por una unidad hidrogeológica que se está evaluando.

6.1.1.7Evapotranspiración. La descarga de una unidad hidrogeológica a la atmósfera puede tener

lugar por evaporación directa de agua freática somera y por la transpiración de la flora.

La descarga de agua subterránea por evaporación directa se estima multiplicando el área donde tiene lugar el fenómeno por una lámina de agua equivalente a una fracción de la evaporación potencial medida en las estaciones climatológicas. El valor de esa fracción varía entre un máximo de uno, cuando el nivel freático aflora, y cero cuando éste se halla a profundidades mayores que la altura de la faja capilar de los materiales predominantes entre la superficie del terreno y el nivel freático; a falta de información, se supondrá que el valor de la fracción varía entre valores extremos linealmente según la profundidad de dicho nivel.

La descarga de agua subterránea por evapotranspiración depende de varios factores climáticos, hidrogeológicos y fisiológicos (tipo y densidad de vegetación), que por su amplia variación en el espacio y en el tiempo no son controlables a la escala de una cuenca o de un acuífero. Ante esta dificultad, la magnitud de este componente de descarga no se estimará por separado y su valor quedará implícito en el resultado del balance, lo cual se traducirá en una estimación conservadora de la recarga y de la disponibilidad de agua subterránea.

6.1.1.8Flujo subterráneo La descarga subterránea del acuífero se determina aplicando la Ley de

Darcy a las secciones de salida definidas en la configuración de los niveles del agua subterránea, considerando las variaciones de ésta a lo largo del intervalo de tiempo usado en el balance.

6.1.2 EXTRACCIÓN.

La extracción de agua subterránea en los intervalos de tiempo considerados en el balance se determina a partir de las lecturas registradas en los medidores instalados en las descargas de los pozos o, a falta de ellos, con base en los métodos indirectos -caudal y tiempo de bombeo, consumo de energía eléctrica, población servida y dotación, índices de consumo, superficies y láminas de riego- que sean aplicables según el uso del agua.

6.1.3 RECARGA TOTAL MEDIA ANUAL. La recarga total media anual se obtendrá dividiendo la recarga total

deducida del balance, entre el número de años del intervalo de tiempo utilizado para plantearlo.

6.1.4 INFORMACIÓN REQUERIDA. l Plano base de la unidad hidrogeológica (planta y cortes) l Descripción geológica, hidrológica e hidrogeológica l Datos climatológicos l Censo de captaciones de agua subterránea l Cortes litológicos de pozos l Investigación geofísica l Cotas de brocal de los pozos de observación l Datos del comportamiento de los niveles del agua subterránea a través

del tiempo l Características hidráulicas de las unidades hidrogeológicas l Registro hidrométrico de extracciones y descargas naturales de agua

subterránea 7.- APENDICE INFORMATIVO “C”. EJEMPLO PARA DETERMINAR MEDIANTE EL METODO DIRECTO EL

VOLUMEN ANUAL DE ESCURRIMIENTO NATURAL Utilizando la información hidrométrica, correspondiente al periodo 1960-

1992, se calcula el volumen anual de escurrimiento natural en la cuenca del Río Bravo, en el tramo comprendido entre la presa La Amistad y la estación Vado San Antonio.

ESQUEMA DE LA CUENCA DEL RIO BRAVO EN EL TRAMO COMPRENDIDO ENTRE LA PRESA LA AMISTAD Y LA ESTACION VADO SAN ANTONIO

Donde: H1; V1 Estación y Volumen aforado aguas abajo de la presa La Amistad,

en millones de metros cúbicos (Mm3). H2; V2 Estación y Volumen aforado en el Vado San Antonio, en Mm3. CP Volumen medio anual de escurrimiento natural, en Mm3. INFORMACION HIDROMETRICA (PERIODO 1960-1992)

AÑO V2 V1 EXTRACCION EXPORTACION IMPORTA- RETORNOS ESC.

MEXICO USA C. MAVERICK CIONES C. MAVERICK

NATURAL

1960 2765,38 2506,23 24,59 154,62 1173,31 0,00 1068,79 542,88

1961 3054,15 2217,59 13,62 154,97 1267,30 0,00 1146,71 1125,73

1962 1813,35 1748,80 20,92 156,89 1203,12 0,00 1041,24 404,23

1963 1572,84 1543,65 16,87 157,24 1189,53 0,00 1036,34 356,49

1964 4025,36 2894,45 18,90 154,36 1131,22 0,00 966,42 1468,99

1965 2156,13 1886,88 16,59 178,40 1210,05 0,00 1081,32 592,96

1966 3023,69 2863,42 10,88 174,53 1200,41 0,00 1090,57 455,53

1967 1939,86 1822,68 23,57 173,69 1178,53 0,00 1012,30 480,68

1968 1451,09 1280,21 17,87 203,06 1170,45 0,00 1054,28 507,98

1969 1282,94 901,44 19,31 203,03 992,38 0,00 839,64 756,57

1970 1591,99 1317,28 9,62 178,07 871,64 0,00 715,88 618,16

1971 2487,15 1478,35 15,98 189,09 851,17 0,00 657,34 1407,71

1972 1105,73 514,10 17,62 190,18 565,72 0,00 405,83 959,32

1973 1990,41 1359,44 15,18 188,16 936,54 0,00 791,06 979,78

1974 4731,40 4390,92 24,62 188,89 1136,24 0,00 953,26 736,97

1975 3459,80 2315,25 23,61 188,87 1185,91 0,00 1021,45 1522,49

1976 4259,15 2345,97 27,55 188,19 1099,54 0,00 972,38 2256,08

1977 2671,32 2019,21 19,95 186,77 974,69 0,00 795,66 1037,86

1978 3291,25 2744,79 22,55 183,00 1251,67 0,00 1076,78 926,90

1979 3317,79 2631,83 19,27 189,89 1251,61 0,00 1081,31 1065,42

1980 3032,83 2435,96 24,28 184,01 1337,17 0,00 1135,74 1006,59

1981 3275,51 2303,47 42,04 191,59 1328,62 0,00 1180,89 1353,40

1982 2704,21 2399,79 36,31 193,92 1308,36 0,00 1120,30 722,71

1983 2027,33 1659,84 34,51 185,71 1240,86 0,00 1073,03 755,54

1984 2294,23 2086,91 44,92 188,61 1075,50 0,00 940,13 576,21

1985 1885,62 1505,49 59,83 183,83 1205,78 0,00 1109,10 720,48

1986 3659,09 2944,38 37,52 183,98 1156,80 0,00 1093,51 999,50

1987 4015,22 2383,62 37,37 175,67 1238,92 0,00 1120,47 1963,08

1988 2779,26 2236,36 37,37 175,67 1207,68 0,00 1043,08 920,54

1989 2425,77 2225,95 57,83 186,24 1237,40 0,00 1055,86 625,45

1990 4435,22 3579,38 56,17 186,82 1316,49 0,00 1219,70 1195,63

1991 4235,55 3759,04 58,07 187,24 1133,28 0,00 1202,88 652,23

1992 4358,91 3248,82 120,73 185,95 1208,88 0,00 1098,66 1526,99

MEDIA 2821,80 2228,83 31,09 181,55 1146,57 0,00 1006,12 946,09

Nota.- Volúmenes en millones de metros cúbicos Cálculo del volumen anual de escurrimiento natural para el año de

1960: Sustituyendo los volúmenes en la fórmula: CP = V2 + Extracciones - V1 + Exportaciones - Importaciones -

Retornos

VOLUMEN ANUAL DE ESCURRIMIENTO NATURAL DE LA CUENCA (Cp)

=

VOLUMEN ANUAL DE ESCURRIMIENTO AFORADO DE LA CUENCA HACIAAGUAS ABAJO (V2 )

+

VOLUMEN ANUAL CONCESIONADO DE AGUA SUPERFICIAL (EXB)

-

VOLUMEN ANUAL DE ESCURRIMIENTO AFORADO DESDE LA CUENCA AGUAS ARRIBA (V1)

+ VOLUMEN ANUAL DE EXPORTACIONES

- VOLUMEN ANUAL DE IMPORTACIONES

- VOLUMEN ANUAL DE RETORNOS

CP = 2, 765.38 + 179.21 - 2,506.23 + 1,173.31 – 0 – 1,068.79 = 542.88

Mm3 VOLUMEN MEDIO ANUAL DE ESCURRIMIENTO NATURAL: El cálculo del Volumen Medio Anual de Escurrimiento Natural se

obtiene con el promedio de los Volúmenes Anuales de Escurrimiento Natural:

CP = (542.88 + 1,125.73 + 404.23 +. . . . . . + 1,195.63 + 652.23 + 1,526.99) / 33 = 31,221.08 / 33 =

Volumen Medio Anual de Escurrimiento Natural (CP) = 946.09 Mm3 8.- APENDICE INFORMATIVO “D”. EJEMPLO PARA DETERMINAR EL ESCURRIMIENTO MEDIO ANUAL

NATURAL POR EL METODO DEL COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO Estaciones con influencia en la cuenca del río Tequisistlán, Oax. (Mm)

Año San Carlos Yautepec

Ecatepec Boquilla No. 1 Tequisistlán

1971

1972

1973

1974

1975

1976

1977

1978

1979

1980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

924.1

329.2

726.7

425.6

590.5

243.7

343.4

728.5

504.3

467.5

820.7

466.0

526.3

621.0

533.9

425.7

421.5

570.5

817.5

471.9

321.0

584.5

1155.7

890.5

1447.5

978.5

988.3

833.0

565.5

995.2

1400.4

818.5

1380.5

873.0

872.0

1325.5

792.1

1192.7

798.3

1150.5

1094.5

350.0

1121.5

1022.5

452.3

161.2

486.6

500.0

374.4

242.3

348.6

592.3

717.6

538.8

836.2

499.2

472.3

588.0

662.3

665.4

441.8

816.7

615.5

650.1

506.0

709.2

697.9

615.0

772.7

746.9

463.8

334.7

368.5

643.0

735.4

365.5

923.6

361.4

540.7

678.2

376.0

440.7

373.6

679.2

616.8

407.7

630.0

492.9

Promedio 539.3 1002.1 539.9 557.5

Cálculo de la precipitación anual (P) en la cuenca del río Tequisistlán, Oax. (Mm)

Año San Carlos Yautepec

Ecatepec PA 61%

Boquilla No. 1

Tequisistlán PA 23%

Precipitación anual en

PA 10.3% PA 5.7% la cuenca (P)

1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992

95.2 33.9 74.9 43.8 60.8 25.1 35.4 75.0 51.9 48.2 84.5 48.0 54.2 64.0 55.0 43.8 43.4 58.8 84.2 48.6 33.1 60.2

705.0 543.2 883.0 596.9 602.9 508.1 345.0 607.1 854.2 499.3 842.1 532.5 531.9 808.6 483.2 727.5 487.0 701.8 667.6 213.5 684.1 623.7

25.8 9.2

27.7 28.5 21.3 13.8 19.9 33.8 40.9 30.7 47.7 28.5 26.9 33.5 37.8 37.9 25.2 46.6 35.1 37.1 28.8 40.4

160.5 141.5 177.7 171.8 106.7 77.0 84.8 147.9 169.1 84.1 212.4 83.1 124.4 156.0 86.5 101.4 85.9 156.2 141.9 93.8 144.9 113.4

986.5 727.8 1163.3 841.0 791.7 624.0 485.0 863.8 1116.2 662.2 1186.7 692.1 737.4 1062.0 662.4 910.7 641.5 963.3 928.8 392.9 890.9 837.7

Promedio 55.5 611.3 30.8 128.2 825.8

PA = Porcentaje de área de influencia (THIESSEN) METODO DEL COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO

VOLUMENES ANUALES CUENCA RIO TEQUISISTLAN, OAX.

Año P (mm)

Ce anual

Volumen Anual de Escurrimiento Natural (Mm3)

1971 986.5 0.159 346.53

1972 727.8 0.126 203.57

1973 1163.3 0.181 465.52

1974 841.0 0.141 261.57

1975 791.7 0.134 235.44

1976 624.0 0.113 156.62

1977 485.0 0.096 103.08

1978 863.8 0.143 274.11

1979 1116.2 0.175 432.13

1980 662.2 0.118 173.20

1981 1186.7 0.184 482.57

1982 692.1 0.122 186.75

1983 737.4 0.128 208.21

1984 1062.0 0.168 395.23

1985 662.4 0.118 173.29

1986 910.7 0.149 300.80

1987 641.5 0.116 164.12

1988 963.3 0.156 332.19

1989 928.8 0.152 311.43

1990 392.9 0.085 73.50

1991 890.9 0.147 289.38

1992 837.7 0.140 259.78

PROM 825.8 0.139 264.96

K = 0.25 Como K > 0.15, se emplea la ecuación:

Volumen Medio Anual de Escurrimiento Natural = P * At * Ce = 0.8258x2213x0.139

Por lo tanto el volumen medio anual natural = 264.96 Mm3 P = Precipitación anual Ce = Coeficiente de escurrimiento anual At = Área total de la subcuenca = 2213 km2 K = Parámetro que depende del tipo, uso y cubierta del suelo

9.-CÁLCULO DE LOS CAUDALES DE AVENIDA. El presente trabajo pretende obtener el cálculo de los caudales de avenida, es decir el hidrograma de diseño en una cuenca hidrológica que desemboca en el Río Irati, situada en el término municipal de Longuida a la altura de Itoiz, a partir de los datos de precipitaciones recogidos en la estación meteorológica de Pamplona. De los datos de precipitaciones máximas anuales de cuarenta años obtenemos con Gumbel las precipitaciones en 24 horas para periodos de retorno determinados ( 2, 5, 10, etc... ). Con estos datos se obtiene un histograma de precipitación (construido a partir de curvas IDF ), y quitándole a este las perdidas debidas a evaporación, infiltración, etc...., obtenemos el histograma de precipitación efectiva. Después y mediante la técnica del diagrama unitario, se estima el hidrograma de escorrentía directa que expresa el agua que circula por la cuenca. Y finalmente se aplica la convolución al histograma de precipitación efectiva para conocer el agua de escorrentía de la cuenca. Con el objetivo de presentar un trabajo sobre hidrología superficial en una cuenca dentro del a comunidad foral de Navarra, tal y como se pedía en la asignatura de Hidrología de 5º de I. Agrónomo, se ha realizado el cálculo de los caudales de diseño de la cuenca situada en el término municipal de Longuida Para eso se han realizado los siguientes pasos: Obtención de las precipitaciones en 24 horas de los periodos de retorno Construcción de las curvas IDF para los distintos periodos de retorno, utilizando el método de los bloques alternos Determinación del histograma de precipitación para los diferentes periodos de retorno Estimación de las pérdidas que se producen en la cuenca por el método de SCS. Cálculo del histograma de precipitación efectiva Estimación del hidrograma unitario utilizando distintos métodos, SCS, USBR y Témez Aplicación de la evolución al histograma de precipitación efectiva La finalidad de este estudio es el cálculo de los caudales de escorrentía directa de una cuenca, partiendo de datos de precipitación teniendo en cuenta las características de la propia cuenca..

El uso de cálculos hidrometeorológicos para el cálculo de avenidas es el procedimiento más empleado en la evaluación de crecidas de diseño. Son métodos que simulan el proceso lluvia - escorrentía y permiten obtener la crecida para un periodo de retorno determinado, como las generadas por la avenida máxima probable. Todos estos métodos utilizan como dato de partida la lluvia sobre la cuenca: La cantidad de lluvia, su duración, y su distribución temporal dentro de la misma. 10.-LOCALIZACIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LA CUENCA. Localización La cuenca está situada en el término municipal de Longuida, y pertenece a una de las cauces de agua que desemboca en el Río Iratí a la altura de Itoiz , unos kilómetros más debajo de la desembocadura del Río Urrobi en el Iratí, en la merindad de Sangüesa. A la altura del kilómetro 28 de la comarcal NA - 172.

Características de la cuenca Geología.- Terciario Paleógeno Eoceno Medio Luteciense Superior. Terciario Paleógeno Eoceno Medio Luteciense Inferior. Terciario Paleógeno Eoceno Medio Biarritziense. Flysch margoso. Flysch. Margo calizas. Calizas grises y Calizas brechoides. Usos del suelo.- Confieras. Monte bajo y matorral. Parámetros de la cuenca.- Área: 1.7 Km2. Perímetro: 6.65 Km. Longitud del cauce principal: 1.9 Km. Altura máxima: 660 m. Altura mínima: 520 m. Pendiente del cauce: 0.08421. Datos climáticos.- Estación meteorológica de Pamplona. Longitud.- 611358.38 m. Latitud.- 4736122 m. Altitud.- 461 m.

El mapa topográfico y el mapa de cultivos de la cuenca se adjuntan en el Anexo 0. El paisaje vegetal de la cuenca está formado por ejemplares de robles peludos y extensos pinares de pino al bar acompañados de boj. En los cortados rocosos con menos suelos aparece el carrascal y especies termofilas como el madroño. Bordeando el cauce pedregoso se desarrollan las mimbreras de Salix purpurea, Salix triandra, y S. Elaeagnos. También podemos encontrar chopos, avellanos y algun olmo de montaña. En las proximidades del punto de salida de la cuenca domina los carrascakles, quejigales y tomillares. 11.-ESTUDIO FÍSICO DE LA CUENCA

Parámetros de la cuenca P= 6.75 m R= 0.735 m P'= 4.62m Ic =1.46 Factor de forma.- = =0.295 Coeficiente de forma.- Kf == 0.96 / 1.9 = 0.505 Radio de elongación.- = 0.613 Curva hipsométrica.-

Curvas de nivel Área ( m2) % S Curva

600 - 650 1056250 62.13 100

650 - 700 593750 34.92 37.86

700 - 750 37500 2.205 2.94

750 - 800 12500 0.735 0.735

total 1700000 100

Altura media de la cuenca-. Hm = 645.77 m 12.- MÉTODOS Y MODELOS UTILIZADOS. Obtención de las precipitaciones y periodos de retorno La estimación de la lluvia con un determinado periodo de retorno se realiza a partir de los valores de lluvia diarias, entre otras cosas porque el número de estaciones que realizan medidas diarias tienen mayor densidad. La designación de los periodos de retorno a las lluvias se hace mediante cálculos estadísticos, y el modelo que utilicemos y la forma de estimar sus parámetros serán determinantes a la hora de obtener los resultados.

Los calculos se han realizado con los datos de caudales máximos anuales instantáneos obtenidos de la estación meteorológica de Pamplona, a los cuales ha sido necesario aplicar una serie de métodos estadísticos para el cálculo de los caudales de avenida. En nuestro caso hemos aplicado el método de Gumbel y el método logarítmico de Pearson III, a los que se les ha aplicado una ajuste para ver cual de ellos era el que mejor representaba los datos climáticos.

Método de Gumbel La distribución Gumbel se utiliza para el cálculo de valores extremos de variables meteorológicas (entre ellas precipitaciones y caudales máximos) y es uno de los métodos más empleados para el estudio de las precipitaciones máximas en 24 horas. El "valor máximo" que se quiere determinar para un determinado período de retorno se determina por medio de la expresión: Xt = ms + Kt*S.

Donde: - Xt .- Valor máximo (caudal o precipitación) para un periodo de retorno. - ms .- Media de la muestra. - Kt.- Factor de frecuencia. - S.- Desviación típica de la muestra. El valor de la variable Kt se estima a partir del conocimiento del período

de retorno en años y del número de años disponibles en la serie. K = (Yt -my)/Sy. - Yt : variable de Gumbel para el período de retorno T, se determina a

partir del valor del período de retorno. Yt = -ln ln (). Método logarítmico de Pearson Evalúa el caudal para una frecuencia mediante la fórmula . SlogQ es la desviación típica de log Q. K coeficiente función de g y T. g coeficiente de asimetría, g = M3 / s3 . El valor de Qt se obtiene haciendo el antilogaritmo de log Qt.

13.-DETERMINACIÓN DEL HISTOGRAMA DE PRECIPITACIÓN PARA LOS PERIODOS DE RETORNO. En segundo lugar hemos calculado el histograma de diseño a partir de los datos anteriores. Para esto se construyen las curvas de intensidad duración frecuencia (IDF) asociadas a los periodos de retorno antes considerados. Estas curvas IDF nos dan una idea de la intensidad media máxima para un periodo de retorno determinado que se puede esperar de una duración de lluvia. Para calcular estas IDF se aplicó en método de Témez (1978):

(It / Id )= ( Il /Id )(28^0.1- t^0.1) / (28^0.1-1), donde - It es la intensidad media máxima en mm / h - Id es la intensidad media diaria de precipitación mm / h - Pd es la precipitación diaria en mm - Il es la intensidad horaria de precipitación mm/ h - T es la duración en horas del intervalo al que se refiere la intensidad - Il / Id es un parámetro que depende de la zona de estudio

Así se obtienen las curvas IDF sin tener datos de precipitación en intervalos menores de un día. Para la obtención de los histogramas a partir de las curvas IDF uno de los métodos más utilizados, si no existen datos pluviométricos en intervalos menores de un día, es el método de los bloques alternados. Este método asocia una intensidad de lluvia máxima a un intervalo de tiempo determinado mediante la fórmula : Ii = Ii*�t-�Ij . Utilizando los datos de intensidad de las curvas IDF para cada periodo de retorno correspondiente. Tras la obtención de los bloques se determinan los yetogramas de diseño, en estos se colocan las intensidades de lluvia según una distribución más o menos normal, es decir, colocando la intensidad máxima en la parte central y alternando el resto de los valores a un lado y a otro de este. Cálculo del histograma de precipitación efectiva. Hasta ahora hemos tenido en cuenta todo el agua llega a la cuenca, pero necesitamos saber todo el agua que no va a llegar al curso de agua, es decir la que se “pierde” debido a la infiltración, evaporación, interceptación por parte de las plantas, ... . Para determinar estas pérdidas vamos a utilizar el método del SCS. Con este método se estima la precipitación efectiva ( Pe=P - Ia - Fa ) a partir de la precipitación total y un parámetro CN. CN es el número de curva es un parámetro que influye en la escorrentía de la cuenca y depende del tipo hidrológico del suelo, del uso y manejo del terreno, de la condición superficial del suelo y de la condición de humedad antecedente. Con todos estos datos obtenemos el histograma de precipitación efectiva.

Cálculo de los hidrogramas. Con estos datos de precipitación efectiva se calcula el hidrograma unitario, que expresa la circulación del agua por la cuenca. Hemos utilizado varios métodos para el cálculo de este hidrograma:

Hidrograma adimensional del SCS, Hidrograma triangular de Témez, Hidrograma triangular del SCS ( USBR ).

Hay que realizar al menos dos métodos para poder contrastar los resultados. Además calcularemos el caudal punta mediante el método racional para poder compararlo con los obtenidos en los métodos anteriores. Hidrograma adimensional SCS Es un hidrograma unitario sintético en el que expresamos el caudal dividido entre el caudal punta generado en la cuenca de estudio ( ), en función del tiempo entre el tiempo al pico (). Se trata de calcular el valor del tiempo al pico y el caudal punta de la cuenca y buscar los valores de caudal y tiempo basándonos en los valores del hidrograma adimensional SCS.

Estimación del caudal punta.- . Estimación del tiempo al pico.- Tp= , así que tendremos que calcular el

tiempo de retraso, para el cual existen dos métodos: El método del número de curva.- , donde Tl .- Es el tiempo de desfase de la punta ( s ). L.- Longitud del cauce principal ( m). I.- Pendiente media de la cuenca.

CN.- Número de curva de la cuenca que se obtiene de las tablas en función de El tipo hidrológico del suelo, el uso del suelo y condición de la cubierta vegetal, la condición hidrológica, y las condiciones de humedad antecedentes ( CHA). Método de Velocidad.- Que estima el tiempo de concentración total de la cuenca en función de la suma de los tiempos de propagación a lo largo de los diferentes tramos en los que se divide el cauce principal. Hidrograma triangular USBR

Calcula el tiempo al pico mediante la formula: . Y el tiempo de concentración se calcula con la fórmula de Kirprich o

fórmula de California Tc.- Tiempo de concentración ( h ). L.- Longitud del cauce principal ( km ). Pendiente media del cauce principal. A.- superficie de la cuenca ( km2 ). E.- volumen de escorrentia directa. Tb.- Tiempo base ( h ). 5.4.3.- Hidrograma triangular de Témez También lo definimos con el caudal punta y el tiempo punta. Las

fórmulas para los tiempos necesarios son: Tiempo de concentración.- . Tiempo de desfase.- . Tiempo al pico.- . Tiempo base.- .

Caudal punta.- . 5.4.4.- Método racional

Con este método podemos estructurar la influencia de los factores que condicionan el proceso de cálculo de los caudales de crecida. Los parámetros que utiliza tienen sentido físico, lo que facilita los cálculos. La fórmula para el caudal máximo es la siguiente: . Cálculo del hidrograma de escorrentía directa. El caudal del hidrograma está constituido por cuatro elementos: La escorrentía superficial, el caudal base, el flujo, y la lluvia sobre el propio cauce tal y como podemos ver en el dibujo. El flujo es el agua de lluvia que aparece en el cauce después de infiltrar Este flujo junto con los valores de la lluvia sobre el propio cauce son muy pequeños y se deprecian en el análisis del hidrograma. El caudal base, agua que procede del acuífero después de haberlo alimentado por percolación tiene menos interés que la escorrentía superficial y se suele evaluar simplificadamente. Así que aplicamos la convolución al histograma que habíamos obtenido de precipitación efectiva, con lo que se representa la escorrentía total de la cuenca en los distintos periodos de retorno. Resultados Obtención de las precipitaciones y periodos de retorno La serie obtenida consta de 40 datos (comprendidos entre 1961 y 2001 ambos inclusive) de precipitación máxima en 24 horas. La media de la serie es 52.0875 mm. y la desviación 19.312 mm. Los caudales máximos anuales asociados a los diferentes periodos de retorno, obtenidos con el método Gumbel y el método de LPIII, se resumen en las siguientes tablas:

GUMBEL

T (años) Xt ( m3/s)

2 49,0907328

5 68,2691084

10 80,9668618

25 97,010507

50 108,912599

100 120,726809

200 132,49791

500 148,027643

L.P.III

T (años) Xt ( m3/s)

2 24,39796509

5 39,27950377

10 49,03433833

25 60,11723946

50 71,36285482

100 88,62626025

200 101,1971975

500 120,1756232

Tras realizar el ajuste vemos que el método con el que obtenemos los valores más parecidos a los valores de precipitación de nuestra serie, es el método de LPII. Así que estos son los datos que deberíamos haber utilizado para realizar el resto de los cálculos del trabajo. Hay que señalar que los datos que hemos utilizado para realizar el trabajo no son los obtenidos con LPII. El trabajo está realizado con los datos de Gumbel porque esta aproximación estadística fue la que inicialmente dio mejores resultados, pero más tarde comprobamos que los cálculos del ajuste estaban mal realizados y el que realmente se aproximaba más a nuestra cuenca era LPII. No hemos cambiado los datos de partida porque no nos dimos cuenta de que eran incorrectos hasta tener muy avanzados los cálculos. Las tablas y pasos intermedios para llegar a estos resultados, así como el ajuste estadístico utilizado se adjuntan en el Anexo 1 “ Cálculos estadísticos”. Determinación del histograma de precipitación para los periodos de retorno. Con los datos del caudal máximo diario instantáneo, y aplicando el método de Témez (aplicamos este método ya que no existen datos de la duración de la precipitación dada), se obtienen para los distintos periodos de retorno las curvas de intensidad duración frecuencia IDF y los histogramas. Las curvas IDF obtenidas, los cálculos de los histogramas, y los resultados obtenidos se adjuntan en el Anexo 2 “Histogramas”. Anexo 3 “Curvas IDF”. Cálculo del histograma de precipitación efectiva. Estos histogramas son importantes porque nos dicen la cantidad de lluvia que no se va a transformar en escorrentía directa. Nos permite obtener el valor del coeficiente de escorrentía (C), el cual utilizaremos luego para calcular el caudal punta del método racional. Estos histogramas también son necesarios para calcular el resto de los hidrogramas.

Las tablas y gráficos de los histogramas de precipitación efectiva se adjuntan en el anexo 4 “precipitación efectiva”. 14.-CÁLCULO DE LOS HIDROGRAMAS. Hidrograma SCS

Tp (horas)

Qp (m3/s)

0.187 1.891

Los cálculos del hidrograma SCS así como la gráfica obtenida se adjuntan en el anexo 5 “hidrogramas”. El número de curva de nuestra cuenca es 70, es una cuenca con un tipo hidrológico de suelo C según el mapa geológico del suelo. El uso del suelo es principalmente de bosque con las especies descritas en apartado 3. La condición hidrológica es buena, y la humedad antecedente es CHAII. Si

utilizamos todos estos datos en la tablas del calculo del número de curva nos da el valor anterior. Hidrograma Triangular de Témez

Tp (horas)

Qp (m3/s)

0.205 1.145

Los cálculos del hidrograma triangular de Témez y la gráfica correspondiente se adjuntan en el Anexo 5 “hidrogramas”. Hidrograma triangular USBR

Tp (horas)

Qp (m3/s)

0.218 1.621

Los cálculos del hidrograma triangular USBR así como la gráfica obtenida se adjuntan en el Anexo 5 “hidrogramas”. Método racional Se obtiene un caudal punta para cada periodo de retorno:

T (años)

Q punta (m3/s)

2 1,3187

5 1,4247

10 1,4665

25 1,5031

50 1,5230

100 1,5387

200 1,5515

500 1,5651

Evoluciones. Finalmente se aplica la evolución al histograma de precipitación efectiva obteniendo una serie de curvas representadas en el Anexo 6 “convolución”, de la que adjuntamos un ejemplo de cada método para el periodo de retorno de 50 años

Conclusiones Al observar los caudales de diseño obtenidos con los distintos métodos, elegiremos para cada periodo de retorno el mayor caudal, es decir nos pondremos en la posición más desfavorable. Así que nuestro caudal de diseño será para el periodo de retorno de 50 años 2.461 m3/ seg, para 100 años 4.43 m3/s, y para 500 años 9.080 m3/s.

P. de retorno SCS USBR Témez

50 2.4 2.461 2.212

100 4.43 3.918 3.345

500 9.080 7.140 6.223

Como puede observarse en la tabla, para periodos de retorno pequeños, apenas existe diferencia entre los caudales de diseño obtenidos por cada método. Según aumenta el periodo de retorno aumentan las diferencias entre ellos siendo el hidrograma SCS el que mayores diferencias presenta en los caudales para los distintos periodos de retorno. Métodos y materiales. El estudio que comprende a las obras de control de avenidas y rompe picos, se hace necesario realizar previamente un análisis de las avenidas, sus particularidades y tipos además características de las avenidas incluyendo sus agravantes para su formación así como sus coeficientes de escorrentía daños causados por las avenidas. Las cuales estan en relación directa a las características fisiográficas de la región El control de los caudales de los ríos mediante obras de infraestructura, independientemente de sus grandes beneficios, afecta adversamente a los ecosistemas fluviales. Esto ha ocasionado que se incluya en la legislación la obligación de mantener caudales mínimos para la conservación física, hidráulica y ecológica de las corrientes mediante cortinas de control de avenidas y rompepicos. Establecer el caudal ecológico del río, es complejo, desde el punto de vista físico, técnico, político y social se deben realizar negociaciones que permitan llegar a acuerdos con la finalidad de restaurar parcialmente el ambiente ecológico del delta del río en su desembocadura. Cuando ocurre una avenida en el cauce de una corriente sin obstáculos, se considera un suceso natural el cual ningún individuo o grupo asume ninguna responsabilidad. Sin embargo, cuando se colocan obstáculos en el cauce, es responsabilidad de los promotores, que los riesgos a los que están sujetos los

intereses situados aguas abajo no aumenten apreciablemente, o responder por los daños que pudieran producirse por la operación o falla de dichas estructuras. Resultados Para llegar a buen término y obtener resultados en este estudio de las obras de control de avenidas y rompe picos, se realizo las siguientes etapas con el objetivo de diseñar una obra sustentable que garantice restablecer el ambiente ecológico aguas abajo del río. En torrentes, las corrientes pequeñas difícilmente alcanzan a formar un vaso de almacenamiento y crecen rápidamente durante avenidas, en este caso, las presas rompepicos sirven para sólo cortar el pico de la avenida y así aprovechar el agua. Se considero las siguientes etapas: 1.- Antecedentes de la utilización de cortinas de control de avenidas y rompe picos. 2.- Características y descripción de los materiales empleados en este tipo cortinas. 3.- Investigación sobre el empleo de este tipo de cortinas. 4.- Características en el diseño de cortinas tipo control de avenidas y rompe picos para la construcción de cortinas de contrafuerte. 5.- Descripción para la construcción de cortinas de este tipo tomando en consideración los esfuerzos que actúan. 6.- Obras auxiliares requeridas en cortinas de control de avenidas y rompe picos. 7.- Consideraciones para la estabilidad al deslizamiento, al volteo de cortinas de control de avenidas y rompe picos. Impacto El estudio de este proyecto tiene como objetivo dejar un legado en primer, a los estudiantes como herramienta de aprendizaje, con la finalidad de aplicar este tipo de obras de control de avenidas y rompe picos en campo para lo cual se realizo un informe consultando publicaciones referentes a este tema e indicando la importancia de estas obra como un uso para restablecer el ambiente ecológico en las cuencas hidrológicas, mencionando también sus obras auxiliares. La descripción de las recomendaciones en el diseño de sus elementos que hagan la funcionalidad de las obras incluyendo un análisis de estabilidad, así también se realizo una sistematización de la información de este estudio para tomar medidas preventivas y que con la creatividad de los alumnos enriquecer y reforzar los conocimientos en esta área de las obras hidráulica Referencias

http://sitna.cfnavarra.es http://hispaagua.cedex.es J. Ferrer. Recomendaciones para el cálculo

hidrometereológico de avenidas. V.T. Chow. Hidrología aplicada ( Mc Graw Hill).