Importancia de la REBITRI como zona de recarga hídrica para las

IMPORTANCIA DE LA REBITRI COMO ZONA DE RECARGA HÍDRICA
PARA LAS CUENCAS QUE TIENEN CONECTIVIDAD
Reynol Magdaleno González, Walter López Báez, Luis Alberto Jiménez Castellanos, Eileen Cruz
Salinas y Roberto Reynoso Santos
Investigadores del Campo Experimental Centro de Chiapas del INIFAP
Especialidad: Manejo De Cuencas Hidrográficas
[email protected]
En este trabajo se realizó el balance hídrico en tres cuencas hidrográficas que interconectan con la Reserva de la Biosfera
del Triunfo (REBITRI) como son: la cuenca del río Coapa, la del río Margaritas-Las Arenas y la del río Pijijiapan. El
objetivo principal fue estimar el aporte de agua de la zona de la REBITRI a las cuencas que interconectan con ella para
hacer conciencia entre los habitantes de las cuencas y autoridades locales y de los tres órdenes de gobierno, la importancia
que tiene restaurar, conservar y proteger los ecosistemas que se encuentran dentro de la reserva. Los datos obtenidos en el
estudio confirman en que la REBITRI es una zona importante de recarga hídrica, ya que los datos obtenidos demuestran que
absorben o infiltran casi el doble que fuera de ella y existe menos escurrimiento superficial que disminuye la erosión hídrica
y los riesgos a inundación en las partes bajas de la cuenca.
Palabras Claves: estimación, balance, conservación y restauración
INTRODUCCIÓN
Las Áreas Naturales Protegidas (ANP) son
zonas del territorio nacional y aquéllas sobre las
que la nación ejerce su soberanía y jurisdicción,
en donde los ambientes originales no han sido
significativamente alterados por la actividad del
ser humano o que requieren ser preservadas y
restauradas (Ley General Del Equilibrio
Ecológico Y La Protección Al Ambiente, 2011)
La Reserva de la Biósfera El Triunfo
(REBITRI) es una ANP localiza en la parte de
la sierra madre de Chiapas, es una zona con
gran riqueza en flora y fauna, pero actualmente
parte de su superficie ha sido alterado por las
actividades del hombre, principalmente por la
extensión de la agricultura y ganadería.
La institución encargada de la Administración
de estas Áreas Naturales es la Comisión
Nacional de Áreas Naturales Protegidas
(CONANP) que inició actividades el 5 de junio
del 2000, como órgano desconcentrado de la
Secretaria de Medio Ambiente y Recursos
Naturales (SEMARNAT). El objetivo de la
CONANP es conservar el patrimonio natural de
México y los procesos ecológicos a través de
las Áreas Naturales Protegidas (ANP) y los
Programas de Desarrollo Regional Sustentable
en Regiones Prioritarias para la Conservación,
asegurando una adecuada cobertura y
representatividad biológica ( CONANP, 2010)
Actualmente la CONANP enfrenta el reto de
demostrar los beneficios que derivan de la
conservación de estos territorios, ya que
comúnmente los beneficios no son valorados y
en consecuencia, faltan datos importantes como
hidrológicos, económicos y ambientales para
convencer a los políticos y a la sociedad en
general de invertir a favor de la conservación.
Por lo que el objetivo de este estudio, fue
estimar los parámetros del balance hídrico en
tres cuenca hidrográfica y en el área que ocupa
la REBITRI dentro de estas tres cuencas, para
poder comparar cuanto aporta la reserva a la
cuenca sobre el recurso hídrico, ya que estas
áreas cuentan con ecosistemas forestales el cual
juega uno de los roles más importantes en el
ciclo del agua que es la infiltración, debido a la
buena estructura del suelo que favorece que el
agua de lluvia alimente los acuíferos. En los
bosques también se reduce la escorrentía,
debido a la intercepción que hay por los
árboles, además, la capa de materia orgánica del
bosque reduce la escorrentía y favorece la
infiltración (Gil, 2006).
De todos es sabido que las aguas dulces
superficiales, como componentes principales
del medio natural, han desempeñado y
desempeñarán un papel de suma importancia
para el hombre y la sociedad, es por esto, que el
estudio del balance hídrico en estas áreas
naturales cobra gran importancia para
convencer a políticos, autoridades locales y de
los tres órdenes de gobierno para invertir en la
conservación de estas áreas.
MATERIALES Y METODOS
para la superficie de la REBITRI como para la
superficie que se encuentra fuera de la cuenca.
Para estimar los parámetros del balance hídrico
la metodología utilizada debía cumplir los
siguientes requisitos:
a) Una metodología simple y práctica para
cuencas con poca información hidrométrica,
debido a que la mayoría de las cuencas que
interconectan con la REBITRI no cuentan con
instrumentos de medición.
b) Que permita extraer el volumen de recarga
hídrica en la zona de la REBITRI para
compararlo con el resto de la cuenca para
determinar su importancia de aportación.
Para lograr esto se utilizó un Sistema de
Información Geográfica (SIG) para procesar los
datos y obtener el balance hídrico en forma
espacial.
Localización del área de estudio
Para la realización de este estudio, se eligieron
las cuencas de los río Pijijiapan, Coapa y
Margaritas-Las
arenas,
que
tienen
conectividad con la REBITRI y se encuentran
ubicadas en el municipio de Pijijiapan en la
costa del estado de Chiapas .
La delimitación de estas cuencas se realizó
mediante la extracción y procesamiento del
archivo digital en formato de ArcView (shp)
elaborado por López y Magdaleno (2010)
donde ubicaron y delimitaron 14 cuencas donde
se ubica toda la zona de la REBITRI.
Estos datos fueron procesados en el SIG
(ArcView) para cuantificar la superficie total de
cada una de las tres cuencas y el área que ocupa
la REBITRI en cada cuenca.
Para poder comparar la importancia que tiene
las áreas de la reserva como zona de recarga
hídrica, se estimó los parámetros de cada uno
de los componentes del balance hídrico tanto
Según López y Magdaleno (2009), una manera
fácil y práctica de realizar un balance hídrico en
una cuenca es mediante la siguiente ecuación:
P = Q + ET ……………Ec. 1
Donde: P = precipitación, Q = Escurrimiento (
Escurrimiento superficial(Es) + Escurrimiento
subsuperficial
(Ess)
+
Escurrimiento
subterráneo (Est)) y ET = Evapotranspiración (
Evaporación del suelo e intercepción +
Transpiración).
A esta ecuación se puede expresar en
volúmenes de agua y nos queda:
VP = VEs+ VEss + VEst + VET……….Ec. 2
Donde: VP = Volumen anual precipitado en la
cuenca, VEss= Volumen anual escurrido
subsuperficial, VEst= Volumen anual escurrido
subterráneo,
VET
Volumen
anual
=
Evapotranspirado.
Los volúmenes anuales de escurrimientos
subsuperficiales y subterráneos, es el volumen
de infiltración que no es evapotranspirado, por
lo que se le conoce como volumen de recarga
neta potencial (FIRCO,2002), es decir:
volumen de precipitación se obtiene a partir de
la lámina de precipitación multiplicada por un
área conocida equivalente al tamaño de la
retícula.
Estimación del escurrimiento superficial
VEss + Vest = (VIn)……………….…Ec. 3
Sustituyendo esta ecuación en la ecuación dos
finalmente nos queda:
VP = VEs + VIn + VET……………….Ec. 4
Donde: VIn = volumen de recarga neta
potencial
El escurrimiento superficial se estimó con el
método del escurrimiento medio (SARH-CP,
1982). El método de escurrimiento medio o
volumen medio en pequeñas cuencas requiere
de la lluvia promedio en el área de la cuenca, el
área de drenaje y su coeficiente de
escurrimiento, expresado por la relación:
VEs = AC *C* P…………………….Ec. 6
Estimación del volumen anual precipitado
Para estimar el volumen anual precipitado, se
utilizó un SIG (Arc View) y se tomo como base
a las ecuaciones propuesta por Aparicio et al
(2006) para datos de precipitación medios
anuales, la ecuación es:
VP = P*AC……………..…………Ec. 5
Donde: VP = Volumen anual de precipitación,
m3, P = Precipitación media anual en m y AC =
Área de la cuenca m2.
Para la utilización de esta ecuación en el SIG,
primeramente se ubicaron espacialmente en Arc
View los puntos que representan las estaciones
climatológicas ubicadas cerca de las cuencas en
estudio, cada uno de esos puntos tiene un
registro con los datos de medias mensuales y
anuales de precipitación y temperatura; a partir
de esos registros se hizo una interpolación
espacial obteniéndose un archivo parecido a
una malla o retícula rectangular, la malla
necesariamente es rectangular a las celdas que
están fuera de la cuenca, el Arcview les asigna
el valor “No data” (sin dato) y a las celdas que
integran la cuenca se les asigna un valor
interpolado a partir de los registros de las
estaciones climatológicas, en este caso la de
precipitación media anual. El cálculo del
Donde: VEs es el volumen promedio que puede
escurrir en miles de m3, A es el área de la
cuenca (en km2), C es el coeficiente de
escurrimiento, con valores adimensionales que
varían de 0.1 a 1, y P es la Precipitación media
anual en la cuenca (en mm).
La metodología utilizada para determinar el
coeficiente de escurrimiento es la que se
presentada en el Apéndice Normativo A
(A.1.2.1.2) de la NOM-011-CNA-2000
(SEMARNAT, 2002)
Cuando k > 0.15
Cuando k ≤ 0.15
Donde: k es el parámetro que depende del tipo
y uso del suelo. Ver tabla 1 y P es la
precipitación anual o mensual, mm.
Tabla I. valores de k que son utilizados en
México.
un formato shape (shp) de ArcView para su
manipulación.
A
B
C
En hielera
Legumbres o rotación
de praderas
Granos pequeños
Pastizal (% de suelo
cubierto/ pastoreo):
Mas del 75%/ poco
0.24
0.27
0.30
0.24
0.27
0.30
0.24
0.27
0.30
Para la generación del mapa de los tipos de
suelo se utilizó el conjunto de datos vectoriales
de suelo de la carta edafológica 1:250000 del
INEGI. Estos conjuntos de datos vectoriales se
encuentran en formato shape (shp) y fueron
procesados y delimitados mediante el software
ArcView.
0.14
0.20
0.28
Estimación del volumen de recarga neta
potencial
Del 50 al 75%/ regular
0.20
0.24
0.30
Menos del 50%/ mucho
0.24
0.28
0.30
Cubierto más del 75%
0.07
0.16
0.24
Cubierto del 50 al 75%
0.12
0.22
0.26
Cubierto del 25 al 50%
Cubierto menos del
25%
0.17
0.26
0.28
0.22
0.28
0.30
0.18
0.24
0.30
0.26
0.26
0.30
0.26
0.29
0.32
0.27
0.30
0.33
Uso de suelo o cubierta
vegetal
Tipo de suelo
Cultivos:
Bosque:
Otros usos:
Pradera permanente
Barbecho, áreas sin
cultivo o desnudas
Cascos y zonas con
edificaciones
Caminos (incluyendo
derecho de vía)
Par calcular el valor de k, y generar un mapa
con
estos
valores,
primeramente
se
determinaron los mapas de uso del suelo y el de
tipo de suelo, posteriormente se le asigno los
valores de k a las áreas con características
homogéneas.
Para la obtención del mapa de uso de suelo para
las cuencas, se realizó una fotointerpretación de
las imágenes de satélite de alta resolución,
digitalizándolo desde el software en línea
Google Earth versión 5.0, los polígonos
generados en formato kml fueron exportados a
El volumen de la recarga neta potencial o
infiltración neta potencial, se estimo con la
siguiente relación:
VIn =VIt - VET……………………..Ec. 7
Donde: VIt = Volumen total infiltrado.
El Volumen total infiltrado anual puede
estimarse como una función del coeficiente de
escurrimiento y de la precipitación media anual,
de acuerdo con la ecuación:
VIt = (1-C)* P*AC …………………Ec. 8
Donde: VIt = Volumen total infiltrado anual,
m3, P = Precipitación media anual en m y AC =
Área de la cuenca m2.
Estimación
del
evapotranspiración
volumen
de
El volumen anual de evapotranspiración, se
obtuvo con la siguiente expresión:
VET = AC * ETR………………………Ec. 9
Donde: ETR = Evapotranspiración Real.
Para fines prácticos la determinación de la
evapotranspiración real se utilizó el método de
Turc, quien propone una fórmula simple en
función de la precipitación y la temperatura del
lugar de estudio. Para los fines de un análisis
vía SIG, la fórmula de Turc resulta ventajosa
porque proporciona los valores anualizados de
la evapotranspiración, dicha ecuación es:
Y donde L está en función de la temperatura
media.
Donde: P = precipitación media anual en mm y
T = temperatura media anual en ºC.
Para la utilización de esta fórmula a través del
SIG, primeramente se generó el mapa de
temperatura media, utilizando la misma
metodología que se usó para el mapa de
precipitación media anual.
Figura 1. Superficie ocupada por la REBITRI dentro
de las cuencas en estudio
Los volúmenes estimados de precipitación
promedios anuales varían para cada una de las
cuencas, en la cuenca del río Pijijiapan, el
volumen llovido dentro de la REBITRI es
ligeramente superior que fuera de ella, no así
para las otras dos cuencas, donde llueve mucho
menor dentro de la reserva que fuera de ella
(ver Figura 2), esto se debe por la distribución
de la lluvia en la Costa del Estado de Chiapas.
Para estimar estos mismos parámetros dentro de
la REBITRI, se utilizaron las mismas
ecuaciones pero sustituyendo datos de
precipitación, temperatura, uso del suelo y tipo
de suelo presentes en la reserva, incluyendo el
área de la REBITRI.
Para poder comparar los componentes del
balance hídrico en el área de la REBITRI y
fuera de ella, los volúmenes de agua estimados
se dividieron entre sus respectivas áreas, para
obtenerlos en metros cúbicos por hectárea por
año.
RESULTADOS Y DISCUSIONES
Las tres cuencas en estudio poseen diferentes
superficies de la REBITRI, como podemos ver
en la Figura 1. Aproximadamente el 19% de la
superficie de la cuenca del río Pijijiapan,
pertenece a la REBITRI, mientras que en la
cuenca del río Coapa la reserva ocupa el 10% y
alrededor del 8% en la del río Margaritas-Las
Arenas.
Figura 2. Volumen promedio anual precipitado
Por otra parte, los escurrimientos superficiales
por hectárea por año son mucho mayores fuera
de la zona de la REBITRI que dentro de ella
(ver Figura 3), que van desde un 30% hasta un
40%, estos resultados obtenidos ponen en
evidencia la importancia que tiene la reserva
para disminuir los escurrimientos superficiales
y por ende disminuir la erosión hídrica y los
riesgos de inundación en la parte baja de las
cuencas, donde se localiza la mayoría de la
población y las actividades productivas.
Figura 3. Volúmenes promedios anuales escurrido
en el área de estudio
En la Figura 4, podemos observar que los
volúmenes de recarga hídrica neta potencial en
metro cubico por hectárea por año dentro de la
zona de la REBITRI es el doble que fuera de
ella, en las tres cuencas estudiadas, es por esta
razón que la Reserva es una zona importante de
recarga hídrica, que abastece de agua los
mantos acuíferos y mantiene el flujo base en los
ríos Pijijiapan, Coapa y Margarita –Las Arenas.
CONCLUSIONES
Aparentemente, las superficies ocupadas por la
REBITRI, no representa gran importancia para
los habitantes de las cuencas, ni para las
autoridades municipales, como para invertir en
la conservación y restauración de la reserva,
pero, si vemos los resultados obtenidos en este
estudio la importancia que tiene ésta en la
regulación del ciclo hidrológico y como
aportador de la recarga hídrica este punto de
vista puede cambiar.
BIBLIOGRAFIA
CONANP.2010 Acerca de la CONANP. Consultado en:
http://www.conanp.gob.mx/movil/acerca.php
FIRCO.
Fideicomiso
de
Riesgo
Compartido.2002.Diplomado Nacional de Rehabilitación
de Microcuencas. SAGARPA. México.
Gil Guzmán, R. 2006. Restauración hidrológico –
forestal. IRENA –
CONAMA. España. www.conama.es
Ley General Del Equilibrio Ecológico Y La Protección
Al Ambiente. Cámara De Diputados Del H. Congreso De
La Unión. Últimas Reformas DOF 28-01-2011
Sánchez S. R. (2001). Evapotranspiración. Departamento
de Geología, UNAM.
Figura 4. Volúmenes de recarga hídrica neta
potencial
Los volúmenes de evapotranspiración obtenidos
dentro de la REBITRI (ver Figura 4) son
menores que fuera de ella, casi en un 30% para
las tres cuencas. Debido a que las condiciones
de temperatura y humedad disminuye la pérdida
de agua por evapotranspiración.
López B., W. y R. Magdaleno G. 2009. La cuenca
Hidrográfica: Un Concepto nuevo con Historia. Análisis
y reflexiones para orientar su utilización. Libro Técnico
No. 3. CECECH INIFAP.
López B., W. y R. Magdaleno G. 2010. Informe Final del
Proyecto “Reforestación y Verificación para Evitar
Erosión de los Suelos en la Reserva de la Biosfera del
Triunfo: Agricultura de Conservación y Caracterización
de Microcuencas. CECECH del INIFAP.
SARH-CP. Secretaría de Agricultura y Recursos
Hidráulicos-Colegio de Postgraduados. 1982. Manual de
Conservación del Suelo y del Agua. 2a ed. Dirección
General de Conservación del Suelo y Agua, Colegio de
Postgraduados. Chapingo, México.
Figura 5. Volúmenes promedios anuales de
evapotranspiración del área de estudio
Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales,
SEMARNAT (2002). Norma Oficial Mexicana NOM011-CNA-2000. Conservación del recurso agua. Se
establece las especificaciones y el método para
determinar la disponibilidad media anual de las aguas
nacionales. DO, Miércoles 17 de abril de 2002, pp. 1-17