Modelación De La Dinámica Hidrológica Y Erosiva En Barrancos De La Cuenca Del Río Nazas – Rodeo Mediante Un Sig
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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERíA Y ARQUITECTURA UNIDAD TICOMÀN MODELACIÓN DE LA DINÁMICA HIDROLÓGICA Y EROSIVA EN BARRANCOS DE LA CUENCA DEL RÍO NAZAS – RODEO MEDIANTE UN SIG T E S I S QUE PARA OBTENER EL GRADO DE MAESTRO EN GEOCIENCIAS Y AMINSTRACIÒN DE RECURSOS NATURALES PRESENTA: MARÍA DEL ROSARIO JIMÉNEZ RUGERIO DIRECTORES DE TESIS: M. EN C. RODRIGO MONDRAGON GUZMÁN DR. MARCO ANTONIO MORENO IBARRA MÉXICO, D.F. Febrero 2011 RESUMEN Uno de los problemas que más afectan a la sociedad se relaciona directamente con desastres naturales originados por eventos como las inundaciones y la erosión. El análisis de estos eventos se basan en el estudio de la geomorfológía, en el caso de esta tesis nos enfocaremos a la hidrología superficial y sus componentes como las cuencas y el drenaje. Recientemente, se han incorporado los denominados Sistemas de Información Geográfica (SIG), que de forma general, dan soporte para el almacenamiento, manipulación, analisis y visualización de datos geográficos. Esta clase de sistemas permite realizar de forma (semi)automática algunos de los análisis que tradicionalemente se han realizado de forma manual. Logrando importantes ventajas con respecto a los enfoques previos La presente tesis está enfocada en la modelación de la dinámica hidrológica y erosiva en barrancos de la cuenca del Río Nazas – Rodeo mediante un Sistema de Información Geográfica, con el propósito de aprovechar las ventajas de dichas herramientas. ABSTRACT One of the problems that affect the society is directly related to natural disasters originated by events such as flooding and erosion. The analyses of these events are based on the study of geomorphology, in the case of this thesis we are focus on surface hydrology and its components such as watersheds and drainage. Recently, we have incorporated the so-called Geographic Information Systems (GIS) that, in general, support for the storage, handling, analysis and visualization of geographic data. This kind of system allows to semi-automatically analyzes some of which have traditionally been performed manually. Achieving important advantages over previous approaches. This thesis is focused on modeling the hydrological and erosive dynamics of the Nazas - Rodeo River Basin with a Geographic Information System, in order to take advantage of these tools. AGRADECIMIENTOS Al finalizar un trabajo tan arduo como el desarrollo de una tesis es inevitable que te asalte un muy humano egocentrismo que te lleva a concentrar la mayor parte del mérito en el aporte que has hecho. Sin embargo, el análisis objetivo te muestra inmediatamente que la magnitud de ese aporte hubiese sido imposible sin la participación de personas e instituciones que han facilitado las cosas para que este trabajo llegue a un feliz término. Por ello, es para mí un verdadero placer utilizar este espacio para ser justo y consecuente con ellas, expresándoles mis agradecimientos. Debo agradecer de manera especial y sincera al M en C. José María Ramos Rodríguez y al Dr. Marco Antonio Moreno Ibarra por aceptarme para realizar esta tesis bajo su dirección. Su apoyo, confianza en mi trabajo y su capacidad para guiar mis ideas han sido un aporte invaluable, no solamente en el desarrollo de esta tesis, sino también en mi formación. Las ideas propias, siempre enmarcadas en su orientación, han sido la clave del buen trabajo que hemos realizado juntos, el cual no se puede concebir sin su siempre oportuna participación. Les agradezco también el haberme facilitado siempre los medios suficientes para llevar a cabo todas las actividades propuestas durante el desarrollo de esta tesis. A mis padres María Reyes Rugerio González y Epifanio Jiménez Trejo que me han enseñado a encarar las adversidades sin perder nunca la dignidad ni desfallecer en el intento. Me han dado todo lo que soy como persona, mis valores, mis principios, mi perseverancia y mi empeño, y todo ello con una gran dosis de amor. A mis hermanitos por compartir conmigo momentos tanto alegres como tristes, por tener siempre tendida su mano amiga, por escucharme, por su paciencia, inteligencia, generosidad por ser un ejemplo de valentía y superación. A Marquito, por ser una persona admirable, porque en su compañía las cosas malas se convierten en buenas, la tristeza se transforma en alegría y la soledad no existe. Gracias al Instituto Politécnico Nacional que me ha brindado mi desarrollo profesional. ÍNDICE RESUMEN ............................................................................................................................ I ABSTRACT ........................................................................................................................ III AGRADECIMIENTOS........................................................................................................ V ÍNDICE ................................................................................................................................IX ÍNDICE DE FIGURAS .....................................................................................................XIII ÍNDICE DE TABLAS..................................................................................................... XVII CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN..........................................................................................1 1.1 Objetivo ................................................................................................................2 1.2 Metas.....................................................................................................................2 1.3 Hipótesis ...............................................................................................................3 1.4 Organización del documento ................................................................................3 CAPÍTULO 2 ESTADO DEL ARTE ...................................................................................4 2.1 Clases de modelos para evaluar la erosión ...........................................................4 2.2 Sistemas de Información Geográfica....................................................................8 2.3 Discusión sobre el estado del arte.......................................................................14 CAPÍTULO 3 CARACTERIZACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO....................................15 3.1 Generalidades del área de estudio.......................................................................15 3.1.1 Ubicación del área de estudio .....................................................................15 3.1.2 Municipios del área de estudio .................................................................17 3.1.3 Clima ..........................................................................................................20 3.1.4 Vegetación ..................................................................................................23 3.1.5 Fisiografia ...................................................................................................25 3.2 Marco Geológico ................................................................................................29 3.2.1 Marco geológico del estado de Durango ....................................................29 3.2.2 Geológía del área de estudio.......................................................................32 3.2.3 Geología estructural del área de estudio .....................................................41 3.2.4 Geología Histórica......................................................................................46 3.2.5 Estratigrafía.................................................................................................48 CAPÍTULO 4 MODELACIÓN ...........................................................................................50 4.1 Parámetros morfométricos..................................................................................50 4.1.1 Índices y parámetros morfométricos ...........................................................50 4.1.2 Cálculo de los parámetros morfométricos...................................................52 4.1.3 Características morfométricas por subcuencas ...........................................60 4.1.3.1 Subcuenca “a” Río Nazas - Rodeo ..........................................................60 4.1.3.2 Subcuenca “b” Río de San Juan................................................................63 4.1.3.3 Subcuenca “c” Río del Peñon ...................................................................65 4.1.3.2 Subcuenca “d” Arroyo de Naitcha............................................................67 4.1.3.4 Análisis de Reusltados de la cuenca Nazas - Rodeo.................................70 4.2 Estaciones Hidrométricas y Climatológicas ......................................................72 X Similitud semántica entre sistemas de objetos geográficos aplicada a la generalización de datos geoespaciales 4.2.1 Estaciones hidrométricas para el estudio de riesgos y zonificación de la Cuenca Nazas-Rodeo ...........................................................................................................72 4.2.2 Cálculo de gastos máximos anuales ............................................................73 4.2.3 Estaciones climatológicas............................................................................78 4.2.3.1 Criterio de selección de estaciones climatológicas para el estudio de riesgo y zonificación de la cuenca Nazas - Rodeo....................................................78 4.2.4 Probabilidad y estadística en