1. Ciencia

XXIII C ON G R E S O N A C I O N A L
AMH
DE
H I D R Á U LI C A
PUERTO VALLARTA, JALISCO, MÉXICO, OCTUBRE 2014
AMH
DELIMITACIÓN DE ZONAS INUNDABLES EN LA CIUDAD DE CHAMPOTÓN,
CAMPECHE
Ramírez Vargas Débora Libertad, Vega Serratos Beatriz Edith, Posada Vanegas Gregorio,
Martínez Reyes Areli Assenet, Kuc Castilla Ángel Gabriel y Canul Turriza Román Alejandro
Instituto de Ecología, Pesquerías y Oceanografía del Golfo de México, Universidad Autónoma de Campeche.
Av. Agustín Melgar S/N, Col. Buenavista, San Francisco de Campeche, Campeche, México. C.P. 24039
[email protected], [email protected], [email protected], [email protected],
[email protected], [email protected]
Introducción
Área de estudio
Las inundaciones en ciudades plantean un grave desafío para
el desarrollo y la vida de sus habitantes, en particular los
residentes de pueblos y ciudades en expansión en países en
desarrollo. (K Jha, Bloch, & Lamon, 2012).
Champotón se encuentra localizado en la zona centro del
estado de Campeche, entre los meridianos 89° 32' y 91° 08" de
longitud oeste, y entre los 17° 49° y 19° 41° de latitud norte
de Greenwich, limita al norte con los municipios de Campeche
y Hopelchén, al sur con el municipio de Escárcega, al este con
el municipio de Calakmul y al oeste con el municipio de
Carmen y el Golfo de México, con una extensión territorial de
6,088.28 km², lo que representa el 10.7% del total del estado
(Ilustración 1). (INAFED, 2010).
A nivel mundial, este fenómeno ha sido más frecuente en las
últimas dos décadas. En la base de datos de la EM-DAT (The
International Disaster Database) se tiene un registro de 2,872
desastres naturales en donde dos de cada cinco son
inundaciones (Gráfica 1), y afectan aproximadamente a 2,480
millones de personas que representan a más de la mitad de
todos los afectados por otros desastres naturales. (CRED,
2013).
La ciudad de Champotón se encuentra sobre las márgenes del
río Champotón que desemboca al Golfo de México y este a la
vez es la línea de costa que delimita a la Ciudad.
Ocurrencia de desastres naturales
42.22%
Inundaciones
28.52%
Tormentas
Otros desastres…
Terremotos y tsunamis
9.20%
7.98%
Otros desastres hidrológicos
5.57%
Sequias
4.72%
Otros fenómenos geológicos
1.79%
0% 10% 20% 30% 40% 50%
Gráfica 1. Ocurrencia de los Desastres Naturales. (EM-DAT,
"Disaster data: A balanced perspective". August 2013).
Considerando el crecimiento demográfico, las tendencias de la
urbanización y las variaciones climáticas, las causas de las
inundaciones están cambiando y sus impactos se están
acelerando, lo que significa que los tomadores de decisión
deben hacer mucho más para comprender y manejar mejor y
más efectivamente los registros actuales y futuros.
En este trabajo se presentan las zonas en riesgo por inundación
para la ciudad de Champotón, Campeche, en condiciones de
fenómenos extraordinarios para lograr una herramienta en el
manejo de futuros proyectos de urbanización y desarrollo para
la ciudad, como también en medidas de mitigación en zonas
que son afectadas por este fenómeno.
Ilustración 1. Zona de Estudio, Champotón Campeche.
El municipio de Champotón tiene una población de 83,021
habitantes, de un total de 280 localidades. La ciudad de
Champotón tiene 30,881 habitantes. (INEGI, 2010).
Metodología
Análisis hidrológico
La cuenca del río Champotón tiene un área de 676.361 km²,
un perímetro de 166.73m, es de tipo abierta y desemboca al
mar (Golfo de México). (Ilustración 2).
El análisis de estos datos se descargaron de la página del
INEGI, los cuales se encuentras disponibles es línea.
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los huracanes Opal y Roxana al 1000% se logra aproximarse
al gasto pico máximo registrado para el río Champotón.
(Ilustración 3).
Ilustración 2. Cuenca del río Champotón.
Análisis hidráulico
Para el análisis de los datos hidrométricos se utilizó la
información del Banco Nacional de Datos de Aguas
Superficiales (BANDAS) de la Comisión Nacional del Agua
(CONAGUA); con la finalidad de generar los hidrogramas
reales para modelar el área de estudio en eventos
extraordinarios.
La ciudad de Champotón se vio afectada por los huracanes
Opal, el 27 y 28 de septiembre de 1995, con una precipitación
máxima registrada de 703.9 mm; y Roxana, el 10 y 11 de
octubre de 1995, con una precipitación de 245 mm; cabe
señalar que debido al comportamiento errático de ambos
fenómenos presentados en un lapso menor a 15 días, el río
Champotón alcanzó un gasto máximo 174.378 m³/s.
La presencia de estos fenómenos hidrometeorologicos para el
estado de Campeche se ha presentado en una frecuencia de
siete años, a partir del año 1988 al 2002. El huracán Isidoro se
presentó del 21 al 25 de septiembre del 2002, la cantidad de
precipitación fue de 704.4 mm en 96 horas, alcanzó un caudal
máximo en el río Champotón de 1606.32853 m³/s.
Los huracanes Opal y Roxana presentaron una intensidad de
precipitación menor durante varios días, comparado con el
huracán Isidoro cuya intensidad fue mayor durante un corto
tiempo. El tipo de suelo predominante en el estado de
Campeche y principalmente en la región centro del estado del
que forma parte el municipio de Champotón, son suelos
conocidos en lengua maya como Aka´alche y según la FAO –
UNESCO son suelos gleysoles, con un alto contenido de
arcilla, con una pobre capacidad de drenaje lo que origina la
rápida saturación e impermeabilización de los suelos, lo cual
agrava la situación por inundación en la ciudad de
Champotón.
El hidrograma se generó seleccionando los datos de eventos
extraordinarios completos, que para este caso de estudio los
huracanes Opal y Roxana que se presentaron
consecutivamente en el año 1995 e Isidoro en 2002, fueron los
eventos que causaron mayor impacto en la ciudad de
Champotón, sin embrago, solo el primer evento tiene un
registro completo y es el hidrograma utilizado en este trabajo;
para el huracán Isidoro se tienen registros máximos
presentados en el río Champotón de un gasto pico de
1606.32853 m³/s, por lo tanto al incrementar el gasto pico de
Ilustración 3. Hidrograma H. Opal-Roxana 1995. Qmáx= 1743.78
m³/s.
Modelo topo-batimétrico
El relieve topográfico es plano con pequeñas ondulaciones,
donde la altitud media es de 27 metros sobre el nivel del mar,
de norte a sur el municipio presenta pequeños lomeríos no
mayores de 300 metros de altura.
Para la definición de zonas inundables por el río Champotón
en la ciudad del mismo nombre fue necesaria la creación de un
modelo topo batimétrico que permitió el uso del software
Mike Zero con sus extensiones correspondientes., cabe señalar
que las zonas naturales de inundación son los humedales
localizados en los márgenes del río.
Los datos batimétricos del río Champotón fueron obtenidos en
campo, por el Instituto EPOMEX, en el área de Procesos
Costeros e hidrológicos, a partir de la desembocadura del río
hasta 32.87 km aguas arriba. Para la batimetría del Golfo de
México los datos se digitalizaron en el programa AutoCAD,
en base a la Carta Náutica del Golfo de México, realizado por
el Gobierno de los Estados Unidos Americanos en el año
1999, las cotas digitalizadas fueron las de 5 y 10 m.
Ambas batimetrías fueron integradas a un Modelo Digital de
Elevaciones (MDE) de 20 por 20 m, delimitado por el área de
la cuenca del río Champotón obteniendo el modelo topo
batimétrico de la cuenca del río Champotón para definir la
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trayectoria del cauce, los bordos naturales, las llanuras
naturales de inundación y las secciones transversales del río.
(Ilustración 4).
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Modelación hidrodinámica de la cuenca del río Champotón
La modelación hidrodinámica se realizó utilizando mallas
flexibles del software MIKE 21 FLOW MODEL FM. El
modulo hidrodinámico de MIKE 21 simula flujos no
estacionarios, teniendo en cuenta, variaciones de densidad,
batimetría y otros factores externos.
Las herramientas generadas anteriormente expuestas fueron
los datos base para iniciar la modelación hidrodinámica de la
cuenca en el software MIKE Zero, en sus extensiones: Mesh
Generator y Mike 21 Flow Model FM.
Integración del modelo topo batimétrico
Con la extensión Mesh Generator los datos base del modelo
topo batimétrico generado anteriormente se adaptaron a las
condiciones de modelación, como lo es el área de la cuenca
del río Champotón, con ello se delimitan las fronteras de la
cuenca, es decir, se delimitan las fronteras cerradas o de tierra
y abiertas de mar o río respectivamente, agregando las
márgenes del río que detallaran el comportamiento
hidrodinámico del mismo. Lo anterior genera una malla
(Ilustración 6) que interpoló e integró el modelo topo
batimétrico de la cuenca (Ilustración 7).
Ilustración 4. Modelo Topo batimétrico de la cuenca del río
Champotón.
Condiciones de contorno
Golfo de
México
Las condiciones de contorno para esta modelación fueron las
condiciones de marea astronómica, generadas también con el
software Mike Zero, en su extensión Mike Zero Toolbox.
La siguiente gráfica presenta el pronóstico de marea
astronómica para la ciudad de Champotón correspondiente al
año 1995, se observa que la máxima pleamar es de 0.45
m.s.n.m.m y la mínima bajamar es de -0.76 m.s.n.m.n, lo cual
da como resultado una altura de marea de 1.21 m, que aunque
es clasificada como marea micromareal (menor a 2.0 m), al ser
tan somera la bahía de Champotón, ocasiona que cuando se
presentan las mareas bajas puede quedar seca un gran
segmento de fondo marino frente a la Ciudad. (Ilustración 5).
Ilustración 6. Malla generada de la cuenca del río Champotón.
Golfo de
México
Ilustración 7. Modelo Topo batimétrico generado.
Modelación de la cuenca del río Champotón
Ilustración 5. Condición de marea Norte.
Para la modelación de la Ciudad de Champotón se utilizó el
software Mike Zero de DHI en su extensión Mike 21 Flow
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Model Fm. La simulación se realizó en el lapso del 20 de
septiembre al 12 de noviembre de 1995, con 232500 pasos de
tiempo a un intervalo de cada 20 segundos. El tiempo total de
la simulación fue de 20 horas, calibrando y terminando en un
máximo de 60 horas.
Golfo de
México
Resultados
La modelación hidrodinámica mostró un comportamiento
normal y estable para la cuenca del río Champotón con un
caudal de 20 m³/s hasta 70 m³/s, (Ilustración 8 e Ilustración 9)
lo cual es aceptable puesto que el caudal medio del río es de
40 m³/s. Al presentarse un caudal como el modelado sólo se
observen las áreas naturales de inundación como los
humedales que están a las márgenes del río.
Ilustración 10. Gasto 136 m³/s, 28/09/1995.
Golfo de
México
Golfo de
México
Ilustración 11. Gasto 263 m³/s, 29/09/1995.
Golfo de
México
Ilustración 8. Caudal Q=20 m3/s.
Golfo de
México
Ilustración 12. Gasto 586 m³/s, 01/10/1995.
.
Golfo de
México
Ilustración 9. Comportamiento normal en la cuenca del río
Champotón. (70m³/s).
En las siguientes ilustraciones se aprecia el resultado de la
modelación de los huracanes Opal y Roxana en 1995 para la
ciudad de Champotón. (Ilustración 10, Ilustración 11,
Ilustración 12, Ilustración 13 e Ilustración 14).
Ilustración 13. Gasto 763 m³/s, 02/10/1995.
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Golfo de
México
Golfo de
México
Ilustración 14. Gasto 1545.06 m³/s, 04/10/1995.
Ilustración 17. Colonias Inundadas, Ciudad de Champotón.
Para el Caudal pico presentado el día 5 de octubre de 1995, se
observa la inundación cubriendo la mayoría de su extensión
territorial, con un tirante máximo de inundación de 2.04 m,
estos datos corroborados en campo mediante encuestas a los
pobladores de la Ciudad de Champotón, en donde se rectifica
que las inundaciones alcanzaron más de 2 m de altura.
(Ilustración 15 e Ilustración 16).
Tabla 1. Áreas de inundación para la Ciudad de Champotón (m²).
Golfo de
México
Ilustración 15. Inundación en la ciudad de Champotón. (Qmax =
1743.78 m³/s).
Golfo de
México
Ilustración 16. Gasto 1743.78 m³/s, 05/10/1995.
A continuación se presenta un mapa en el que se observan las
colonias inundadas de la ciudad de Champotón (Ilustración
17), y posteriormente una tabla detallada del área que cubre la
inundación (Tabla 1).
COLONIA
ÁREA
INUNDADA
(Km²)
ALTURA DE
INUNDACIÓN
(m)
Camaroncito
0.316557
0.32
Nueva
Esperanza
0.258944
0.74
Carolinas
0.057504
0.84
La Cruz
0.3382
1.02
Ulises
Sansores
0.207757
0.80
Chen Pec
0.216627
0.80
Cadenal
0.260636
1.42
Concepción
Duran
0.139017
1.20
Malecón
0.071512
1.47
Mercedes
0.123845
1.97
Paraíso
0.124362
2.20
Micro-ondas
0.180211
0.38
Arenal
0.143072
0.09
Arrocera
0.296499
0.18
Las Brisas
0.51229
0.405
Plan Chac
0.167752
0.36
Avenida
0.143419
0.55
Manguitos
0.132862
0.566
Aserradero
0.14094
0.54
La Playa
0.108856
0.25
ISSSTE
0.106318
0.16
Pedregal
0.106318
0.29
Venustiano
Carranza
0.186139
0.59
Laureles
0.158802
0.37
Guadalupe
Victoria
0.152236
0.28
Centenario
0.17553
0.16
Pozo del Gato
0.030324
0.07
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COLONIA
INUNDADA
(Km²)
ALTURA DE
INUNDACIÓN
(m)
San Patricio
0.110165
0.49
Lázaro
Cardenas
0.71039
0.28
Nueva
Jerusalén
0.263049
0.40
Flamboyanes
0.074314
0.66
Centro
0.13742
0.57
Cañaveral
0.211476
1.80
Cristóbal
Colón
0.083847
1.27
Tajonal
0.245694
1.37
La Santa
0.078426
1.93
0.13056
2.06
Infonavit
0.412947
1.80
Cocal
0.163298
2.09
Puente Viejo
0.108961
1.97
Guadalupe
0.112259
1.69
El Huanal
0.124328
1.45
Las Palmas
0.156228
1.37
Pozo
Monte
ÁREA
del
El área que cubrió el polígono de inundación fue de más del
80 % de la Ciudad de Champotón, que representa más de 24
000 habitantes afectados, presentándose así la altura máxima
de 2.20 m en la colonia Paraíso de la ciudad. (Ilustración 18).
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Golfo de
México
Ilustración 19. Comportamiento normal en la cuenca del río
Champotón. (59.73m³/s).
Conclusiones
Los resultados obtenidos muestran modelaciones adecuadas a
la realidad, estas han sido verificadas en campo, mediante
encuestas aplicadas a los habitantes de la ciudad quienes
señalaron que se registró una inundación de más de 2m de
altura, dañando enseres e interrumpiendo los servicios básicos
a la población.
El polígono de inundación cubre más del 80% de la ciudad de
Champotón lo que significa que más de 24 000 habitantes
fueron afectados por este fenómeno, datos que ya se han
presentado en otros eventos hidrometereológicos y de no
tomar medidas podría repetirse afectando a toda la ciudad.
Se sugiere proponer obras de mitigación contra inundaciones
adecuadas a los resultados obtenidos con el fin de evitar o
minimizar el riesgo por inundación de la población.
También se sugiere una obra estructural del lado Este de la
ciudad de aproximadamente 15 kilómetros que la proteja,
como la construcción de un bordo perimetral, y el crecimiento
de la población hacia el lado sur.
Bibliografía
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http://www.mikebydhi.es/Products/WaterResources/
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Ilustración 18. Inundación Q=1743.78 m3/s.
Para el día 08/11/1995, el caudal en el río regresa a los
59.7363 m³/s, y regresa a un comportamiento normal la
cuenca del río Champotón. (Ilustración 19).
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Cuantificación y Protección civil.". San Francisco
de Campeche, México: SEGOB, UAC. 2013.
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