sábado, 24 de mayo de 2014

VIDEO AGUAS SUBTERRANEAS Y SUPERFICIALES

EL CAMBIO CLIMATICO Y SU MITIGACION EN LOS SISTEMAS AGROPECUARIOS TROPICALES

El cambio climático y su mitigación en los sistemas agropecuarios tropicales

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Introducción
El cambio climático se define como la modificación del clima mundial atribuida a las actividades humanas. Aunque siempre ha habido cambio climático, antes de la era industrial este era más lento, ya que en los últimos años se ha incrementado la quema de combustibles fósiles, para el desarrollo de las actividades humanas, lo que genera CO2, que es el más abundante gas de efecto invernadero - GEI.
El CO2 ha venido engrosando la capa atmosférica que rodea la tierra y ha evitado cada vez más la refuga de los rayos solares, que rebotan sobre la superficie terrestre y escapan de nuevo fuera de la atmósfera. La captación y acumulación de la radiación solar en la atmósfera ha aumentado la temperatura de la tierra en cerca de un grado centígrado en los últimos 60 años.
Este cambio climático se ha venido manifestando con un aumento de la temperatura diaria, aunque otros parámetros climáticos también se están viendo alterados, como la precipitación, tanto en la distribución como en su intensidad a través del año. En las zonas tropicales húmedas, la radiación solar incidente sobre la superficie del suelo también se altera, debido al incremento de la nubosidad. La suma de dichos cambios climáticos altera la fisiología y la fenología de los seres vivos, alterando su comportamiento natural, lo cual puede manifestarse, por ejemplo, con mayores variaciones interanuales en las cosechas de algunos árboles frutales o bien la menor radiación solar incidente sobre los pastos, lo que los hace crecer más lentamente, al limitar la fotosíntesis (Abarca, S. 2013).
“El vínculo entre el cambio climático y las lluvias extremas está claramente establecido” como lo señaló Westra, 2013. Con el calentamiento global, cercano a un grado centígrado, las lluvias ya aumentaron 15 % en las regiones tropicales y su cantidad e intensidad podrían incrementarse entre 30 y 60 por ciento en las próximas décadas (Leahy, 2013).
Aunque resulte toda una conmoción, ya es demasiado tarde para impedir que se dupliquen las olas de calor para 2020 y que se cuadrupliquen para 2040, concluye el estudio publicado en la revista Environmental Research Letters, 2013.
Si la temperatura del planeta aumenta entre dos a tres grados, como se prevé, las regiones tropicales de América Latina experimentarán inundaciones catastróficas con mayor regularidad. Esta se trata de la primera investigación en usar observaciones de 8326 estaciones meteorológicas de todo el mundo, para determinar que la intensidad de las lluvias extremas aumenta con mayores temperaturas (Leahy, 2013). Hacer que árboles, pasturas y plantas sigan siendo parte del paisaje es extremadamente efectivo, tanto para limpiar como para retener el agua, además de reducir la sedimentación que obstruye vías fluviales, lo cual a menudo empeora las inundaciones.
La naturaleza puede ofrecer la mejor solución para controlar el aumento de las inundaciones que se esperan en las zonas tropicales. Los bosques y los pantanos absorben las lluvias fuertes y enlentecen su liberación corriente abajo. Esto hará que en las zonas húmedas se tengan que recalcular las tasas de producción de biomasa de los forrajes (Figura 1), para poder modificar el periodo de descanso más apropiado de las pasturas, conservar forrajes para el período de llenas o temporal (noviembre a enero) y proporcionar albergue transitorio para los animales, contra el clima adverso.
En las zonas secas es clave la conservación de forrajes, en las formas de heno, henolaje, ensilaje, hornos forrajeros y forrajes amonificados, para suministrarlos a los animales entre los meses de octubre a mayo. Se deberá proporcionar sombra natural, preferiblemente, a los animales durante todo el año, para reducir la temperatura ambiental y proporcionarles así mayor bienestar.
Figura 1

Ante el hecho de un crecimiento vertiginoso de la población tanto humana como animal, por la  globalización,  las actividades del hombre, erupciones volcánicas, vendavales, sequías, incendios forestales, inundaciones, granizadas inusuales, inviernos cruentos, el efecto invernadero, el calentamiento global, el cambio climático,  terremotos, tsunamis, lluvia ácida y radioactiva, aves migratorias, entre otras razones, son las causas para que exista una justificada preocupación a nivel mundial, continental, regional y local, tanto de las autoridades gubernamentales, como de la población en general, por lo que pueda ocurrir con la salud. Estas y muchas otras causas están favoreciendo la globalización de enfermedades emergentes y reemergentes de alto riesgo para la salud humana y animal, de ahí  que a nivel mundial se debe esperar lo inesperado: el cambio de conducta de las enfermedades y no debe olvidarse que el 60% de los patógenos humanos son transmitidos por animales.
El enfrentamiento del cambio climático
Se recomienda realizarlo en tres formas:
1-    La mitigación, se refiere a la reducción en la emisión y a la compensación de los gases de efecto invernadero – GEI.
2-    La adaptación (resiliencia), permite hace ajustes en los Sistemas de Producción.
3-    La gestión de pérdidas y de daños, o bien prever la vulnerabilidad de las regiones y sus fincas, ante eventos meteorológicos extremos.
La mitigación comprende desde el desarrollo de mecanismos de baja emisión, pasando por la reducción de la huella de carbono, que es la suma de la producción de los GEI, en la vida de un producto, servicio o persona, hasta llegar a los procesos de carbono neutralidad, en los que, además de la reducción de emisiones, también se permite la compensación (captura y retención de CO2).
El sector agropecuario, que genera el 37% de los GEI en Costa Rica (Instituto Meteorológico Nacional, 2008), es el único que puede compensar sus propias emisiones, aumentar su resiliencia o bien adaptarse al cambio climático, así como también reducir las pérdidas y daños causados por los fenómenos climáticos extremos. Dentro del sector agropecuario, la ganadería es el mayor emisor, debido a que la fermentación que ocurre en el tracto digestivo de los rumiantes, produce metano (CH4), cuyo efecto de calentamiento global es 21 veces mayor al del CO2. Además en sistemas de ganadería intensiva la fertilización nitrogenada de las pasturas emite óxido nitroso (N2O), cuyo efecto de calentamiento global es 310 veces mayor al del CO2. Sin embargo, los sistemas de producción bovina y de rumiantes en general, son los que tienen el mayor potencial de reducir las emisiones de GEI.
Esto se logra, gracias a que los forrajes con mayor digestibilidad natural aumentan la eficiencia y la utilización del nitrógeno en la fertilización de las especies forrajeras, además de que se logra también la máxima captura y retención de carbono en los suelos y en algunos de los forrajes herbáceos, arbustivos, arbóreos y acuáticos nativos e introducidos, al ocupar la ganadería bovina la mayor área de suelos abierta en América Tropical.
Con relación a la capacidad de mitigación y de compensación Costa Rica tiene bajo potencial, ya que el 52 % del territorio nacional está actualmente cubierto por bosques (FONAFIFO, 2012), e internacionalmente se acepta que la compensación se debe iniciar en paralelo con la emisión. Esto implica que si se piensa compensar mediante el cultivo de árboles, estos deberían sembrarse en forma escalonada (Figuras 2 y 3). Además, debe quedar claro que solamente se deben cortar los árboles que ya no tengan potencial de crecimiento, puesto que solo aquellos que están creciendo activamente capturan carbono de la atmósfera, en cantidades importantes.
Emision de gases de efecto invernadero
En el Cuadro 1, se observan las emisiones anuales, según la categoría animal, expresadas en kilogramos de metano (CH4) y de CO2 equivalente.
Cuadro 1. Emisiones por animal/año en metano (CH4) y en CO2* equivalente, en una lechería de 30 hectáreas y 100 cabezas bovinas.
En el Cuadro 2, se listan algunas especies forestales con adecuadas tasas de crecimiento, las cuales, dependiendo de la zona de establecimiento, tipo de suelo, y del mantenimiento recibidos, consiguen ser cosechadas cada 13 a 14 años.
Mitigación de la emisión de Gases de Efecto Invernadero – GEI
Cuadro 2. Potencial de captura de CO2 equivalente por especies de árboles de uso común en fincas ganaderas.

Comparando los Cuadros 1 y 2 se puede observar la misma cantidad de CO2 equivalente emitida en promedio por cada animal en un año y la cantidad de CO2 equivalente que es fijada en promedio por cada árbol sembrado cada año, de cada género evaluado. Se puede decir que si los ganaderos sembraran un árbol/animal/año, que al final de los 14 años de crecimiento logre un DAP de 50 centímetros y 16 metros de altura libre, podrán compensar las emisiones de CO2, equivalentes a las que emite cada animal anualmente.
Por ello, en la lechería del Cuadro 1 se deberían sembrar 92 árboles/año, para compensar la emisión de GEI, que genera este hato anualmente por concepto de fermentación entérica. Adicionalmente, si la madera de los árboles que se cosechan se utiliza para la construcción de viviendas, muebles y otros enseres, esta seguirá almacenando el carbono capturado, mientras otros árboles, que sean sembrados en el mismo sitio, continuarán capturando más carbono ocioso de la atmósfera. Se procede de igual forma para la compensación del fertilizante nitrogenado aplicado a los potreros (Cuadro 3). Partiendo del supuesto de que la finca posee un área efectiva de pastoreo de 30 hectáreas y un 1% de volatilización a la atmósfera del nitrógeno aplicado, en la forma de Óxido Nitroso - N2O, el cual posee 310 veces mayor efecto invernadero, comparado con el CO2.
Se observa que aplicando 300 kg de nitrógeno/ha/año en cada una de las 30 hectáreas, se necesitarían compensar 28 toneladas de CO2 equivalente/año, lo cual sería compensado por la siembra de 19 árboles/año (Cuadro 3).
Cuadro 3. Compensación con árboles, de la fertilización nitrogenada en la emisión de N2O, convertido a CO2 equivalente.

Si se siembran todos los árboles requeridos para compensar, no solo la fermentación entérica, sino también las emisiones de la aplicación de 300 kg/ha/año de fertilizante nitrogenado, se llega a 111 árboles por año, por un período máximo de 13,6 años, lo cual equivale a la siembra total de 1510 árboles.
Si los árboles se siembran en bloque, sin otros usos, a 6m x 6m, se necesitaría sembrar 5,4 hectáreas en total. Si se siembran en un sistema silvopastoril, con árboles maderables, a una distancia de 10 m x 10 m, en surcos dirigidos de oriente a occidente, sobre el recorrido del sol, en  bloque, pero en forma escalonada, el área destinada a la compensación es equivalente a 15,1 hectáreas, pero si se siembran como prácticas agroforestales, se pueden sembrar árboles maderables como cercas vivas, a 5 metros de distancia entre cada uno de ellos, en tal caso se requerirían 7,6 kilómetros de perímetro, mientras que si se establece una silvopastura asociada de gramíneas forrajeras con hierbas, arbustos y árboles leguminosos y no leguminosos se eliminaría la necesidad de aplicar fertilización nitrogenada (Cuadro 4).
FIGURA 2
FIGURA 3
Producción de biomasa en silvopasturas
En el cuadro 4 se documenta la producción de biomasa comparada entre tres tipos de pastura evaluados, una silvopastura con árboles, enriquecida con la siembra del arbusto Leucaena sp y sin fertilización nitrogenada, otra silvopastura constituida únicamente con árboles de Algarrobo (Prosopis juliflora) y otros árboles nativos y fertilizada con 400 kilogramos/ha/año de urea y la tercera pastura de gramínea pura, sin árboles, y fertilizada con 400 kg/ha/año de urea.  La producción de biomasa forrajera, entre la silvopastura enriquecida con Leucaena sp. y la pastura de la gramínea pura Estrella africana Cynodon nlemfuensis, fue mayor en un 70 %, la capacidad de carga animal se incrementó en un 60 % y el contenido de proteína de la gramínea Estrella africana fue mayor en un 29 %, a favor de la silvopastura enriquecida con Leucaena (Cuadro 4).
Igualmente la producción de leche subió en un 229 %, en litros/ha/año, en las silvopasturas enriquecidas con Leucaena, desde el inicio del año 1996 (desde 7.436 l/ha/año) hasta terminar el año 2000 (con 17.026 l/ha/año), durante los cinco años, en los que se enriquecieron las silvopasturas, mediante la introducción de la Leucaena.  A partir del año 2000 y hasta el año 2011 (durante los últimos 12 años) la producción promedio de leche se ha mantenido estable, en un promedio de 16.346 l/ha/año, equivalentes a un incremento promedio del 220 %, durante los últimos 16 años (1996 – 2011), con relación al año inicial (Figura 4).     
Cuadro 4
FIGURA 4.
FIGURA 5. Utilización en pastoreo y poda, raleo y entresaca de los árboles forrajeros y cosecha de árboles maderables establecidos por regeneración natural y por enriquecimiento, mediante siembra adicional de hierbas, arbustos y de árboles maderables, frutales, industriales y/o forrajeros.      
        
Otra opción, con relación al aprovechamiento de los arbustos y  árboles, con todo tipo de aptitud productiva, existentes en un Sistema Silvopastoril, consiste en hacer podas escalonadas, raleos, entresacas o la cosecha paulatina sobre dichos árboles (Figura 5), ya sea para utilización propia o para venta de madera y/o de leña, para elaborar carbón vegetal de alta calidad energética (Figura 6 y Cuadros 5; 6 y 7), o para la gasificación de la biomasa vegetal, mediante la utilización de una desbrozadora para moler y reducir la madera a la forma de aserrín (Figura 6).
Se introduce entonces el aserrín dentro de un gasificador de biomasa y se consume mediante pirólisis incompleta (en ausencia de oxígeno), para la producción de alquitrán, biocarbono y gas de síntesis (Figuras 7;  8 y 9).  En la producción de gas de síntesis, a partir de biomasa, con 0,5 kg de carbón de algarrobo se genera el equivalente a 1 kw/hora de energía y con 3,5 kg de carbón se generan 7 kw/hora de energía, que son suficientes para abastecer diariamente con la energía eléctrica que consume una familia de 8 personas.
FIGURA 6. Pila para la elaboración de carbón vegetal, picado de la madera rameal para convertirla en aserrín y gasificador de la biomasa, para la elaboración de alquitrán, biocarbono y para la producción de gas de síntesis.
CUADRO 5. Producción de carbón vegetal con base en árboles forrajeros de un sistema silvopastoril.
CUADRO 6. Caracterización térmica de la biomasa. Análisis Elemental.
CUADRO 7. Caracterización térmica de la biomasa. Análisis Proximal.
FIGURA 8.  Gasificador de la biomasa, modelo construido en la India.
FIGURA 9. Estufa gasificadora de biomasa construída en Vietnam.


Bibliografía
Abarca, S. 2013. Cambio climático y la mitigación en fincas lecheras. Revista UTN Informa. Costa Rica. (63). pp 28-31.
Alvarez, G. 2008: Modelos alométricos para la estimación de biomasa aérea de dos especies nativas en plantaciones forestales del trópico de Cochabamba; Bolivia. Tesis M.Sc. CATIE, Turrialba, Costa Rica. 89 p.
Dzib Castillo, B. 2003. Manejo, secuestro de carbono e ingresos de tres especies forestales de sombra en cafetales de tres regiones contrastantes de Costa Rica. Tesis M.Sc. CATIE, Turrialba, Costa Rica. 124 p.
Fondo Nacional de Financiamiento Forestal. 2012. Mapa de Cobertura Forestal 2010. San José, Costa Rica – FONAFIFO. 5 p.
Instituto Meteorológico Nacional. 2008. Clima, variabilidad y cambio climático en Costa Rica. San José, Costa Rica. IMN-CRRH-MINAET-PNUD. 75 p.
Instituto Meteorológico Nacional. 2011. Factores de emisión de gases de efecto invernadero (en línea) Consultado 12 de julio del 2013. Disponible en http://cglobal.imn.ac.cr/sites/default/files/documentos/factores_emisión_gei_0.pdf
Leahy, S. 2013. Recalentamiento planetario empeorará la brecha. Tierramérica. Lunes 1 de julio 2013. Disponible en tierramerica.info/nota.php?lang=esp&idnews=4592
Westra, S. 2013. Global Incresing Trends in Annual Maximun Daily Precipitation. Journal of Climate, June 2013.


 
Autor/es
San Jose, Costa Rica
Médico Veterinario Zootecnista - MSc. en Producc

Impacto de la sequia en la produccion de cultivos

Impacto de la sequía en la producción de los cultivos. Enero de 2009

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La región norte de Buenos Aires está atravesando una de las sequías más intensas de las últimas décadas. La dimensión del área abarcada (Figura 1) muestra además, el gran alcance territorial de este déficit. Nótese que para Pergamino y algunos partidos aledaños p.e. Colón, Rojas, Salto, General Arenales, la mayor parte del área cuenta con reservas de entre 0 y 10 % de agua útil.

El nivel de 0% de agua útil, denominado punto de marchitez permanente (PMP), es aquel en el cual la intensidad del déficit es irreversible y lleva a la muerte de las plantas. Por otra parte, se considera que la evapotranspiración real se separa de la evapotranspiración máxima potencial cuando el contenido de agua está por debajo de 40 a 50 % del agua útil.

Para ejemplificar la dificultad de un cultivo para obtener la escasa humedad contenida en el suelo a los niveles actuales, cabe acotar que al alcanzar el PMP el suelo ejerce sobre el agua una fuerza de retención de 15 atmósferas, que a su vez es la necesaria para elevar una columna de agua de 150 metros. La raíz de la planta debería ejercer una fuerza de extracción superior  para poder absorber agua.




Figura 1: Nivel de agua útil en el suelo al 2 de Enero, para Región Pampeana y San Luis. Fuente: CCA. Consultora de Climatología Aplicada

Para resolver este déficit y alcanzar una condición normal (50 % de agua útil en el suelo), la región debería recibir entre 100 y 120 mm en los próximos 15 días (Figura 2).


Figura 2: Lluvia necesaria para revertir el déficit hídrico. Fuente: CCA
El agotamiento de las reservas de agua en el suelo se produjo a causa de la escasez de precipitaciones durante la mayor parte del año, sumada a temperaturas por encima de lo normal en otoño, invierno y primavera. El año 2008 mostró en la EEA INTA Pergamino un registro acumulado de 573 mm, sensiblemente inferior al de los años 2006, 2007, y al promedio histórico (Agrometeorología INTA EEA Pergamino, Figura 3). A excepción de noviembre, caracterizado por sus altas temperaturas y con un pulso de precipitaciones a final del mes, todos los meses del año mostraron un registro hídrico menor a la media del sitio.




EFECTO DE LA SEQUÍA SOBRE EL RENDIMIENTO DE LOS CULTIVOS.
Maíz:
El maíz es el cultivo más sensible a la ocurrencia de estrés hídrico. Un cultivo de alta producción evapotranspira entre 550 y 600 mm durante su ciclo, y su eficiencia de uso del agua (EUA) es en promedio de unos 20 kg de grano por mm de agua consumido. A pesar de su siembra relativamente tardía, a partir de la lluvia del día 3 de octubre pasado, los maíces de la región durante la campaña 2008/09 alcanzaron la floración femenina a partir del día 23-24 de diciembre (datos registrados en el Ensayo de Caracterización de cultivares de la localidad de Colón-Proyecto Regional Agrícola) debido a las altas temperaturas del mes de noviembre, que posibilitaron una rápida suma térmica.

El ambiente durante el período crítico puede dividirse en 2 situaciones contrastantes: La prefloración se desarrolló bajo condiciones favorables, y la floración y post floración en un ambiente de estrés. En general, los cultivos expresaron un rápido deterioro durante esta transición, mostrando clorosis en las hojas inferiores y pérdida de área foliar. Contribuyen sensiblemente a esto las escasas y, algunas veces ausentes, dosis de nitrógeno aplicado como fertilizante durante la presente campaña. Podría decirse que a la fecha, el rendimiento del cultivo en el norte de Buenos Aires se encuentra mayormente definido. Una recuperación de las precipitaciones en los próximos días solo mejoraría el peso de los granos, que es un componente de menor valía en esta especie, únicamente importante en altos niveles de producción donde un elevado número de granos compromete su llenado, pero no en situaciones donde la fijación de granos se ve limitada.

Soja:
Un cultivo de soja requiere evapotranspirar entre 450 y 550 mm de agua durante su ciclo. Si bien la EUA de la soja es aproximadamente la mitad de la del maíz, su caída relativa en los rendimientos es menor ante un estrés hídrico de igual magnitud. Esto se debe a lo extendido de su período crítico, que le permite generar mecanismos de compensación frente a estrés temporarios que afecten uno de los componentes del rendimiento. De este modo, p.e. una elevada abscisión de flores es compensada por un mayor cuajado en los nudos que se desarrollen una vez superado el estrés, por vainas con más granos o, en última instancia, por la formación de granos de mayor peso.

Las características antes mencionadas dan cuenta que, aunque en la actualidad algunas zonas muestran cultivos deteriorados, están a tiempo de recuperarse si se normalizan las precipitaciones.
En la zona norte de Buenos Aires la soja se sembró en dos etapas, una primera a finales de obtubre-primeros días de noviembre y una segunda etapa desde inicios de diciembre.

Los cultivos más avanzados se encuentran en el estado R2-R3, y muestran escaso crecimiento y cobertura, pérdida de área foliar y, en los casos más graves, cultivos desparejos con aborto de flores más allá de lo normal. Además de la sequía, otros aspectos climáticos -temperaturas elevadas, baja humedad relativa- y de manejo –presencia temprana de plagas, barbechos cortos, escasa o nula fertilización fosforada aún en lotes deficientes en el elemento- contribuyen a agravar la condición de cultivo.

Sin embargo, R2-R3 son estados tempranos para la soja, la cual es capaz de revertir defoliaciones, pérdidas de crecimiento y otras situaciones de estrés casi sin afectar su productividad. En las dos últimas campañas, luego de un período de estrés a inicios de enero, se observó una marcada recuperación ante la ocurrencia de lluvias moderadas. Esto nos permite asegurar que el rendimiento del cultivo de soja en el área está aún por definir, y que la principal preocupación pasa por el riesgo de prolongación de la sequía en el tiempo, más que por lo perdido hasta hoy.

En el caso de la soja de siembra más tardía (V4-V5) o de segunda siembra (V2-V3), cuando la emergencia fue uniforme se preserva aun la potencialidad de rendimiento inicial.


EL CLIMA ESTA LOCO?

El Clima Está Loco

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Término que se lee y escucha en todos los idiomas del mundo para alertar sobre la proliferación del mosquito Aedes aegypti  y el preocupante incremento de brotes de DENGUE El Mundo está loco denominación que ocupa lugar de preferencia en todos los órganos de comunicación y lo más grave radica en que el común de la población no reflexiona el porqué del mismo y no sabe como puede participar para ejercer su control.


Para que los lectores comprendan el texto de este artículo y el grave peligro que ya empieza a comprometer la salud tanto humana como animal a lo largo y ancho del planeta, indispensablemente debemos consignar dos definiciones previas.

DEFINICION DE ZOONOSIS

Etimológicamente la palabra ZOONOSIS significa: (zoo=animal, nosis=enfermedad), es decir enfermedades animales.
Son infecciones o enfermedades infecciosas transmisibles, en condiciones naturales, entre los animales vertebrados y el hombre. Se presentan en los humanos por su actividad o exposición con los animales, ya sea por su actividad laboral o ubicación geográfica.
A pesar de los avances científicos, tecnológicos y operativos logrados en el ámbito mundial durante los últimos años, el número de zoonosis continúa aumentando y produciendo graves repercusiones para la salud humana y la calidad de vida.

Expresándolo de un modo más amplio podemos decir que engloba aquellas enfermedades en las que los animales juegan un papel esencial en el mantenimiento de su presencia en la naturaleza, siendo los humanos únicamente huéspedes accidentales.

DEFINICIÓN DE VECTOR
Se llama vector a un mecanismo que transmite un agente infeccioso desde los individuos afectados (animales) a otros que aún no portan ese agente (hombre). Por ejemplo los insectos hematófagos (mosquitos o zancuditos que al picar chupan sangre) son vectores de diversos virus.
Un ejemplo clásico es el mosquito Anopheles, que actúa como vector del paludismo que al chupar la sangre de un palúdico adquiere el parásito responsable de esta enfermedad y al picar a una persona sana le transmite dicho parásito y éste enferma si no es atendido oportunamente.


EL HOMBRE Y EL CLIMA LOCO

Debemos hacer referencia a las alteraciones que el cambio climático está originando en el hábitat natural y original de muchos vectores los cuales antes estaban presentes en alturas máximas de 1.200 metros sobre el nivel del mar y aún en zonas selváticas mas bajas y en el presente ya son comunes en alturas superiores a los 2.600 metros, perfectamente adaptados y detectados en zonas urbanas lo cual explica la presentación de enfermedades como el Dengue, Fiebre Amarilla, Malaria, entre otras, en grandes capitales de diferentes países.

Desafortunadamente además del cambio climático el hombre tiene una gran responsabilidad en la presencia masiva en algunas regiones, especialmente en países subdesarrollados, de varios de esos vectores ya por desconocimiento de las medidas de control que deben aplicarse para reducirlos o eliminarlos, por negligencia y apatía, o sencillamente porque se acostumbraron a vivir dentro del desorden y, en muchas ocasiones, por falta de presencia permanente de las entidades oficiales bien para iniciar o continuar campañas de exterminio y control o por falta de presupuestos específicos para tal fin.

El hombre por falta de información, educación primaria, por la indiferencia y apatía de muchos gobiernos y la ausencia de leyes que castiguen sus irresponsabilidades está destruyendo la naturaleza a pasos gigantescos y con ellas está fomentado ese drástico y perjudicial cambio climático del cual todos somos testigos mudos e indefensos.

El crecimiento vertiginoso de la población tanto humana como animal, la globalización, las actividades del hombre (industrias, fábricas, vehículos, construcción de carreteras, aumento de la extensión agrícola y ganadera, desecación de humedales para urbanizaciones, tala de árboles y diversa vegetación ya para utilizar sus principios activos en la elaboración de medicamentos o para aprovechar su madera con fines industriales) entre otras razones, están alterando y destruyendo el hábitat natural de muchas especies animales.

En países tropicales cuando los habitantes viajan a zonas selváticas y rurales mosquitos vectores se introducen en las avionetas, helicópteros, vehículos y por este medio son movilizados a la ciudad, situación comprobada en muchos países por brotes de Dengue, Malaria, Fiebre Amarilla, Leishmaniasis.
Otro factor inherente al cambio climático lo constituye la mayor presentación de vientos fuertes y vendavales que transportan los vectores a distancias considerables como si estos pequeños animales estuvieran realizando rutas migratorias.
Además de lo anterior, por la movilización incontrolada del hombre a través del planeta y el incremento en el contrabando de animales vivos y sus productos, es necesario considerar la situación actual y futura del planeta en cuanto a la presentación a nivel humano y animal de diversas enfermedades zoonóticas
Como consecuencia del calentamiento global, cambio climático y fenómenos con El Niño, ya se han comprobado otras enfermedades en zonas urbanas porque muchos vectores han hecho su presencia en regiones, antes frías, que han visto aumentada su temperatura ambiental y se han constituido en nuevos hábitats ideales para mosquitos y otros vectores que han sido movilizados por diferentes medios de transporte
Fuera del hombre, fenómenos naturales también están contribuyendo a empeorar la situación: erupciones volcánicas, vendavales, huracanes, tormentas, sequías, incendios forestales, inundaciones, nevadas y granizadas inusuales, inviernos y veranos cruentos.
En la actualidad las consecuencias de la locura del clima se están viendo en diferentes continentes con fenómenos opuestos, mientras en Europa las nevadas no presentadas hace cincuenta años, afectan la movilización por vías terrestres, aéreas y fluviales y en Rusia donde se registran temperaturas hasta de 45 grados centígrados bajo cero, ocasionando muertes humanas y animales por congelación, en Argentina la ola de calor en los termómetros señalan temperaturas superiores a los 40 grados centígrados.
Mientras en la zona Este de los Estados Unidos cae nieve acompañada de grandes ventiscas, dejando una capa de más de un metro, en el Japón las intensas nevadas la altura de la capa en algunos sitios ha llegado a los cuatro metros, algo jamás visto en un siglo, en Venezuela el gobierno se ha visto obligado a implantar un serio y prolongado racionamiento de luz debido al intenso verano por disminución del agua en las represas.
Mientras en Australia, California, Colombia, la sequía hace estragos y los incendios forestales son numerosos y a veces difíciles de controlar, las intensas precipitaciones en Bolivia, Brasil, México, India y Perú ocasionan graves inundaciones y deslizamientos de tierra que están causando no solo muertes, enfermedades, sino también destrucción de carreteras y pérdida de cultivos.
En muchas zonas de Canadá miles de habitantes están tristes porque en este invierno hasta ahora no ha caído la nieve a que están acostumbrados razón por la cual muchas canchas de sky permanecen cerradas.
Por la locura del clima las aves migratorias están igualmente locas, despistadas, desorientadas.
Genéticamente están preparadas para partir del Ártico, entre los meses de Septiembre y Octubre de todos los años, y con rutas específicas llegan a sitios geográficos precisos más calidos para encontrar el alimento y están hallando pantanos en lugar de lagunas, elevada contaminación producida por la industria, los agroquímicos y las aguas negras citadinas, residuos de metales pesados, especialmente cromo plomo y mercurio, razón por la cual miles de muchas especies han muerto y las sobrevivientes se han visto obligadas ha alargar sus recorridos hacia otras zonas más lejanas que las está afectando física y fisiológicamente.
Inconcebible que los seres humanos que no representamos ni siquiera el 1% de la biodiversidad, con tan poca participación estemos destruyendo el hábitat de todas las especies que habitamos el planeta y favoreciendo la presentación y propagación de enfermedades..
Lo más preocupante es el que estos adversos fenómenos actuales debemos entenderlos como un campanazo inicial, como una voz de alerta, como una señal de alarma, pues ellos cada año serán más frecuentes e intensos porque desafortunadamente no se ven medidas, ni en el presente ni en el futuro inmediato, para evitar su presentación.


DENGUE PREOCUPACIÓN MUNDIAL



Aedes aegypti
Los brotes de dengue ocurren principalmente en áreas donde vive el mosquito Aedes aegypti.
Su distribución geográfica incluye la mayor parte de las áreas urbanas tropicales del mundo: Asia tropical, África occidental y oriental, Polinesia y Micronesia, región del Caribe, América Central, gran parte de Sudamérica y Australia.

Por el clima loco el dengue y sus vectores son de preocupación intensa y permanente en Latinoamérica, África, Sureste Asiático y otras naciones de diferentes continentes.
En los últimos meses, la Organización Panamericana de la Salud exhortó a los países de América latina a aumentar las medidas preventivas y los recursos para responder al dengue porque vaticinan un rebrote importante del virus para este año 2010 y venideros justamente por los inesperados cambios climáticos.

El dengue es una enfermedad de la estación de lluvias que permiten la formación de charcas y otros acúmulos de agua en carreteras, caminos veredales, alrededor de las viviendas, jardines, parques, fincas, entre otros sitios.
Adquiere importancia en épocas de sequía especialmente en aquellas regiones pobres, campesinas, aisladas y olvidadas porque sus habitantes depositan el agua para su posterior consumo en todo tipo de recipientes, lo que favorece la presencia y abundancia permanente del Aedes aegypti, durante todo el año.

El Aedes aegypti es más resistente a las temperaturas extremas porque se cría en las paredes sólidas de los recipientes sin agua.
La hembra pone los huevos en un recipiente que puede o no tener agua. Si está a la sombra se mantienen y cuando el agua cubre los huevos nace la larva. En cinco días pasa a la pupa y en uno a tres días se convierte en adulto.
El Aedes aegypti tiene dos etapas bien diferenciadas en su ciclo de vida: fase acuática con tres formas evolutivas diferentes (huevo, larva y pupa) y fase aérea o adulto.


Larvas de Aedes en un recipiente con agua
Los mosquitos son animales con un gran poder de reproducción. Una sola hembra es capaz de engendrar centenares de estos insectos al año y su crías necesitan pocos días para convertirse en mosquitos adultos capaces de picarnos.
Por esta razón la forma más efectiva de acabar con los mosquitos (y al mismo tiempo la más ecológica), no es matar a los adultos sino eliminar a los mosquitos cuando se encuentran en la fase de larva.
En condiciones óptimas de temperatura los huevos sobreviven hasta tres meses en un recipiente sin agua.

Una vez que se desarrollan está el peligro porque cada hembra pone 300 huevos, de los cuales unos 100 llegan a ser mosquitos adultos. La mitad de estos son hembras y así se continúa el ciclo reproductivo.

El dengue es una enfermedad generalmente de corta duración y el paciente no tiene complicaciones cuando se trata del Dengue Clásico; sin embargo, puede desarrollarse una forma grave conocida como Dengue Hemorrágico, de gran incidencia y preocupación en el actual momento en países como México, Colombia, Brasil, Perú, Argentina, entre otros.

El dengue hemorrágico es una forma más severa del dengue. Esta puede ser fatal si no se reconoce o trata adecuadamente, es causado por infección con los mismos virus que causan el dengue clásico.

Diversas lesiones producidas por el dengue hemorrágico

VECTORES DE OTRAS ENFERMEDADES
No solo el Aedes aegypti es el malo del paseo como vector, otra gran cantidad de mosquitos o zancuditos son los responsables de trasmitir, mediante sus picaduras, otra gran variedad de enfermedades al humano (zoonosis) tales como: las Encefalitis Equina Venezolana, del Este, Oeste; Encefalitis de San Luis.; Fiebre del Nilo Occidental, Fiebre Amarilla, Leishmaniasis, Malaria (Paludismo), entre otras.
Fuera de los mosquitos (zancuditos) existen otros vectores que también trasmiten graves enfermedades como las pulgas, garrapatas, el conocido pito o chipo.


COMO EVITAR QUE NOS PIQUEN LOS MOSQUITOS

Los mosquitos nos localizan por el olor que desprende nuestra piel y por el dióxido de carbono que emitimos al respirar.
Para evitar la picadura de estos insectos, aparte de las alergias que causa su picadura en ciertas personas, la primera medida es alejar a estos insectos de nuestro cuerpo, los repelentes artificiales son un sistema eficaz para ahuyentar a los mosquitos suficientemente lejos de nosotros.

La mayoría de los mosquitos son animales de hábitos nocturnos o crepusculares. En la práctica, esto significa que el mayor peligro de ser picado por este tipo de insectos se da al atardecer, por la noche o al amanecer.

En paseos por el campo, especialmente si vamos cerca de lugares húmedos, como ríos, lagos, lagunas, represas, con abundante vegetación y sombras, otros tipos de mosquitos también nos pueden picar aún de día, de ahí la importancia de vestirse con ropa adeudada. Las camisetas de manga larga y los pantalones largos pueden conferir cierta protección contra el ataque de los mosquitos,
Para evitar que entren los mosquitos a las residencias instalar telas mosquiteras en las ventanas y especialmente en el verano cuando hay más mosquitos, comprobar que la malla antimosquitos no tenga ningún agujero y cerrar muy bien puertas y ventanas bien.


ENSEÑAR A LA POBLACIÓN

La prevención de epidemias de dengue requiere de la participación conjunta y permanente entre las autoridades sanitarias y la comunidad, esta concientización de cómo controlar el mosquito que lo transmite además de básica y definitiva debe hacerse porque son los residentes los responsables de mantener sus patios libres de criaderos donde se puedan desarrollar los mosquitos.

En el interior de las viviendas Identificar los criaderos del Aedes aegypti en recipientes en los que se deposita por largo tiempo agua limpia, por ejemplo ollas, platones, baldes, botellones plásticos recortados, tanques de lavado de ropa , bidones sin tapa, canecas metálicas destapadas de 55 galones de amplio uso en zonas cálidas de barrios marginales y casas campesinas, llantas viejas arrumadas ya en montallantas o en patios interiores y que contienen restos de agua, cisternas de baño sin tapa, floreros, bebederos de las mascotas..

En viviendas de estratos altos es muy común observar en los patios interiores fuentes y pilas ornamentales de agua sin recirculación de la misma, recipientes para baño de aves, acuarios sin peces, bebederos para mascotas, estos son sitios ideales para la multiplicación del Aedes
En el exterior de las viviendas, especialmente en época de lluvias, evitar la acumulación de agua en zanjas, charcas, ondulaciones del terreno, depósitos de basura.
En estas mismas zonas cálidas es costumbre instalar canales metálicas o plásticas alrededor de los techos para por intermedio de bajantes o tubos recolectar agua lluvia y para garantizar la frescura de los mismos y de la vivienda en si, se siembran árboles que dan sombra a los techos, este hecho favorece que se acumulen hojas en dichas canales que retienen agua y se constituyen en un hábitat ideal para la masiva la multiplicación del mosquito


Las llantas viejas y los depósitos de basura además que ojala no existan, deben fumigarse
.


El agua estancada en zanjas alrededor de viviendas, galpones, establos, porquerizas, caminos, carreteras , debe evitarse e igualmente cortar las malezas.

En las fincas de veraneo y haciendas ganaderas el agua de las piscinas se debe desinfectar con cloro y poner a funcionar las bombas de recirculación, por lo menos una vez a la semana, así mismo procurar que el agua de los bebederos del ganado sea consumida con la mayor frecuencia posible para evitar que se acumule por largo tiempo.

En explotaciones avícolas, porcícolas, ganaderas, viveros dedicados a la producción de flores de exportación, plantas ornamentales, medicinales, aromáticas y de vegetales, es muy común observar que disponen de tanque para almacenar agua, hasta donde sea posible estos deben estar cubiertos.
En potreros inclinados y en la época de inviernos crudos que se forman charcos por la pisada del ganado, hacer zanjas transversales y algunas verticales que permitan la evacuación del agua.
Bebederos para el ganado que se dejan con agua sin uso por largo tiempo mientras duran las rotaciones de los potreros
Evitar la acumulación de agua en cercas y muros (tapias) hechos en barro, ladrillos huecos, huecos de árboles, desniveles de piso, pozos, aljibes.
Quién lo creyera pero en épocas como las actuales de intenso verano uno de los medios más propicios para la multiplicación de mosquitos lo constituyen los floreros de los cementerios y es aquí en donde se encuentra la explicación de la presencia de los masiva de estos insectos en las residencias vecinas a los campos santos
Las larvas esperan adheridas en las cualquier tipo de cacharros que puedan contener agua y esperan la llegada de las primeras lluvias para continuar su desarrollo hasta convertirse en mosquitos que pueden ser aún más abundantes y problemáticos que en años anteriores, sobre todo por la cada vez mayor irresponsabilidad observada con la eliminación de las basuras que en muchas regiones son tiradas a los humedales y zanjas.


PARA PREVENIR: EDUCAR Y ENSEÑAR
La educación de la población humana en escuelas, colegios, universidades, en todo lo concerniente al dengue y las otras zoonosis por vectores, sobre el, riesgo, susceptibilidad, severidad, descripción del vector, horarios de actividad del mosquito, radio de acción, descripción de las medidas preventivas, debe ser una obligación de cualquier gobierno ya de países ricos o subdesarrollados.
Las entidades oficiales de salud deben establecer campañas educativas de instalación y monitoreo de larvitrampas o de ovitrampas, estas son recipientes con agua a los que se les coloca un o trozo de madera clara que hace las veces de falsa pared. En ella la hembra del mosquito depositará sus huevos que, al cabo de unos días, se convertirán en larva.

Todas las semanas el personal técnico monitorea estos dispositivos, cambia el agua y retira la vara o madera para su observación detallada

Estas y muchas otras recomendaciones deben ser intensificadas por las autoridades sanitarias mediante campañas educativas a través de todos los medios de difusión, folletos, cartillas, conferencias, seminarios, charlas, comunicaciones personales, foros, a la ciudadanía en general en la época de verano y antes que se inicien las épocas de lluvia.


REFLEXIÓN

Como podrán sacar en conclusión son numerosos los factores que cada día favorecen la difusión y distribución geográfica de las zoonosis ya existentes y la posible aparición de nuevas entidades patológicas que pueden extenderse a través del planeta por medio de vectores.
Esta situación sugiere grandes esfuerzos de investigación a futuro, se debe aumentar el interés y la habilidad para identificar la presencia de múltiples patógenos transmitidos por vectores tanto para los humanos como para animales de compañía.
Dicho interés, habilidad y preocupación debe ser igual tanto para Médicos Humanos, Médicos Veterinarios, Docentes y estudiantes de Enfermería y Salud, Epidemiólogos, Virólogos, Funcionarios Oficiales Responsables de la Vigilancia y Control tanto de la Salud Humana como Animal, Universidades que poseen Facultades relacionadas con la Salud para que instauren la enseñanza sobre Zoonosis y Bioseguridad.
Debe tenerse conciencia que existen más de 200 zoonosis lo que de por sí constituye un reto para el clínico colaborando al desarrollo de estrategias para prevenir los patógenos transmitidos por vectores, de ahí la gran importancia de actualizarse y capacitarse para beneficio personal, de sus familias y las generaciones futuras.


El autor es M.V.Z de la Universidad de Caldas egresado en el año, 1957.
Decano de la Asociación Colombiana de Médicos Veterinarios y Zootecnistas Especialistas en Avicultura (AMEVEA)
Gestor y Coordinador del PRIMER CONGRESO COLOMBIANO E INTERNACIONAL DE ZOONOSIS. Manizales-Caldas-Colombia-Septiembre-2008.
Exdocente de las Facultades de M.V.Z. de las Universidades La Salle y San Martín, Bogotá.
Miembro Corporación RED Salud Pública Veterinaria (SPVet)

Miembro Asociación Veterinarios Vida Silvestre (VVS)
En los gobiernos y en sus manos está el defender el Planeta y Proteger la Salud Humana y Animal

REFERENCIAS
Siglo XXI: Era de las Zoonosis. 2009. Rivera, García, Oscar. Aula Virtual, cursos@veterinaria.org, Universidad de Málaga, España, Universidad Granma, Cuba.
http://es.wikipedia.org/wiki/Vector_(biolog%C3%ADa)
http://farm1.static.flickr.com/109/252936831_7a5df068e3.jpg
http://www.viarosario.com/images/stories/mboix/Noticias/dengue_fumigacion.jpg

OSCAR RIVERA GARCÍA * Derechos reservados de autor.

 
Autor/es
Caldas, Colombia
Médico Veterinario Zootecnista
(9378)
(1)
Nestor Bonilla Bird
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Managua, Managua, Nicaragua
Ing. Agrónomo

Video Como ocurre el fenomeno del niño y la niña

Video "La Cuenca Hidrográfica"

domingo, 1 de diciembre de 2013

INVESTIGACION SOBRE CALCULO DE DIAGRAMAS UNITARIOS DE CRECIENTES

Estimación de la creciente de diseño utilizando el hidrograma unitario instantáneo: el caso de la cuenca del río Tecolutla, México

Estimation of flood design using the instantaneous hydrograph unit: a case study of the Tecolutla river watershed, Mexico

José Antonio Agustín Pérez Sesma* Laura Elena Maderey Rascón** Domitilo Pereyra Díaz* Uriel Antonio Filobello Niño*

* Licenciatura en Ciencias Atmosféricas, Facultad de Instrumentación Electrónica de la Universidad Veracruzana. Circuito Gonzalo Aguirre Beltrán s/n, Zona Universitaria. 91000 Xalapa, Veracruz, México. E–mail: sesma02@yahoo.com.mx ; dpereyra@uv.mx
** Departamento de Geografía Física, Instituto de Geografía, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad Universitaria. Coyoacán, 04510 México, D.F.

Recibido: 3 de septiembre de 2010.
Aceptado en versión final: 9 de marzo de 2012.

Resumen
En esta investigación se utiliza el hidrograma unitario instantáneo (HUI) para conocer la avenida de diseño en la estación El Remolino, ubicada en la cuenca del río Tecolutla. Para conocer la avenida de diseño se utilizó la información pluviométrica de 24 estaciones, localizadas dentro y en las cercanías de la cuenca, para el periodo 1961– 1999, de éste se seleccionaron las 16 tormentas más intensas registradas en la cuenca, cuyo gasto máximo generado fue mayor a 3 000 m3/s. Los hidrogramas de diseño se obtuvieron utilizando las precipitaciones máximas en 24 horas, para los periodos de retorno de 25, 50 y 100 años. Se encontró que el hidrograma de diseño para 25 años tendría un gasto de pico de 21 053.7 m3/s, para 50 años de 23 653.5 m3/s y para 100 años de 26 281.4 m3/s. Estos resultados indican que el HUI sobreestima los gastos de pico, esto puede deberse a que las tormentas de diseño utilizadas tienen una duración en exceso de cuatro días, y precipitaciones en exceso de 495.4, 557.2 y 618.6 mm, respectivamente, para los periodos de retorno utilizados. Finalmente, los gastos estimados, con el HUI, y los gastos registrados mostraron un coeficiente R2=0.956, el cual muestra la efectividad del modelo propuesto.
Palabras clave: Precipitación, escurrimiento, cuenca, hidrograma unitario instantáneo, río Tecolutla.

Abstract
In this research an instantaneous hydrograph unit (IUh), is used to characterize the flood design at the El Remolino station, located in the Tecolutla river watershed. Rainfall data from 24 stations, all of them located within, or in the vicinity of the watershed was used for the period 1961–1999 to learn about the flood design. From this period we selected 16 more intense storms recorded in the watershed, which generated a peak discharge expenditure greater than 3000 m3/s. The design hydrograph was obtained, using the maximum rainfall within 24 hours, for the return periods of 25, 50 and 100 years. It was found that the design hydrographs for 25 years would have a discharge peak of 21 053.7 m3/s, to 50 years of 23 653.5 m3/s and 100 years of 26 281.4 m3/s. These results indicate that the HUI has an over–estimation in the peak discharge, this over estimation might be because the design storms used have a duration in excess of four days and rainfall in excess of 495.4 mm, 557.2 mm and 618.6 mm for each return period. Finally, the peak discharge estimated, with the HUI, and the peak discharge registered, show a coefficient R2 = 0. 956, what shows the effectiveness of the model here proposed.
Key words: Precipitation, runoff, watershed, instantaneous unit hydrograph, Tecolutla river.

Introducción
En México, la transformación de los paisajes boscosos y la contaminación han llegado a modificar el ciclo hidrológico, al cambiar la capacidad de captación y retención de humedad en la superficie. Algunos estudios muestran que la deforestación afecta el ciclo hidrológico al modificar la evaporación, la humedad en el suelo y los efectos que los árboles ejercen sobre los vientos (Magaña, 1999). Uno de los problemas más importantes que se presenta al diseñar una obra hidráulica, es determinar el gasto máximo o el hidrograma de la avenida máxima que pueda ocurrir con determinada frecuencia en el sitio del proyecto. El gasto máximo es utilizado principalmente para diseñar puentes y alcantarillas en ciertos tramos de un cauce, en tanto que la avenida máxima,1 es empleada para diseñar presas de almacenamiento, dado que el hidrograma de ésta permite conocer el volumen de agua que llegará al vaso, en función del cual se diseña la cortina de la presa, así como su vertedor y sus compuertas (Ferrer, 2000).
Debido a que la cantidad y calidad de la información disponible varía ampliamente de un problema a otro y a que no siempre se requiere de la misma precisión en los resultados, se ha desarrollado una gran cantidad de métodos para analizar la relación precipitación–escurrimiento, éstos se han agrupado en modelos empíricos, hidrológicos e hidráulicos (Viessman et al., 1977; Fuentes et al., 1981; Pereyra y Hernández, 1987; Aparicio, 2008).
Como es bien sabido, la información acerca del escurrimiento en una sección de interés, sobre una corriente, también es necesaria para diseñar obras de aprovechamiento o de protección (riego, agua potable, generación de energía eléctrica, inundaciones, etc.). En muchas ocasiones, el diseñador de obra hidráulica se encuentra con poca o nula información de mediciones directas que le permitan conocer la historia de los escurrimientos en la zona de interés, por lo que recurre a estimaciones a partir de las bases de datos de precipitación existentes. Asimismo, cuando la cuenca ha estado o estará sujeta a cambios de importancia (construcción de obras de almacenamiento, urbanización y deforestación, etc.), estos cambios alteran el régimen del escurrimiento, por lo que su registro histórico no representa adecuadamente el comportamiento futuro de la corriente. En los problemas de pronóstico de avenidas, es necesario contar con modelos matemáticos que permitan estimar el escurrimiento a partir de las características de la cuenca y la precipitación (Fuentes et al., 1981; Campos, 1998). Según Raudkivi (1979), Fuentes et al., (1981) y Pereyra (1993), la relación entre le precipitación y el escurrimiento es complicada, depende por una parte de las características de la cuenca (área, elevación, pendiente, orientación, tipo de suelo, drenaje, capacidad de almacenamiento y vegetación) y por otra de la distribución espacial y temporal de la precipitación. Los principales problemas que se han detectado en la cuenca del río Tecolutla, asociados al recurso hidráulico son: a) poca infraestructura para servicio de agua potable, alcantarillado y saneamiento urbano y rural; b) baja eficiencia en el uso del agua en riego; c) baja calidad del agua de las corrientes principales y algunos de sus afluentes, y d) fenómenos meteorológicos extremos, cada vez más recurrentes, que provocan inundaciones en la parte baja de la cuenca donde se ubican dos centros de población importantes (Gutiérrez Zamora y Tecolutla). Debido a este último problema enunciado, nace el interés por conocer la magnitud de las crecientes de diseño, la cual puede ser aplicada en la planeación de obras de control, puentes y alcantarillas, etc. Como antecedente de este estudio se tiene al estudio de Pereyra et al. (2012), quienes utilizaron el modelo numérico HEC–HMS (Hydrologic Engineering Center–Hydrologic Modell System, USA) para conocer los escurrimientos máximos de tormentas severas registradas en la cuenca, teniendo resultados muy aceptables (Tabla 9 y Figura 23).

Metodología
La cuenca del río Tecolutla se encuentra ubicada geográficamente entre los 19º30' y 20º30' latitud norte, y los 97º y 98º15' longitud oeste del meridiano de Greenwich (Figura 1). Tiene un área de 7 342 km2 hasta la desembocadura del Golfo de México, la cual se encuentra distribuida entre los estados de Tlaxcala, Hidalgo, Puebla y Veracruz (Pérez, 2009; Pereyra et al., 2010). En esta cuenca se pueden distinguir tres zonas: la parte alta, ubicada dentro de la Sierra Madre Oriental, en la que los cauces se encuentran alojados en cañones angostos y profundos con fuertes pendientes; la parte media, donde disminuyen las pendientes de los cauces y es posible construir vasos de almacenamiento para generar energía eléctrica; la parte baja, que atraviesa la planicie costera del centro del estado de Veracruz, hasta la desembocadura en el Golfo de México. La corriente principal, se origina entre los estados de Tlaxcala y Puebla y se le conoce primero por los nombres de arroyo Zapata, río Coyuco, río Apulco y finalmente río Tecolutla (Figura 2), (Pereyra et al., 2010).
La parte alta, entre los estados de Tlaxcala, Hidalgo y Puebla, la precipitación media anual es de 700 mm, en tanto que en la parte media es de 2 500 mm, con dos centros de alta precipitación en Jopala y Atexcaco, Puebla, donde la precipitación media anual alcanza los 3 400 mm, y en la parte baja la precipitación es de 1 400 mm (Pereyra y Hernández, 1987). En lo que concierne a la precipitación máxima media anual en 24 horas; en la parte alta de la cuenca es de 200 mm, en la parte media es de 400 mm y en la parte baja de 300 mm. Asimismo, la cuenca del río Tecolutla es afectada últimamente, con mayor frecuencia, por los ciclones tropicales que se forman en el Mar Caribe y en el Golfo de México, los cuales generan precipitaciones intensas, durante el periodo de julio a septiembre, ocasionando crecientes considerables. Además, es afectada por masas de aire frío provenientes del polo norte, denominados Nortes, presentándose éstos de octubre a marzo (Tejeda et al., 1989; Pérez, 2009).
En esta cuenca se construyeron los primeros aprovechamientos hidroeléctricos de importancia en nuestro país, sobre el río Necaxa se encuentra el sistema hidroeléctrico del mismo nombre, que perteneció a la desaparecida compañía, de Luz y Fuerza Motriz. Posteriormente la Comisión Federal de Electricidad (CFE), utilizando el escurrimiento de los ríos Xiucayucan y Apulco, empezó a operar la planta Hidroeléctrica Mazatepec. También, existen algunas plantas hidroeléctricas de poca capacidad de generación, como la que proporciona energía a la población de Zacapoaxtla, Puebla; la planta Atexcaco, que utiliza las aguas de los arroyos que le confluyen al río Xiucayucan por su margen derecha (Pereyra et al., 2010).
La cuenca del río Tecolutla se caracteriza por estar enclavada dentro de tres provincias fisiográficas: Eje Volcánico Transversal (parte alta y media), Sierra Madre Oriental (parte media) y la Llanura Costera del Golfo (parte baja) como se indica en la Figura 3. Los tipos de vegetación predominante son: bosque de coníferas, bosque de encino, bosque mesófilo de montaña, selva subcaducifolia y vegetación hidrófila como se indica en la Figura 4 (Pérez, 2009).
Para conocer el hidrograma de la creciente de diseño de la cuenca del río Tecolutla, primero se ubicaron en un mapa las estaciones climatológicas e hidrométricas seleccionadas, con la ayuda del Software Surfer 7 (SMS, 1999), (Figura 2). Las 24 estaciones climatológicas seleccionadas contaban con al menos 25 años de registro (Tabla 1). Las variables utilizadas fueron precipitación y escurrimiento diarios, las cuales fueron proporcionadas por la Comisión Nacional del Agua (CLICOM, 2004) y por la Comisión Federal de Electricidad (CFE, 2004), para el periodo 1961–1999 (cabe mencionar que se utilizó este periodo debido a que la estación hidrométrica El Remolino fue destruida por la inundación ocurrida en los primeros días del mes de octubre de 1999 y recientemente reconstruida). Para el análisis estadístico se utilizó el Software Statistica versión 5.5 y para el trazo de isoyetas se requirió del Software Surfer versión 7, así como de un planímetro digital para el cálculo de áreas. Además, se seleccionaron las fechas de las tormentas más desfavorables (lluvias intensas que duran varias horas) que generaron un gasto mayor a 3 000 m3/s en la estación hidrométrica El Remolino (Tabla 2 y Figura 5. Asimismo, se realizaron pruebas estadísticas de homogeneidad (td de Student) a cada una de las bases de datos de precipitación y escurrimiento de las estaciones consideradas en esta investigación, las cuales cumplieron con el criterio de homogeneidad (Campos, 1998; Escalante y Reyes, 2002): la prueba consistió en determinar el valor absoluto de la td de Student de cada muestra y compararlo con el valor de la distribución de Student de dos colas v = n1 + n2–2 y grados de libertad, para un nivel de confiabilidad de ∞ = 0.05.

Precipitación
La precipitación media de la cuenca se obtuvo utilizando promedios aritméticos y los promedios ponderados de Thiessen y el de isoyetas (Ponce, 1989; Campos, 1998; Aparicio, 2008). Para conocer la precipitación máxima probable (pmp) que se pueda presentar para un determinado periodo de retorno (intervalo promedio de tiempo dentro del cual un evento de cierta magnitud puede ser igualado o excedido por lo menos una vez) asignado a una cierta obra hidráulica, se ajustó la función de distribución doble exponencial o Gumbel a las precipitaciones máximas en 24 horas ocurridas en la cuenca. La función Gumbel (Ecuación 1) fue elegida entre otras para valores extremos de precipitación, en virtud de haber sido empleada por otros autores para precipitaciones máximas en la región (Pereyra et al., 1984; Pereyra, 1993; Campos, 1998). La expresión matemática de la función de distribución doble exponencial o de Gumbel se puede expresar como se indica en la ecuación 1 (Yevjevich, 1972; Miroslava, 1992; Pérez, 2009):
donde a y b se determinarán por regresión no lineal con el software Statistic versión 5.5; Tm es el periodo de retorno asignado a la obra; Y(Tm) es el valor de la variable Y, pronosticado para el periodo de retorno Tm.

Modelos lluvia–escurrimiento
Debido a la existencia de una gran cantidad de modelos lluvia–escurrimiento, es conveniente agruparlos en diferentes categorías a efecto de seleccionar el más apropiado para cada caso particular. Una forma de clasificarlos es de acuerdo con la información que se requiere para su calibración (Fuentes et al., 1981); de esta manera los modelos de lluvia escurrimiento se pueden dividir en tres grandes grupos: a) Modelos Empíricos que requieren únicamente de las principales características físicas promedio de la cuenca en estudio; dentro de estos modelos se tiene al método de envolventes (Creager y Lowry, entre otros) que relacionan el gasto máximo con el área de la cuenca y un coeficiente de escurrimiento de la cuenca o de la región (Fuentes et al., 1981; Pereyra y Hernández, 1987); b) Modelos Hidráulicos para los cuales se debe de disponer, además de los registros simultáneos de precipitación y escurrimiento, de las características físicas detalladas de la cuenca, los modelos más representativos de esta idea son el de Stanford y el del Departamento de Estudios Geológicos de Estados Unidos, U.S.G.S. (Pereyra y Hernández, 1987; Chow et al., 1994); c) Modelos Hidrológicos para los que es necesario contar con registros simultáneos de precipitación y escurrimiento, para utilizarlos en el pronóstico se recomienda que se les calibre primero para la cuenca de interés, utilizando los datos de lluvia y escurrimiento observados (Fuentes et al., 1981; Pereyra y Hernández, 1987; Pereyra et al., 2012). Para este estudio se utilizó un modelo del tipo hidrológico; a diferencia de los modelos empíricos éstos pueden utilizarse con cualquier tipo de lluvia, tomando en cuenta sus variaciones en el tiempo. Entre estos modelos se encuentran los derivados del concepto de hidrograma unitario, en los que se calcula una función que relaciona las entradas (lluvia) con las salidas (escurrimiento), haciendo caso omiso del fenómeno físico que ocurre en la cuenca (Figura 6).
Hidrogama unitario (HU). Chow et al. (1994) consideraron que este hidrograma es la función respuesta de periodicidad unitaria para un sistema hidrológico lineal. El hidrograma unitario se define como la gráfica del escurrimiento directo resultante de 1 mm (aunque también puede ser de una pulgada, un centímetro, etc.) de lluvia en exceso, que se genera, de manera uniforme, sobre un área de drenaje (cuenca) a razón constante, durante la duración de la precipitación efectiva (Figura 7).
Hidrograma unitario instantáneo (HUI). Para superar las limitaciones en donde se supone que la intensidad de la lluvia es constante, en toda su duración, se han desarrollados métodos que, apoyados en los principios del HU, permiten que si se dispone de información confiable de las variaciones de la intensidad de la lluvia con el tiempo, estas variaciones sean tomadas en cuenta.
Supóngase que en una cuenca dada se dispone de información sobre la precipitación media para intervalos pequeños de tiempo Λt y que se conoce el HU asociado a una tormenta de la misma duración, Λt. De acuerdo con el HU, si se presentara una tormenta compleja se produciría un hidrograma como el de la Figura 8 (Raudkivi, 1979).
Así, si Ui es la i–ésima ordenada del HU (Figura 8a) y Pj es la j–ésima barra de precipitación en exceso del hietograma (Figura 8b), las ordenadas Qi del hidrograma resultante (Figura 8f) son, en este caso,
En general, las k–ésimas ordenadas del hidrograma, Qk es:
Considérese el problema inverso, es decir, en el que se conoce el hidrograma (Figura 8f) y la precipitación (Figura 8b) y se desea obtener un HU como el de la Figura 8a. Consecuentemente, el sistema de ecuaciones 2 sigue siendo válido; este sistema se puede escribir como:
donde:
La incógnita es entonces el vector {U}. Sin embargo, en el sistema 2 se tendrían cinco ecuaciones con tres incógnitas, por lo que el sistema es indeterminado y no existen valores de {U} que satisfagan simultáneamente las cinco ecuaciones. Así, para tener una solución del sistema 3 es necesario aceptar un cierto error en cada uno de los componentes de {U}; ciertamente, es deseable que dicho error sea el mínimo posible. Se puede demostrar que se comete el mínimo error en los valores de {U} si la ecuación 3 se multiplica por la matriz transpuesta de P (Raudkivi, 1979; Aparicio, 2008):
Lo que en este caso resultaría:
El sistema matricial 5 es ya un sistema determinado, con una solución única. Esta solución proporciona el valor del vector {U} buscado. Nótese que para el HUI, siempre debe especificarse la duración en exceso, que es la duración de las barras del hietograma de la Figura 8b. Sin embargo, en contraposición con el HU tradicional, en el instantáneo se tiene una mayor flexibilidad en el manejo de esta duración en exceso.
Asimismo, en todos los casos el número de ordenadas del hidrograma final NQ está ligado con el número de barras del hietograma NP y al número de ordenadas del HU Nu por medio de la ecuación (Fuentes et al., 1981; Aparicio, 2008):
Con esta ecuación es posible saber de antemano el número de ordenadas que tendrá el HU y, por lo tanto, el orden de la matriz de coeficientes del sistema de ecuaciones.

Resultados
La precipitación media de las tres tormentas más intensas (1974, 1981 y 1986) de las 16 que se presentan en la Tabla 2 se muestran en la Tabla 3 y en las Figura 9, 10 y 11. La precipitación media anual de la cuenca del río Tecolutla se presenta en la Tabla 4 y en la Figura 12. En las Figura 9, 10, 11 y Figura 12 se puede observar que existen dentro de la cuenca, dos centros de alta precipitación, ubicados en las regiones de Jopala (7) y Atexcaco (21), Puebla, aseveración que confirma lo dicho anteriormente, en el apartado "metodología".
La precipitación máxima probable esperada (pmp) para periodos de retorno de 25, 50 y 100 años, de acuerdo con la ecuación 1, se muestran en la Tabla 5, así como en las Figura 13, 14 y 15, donde se puede apreciar que existe una gran similitud con la forma del mapa de isoyetas medias anuales de la cuenca (Figura 12).
En la Tabla 6 se muestran los valores del escurrimiento directo (Ved), el volumen de escurrimiento base (Veb), la lámina de precipitación en exceso (Le) y el índice de infiltración media de la cuenca (Φ) para cada tormenta, los cuales se estimaron usando las técnicas convencionales presentadas en Springall (1970), Campos (1998), Escalante y Reyes (2002), y Aparicio (2008).
a) Para obtener el hidrograma unitario se consideró a la tormenta del 23 al 28 de agosto de 1981 como la más representativa para pronosticar la avenida de diseño, siendo la duración en exceso de esta tormenta de cuatro días, como se indica en la Tabla 7.
Las columnas 3 y 4 de la Tabla 7, muestran que NQ=7, NP=4 y por la ecuación 6 se obtuvo que Nu=4. Reemplazando estos valores en la ecuación 2a, se obtiene el sistema de ecuaciones 7.
La solución del sistema 7 es U1=100.03, U2=31.3, U3=13.94 y U4=2.52, las cuales representan las ordenadas del hidrograma unitario de la cuenca del río Tecolutla (Figura 16).
b) Calibración del modelo HUI. El hidrograma del escurrimiento directo obtenido con el modelo propuesto, en la ecuación 2a, para la tormenta mostrada en la Tabla 7, se presenta en la Figura 17, donde se observa un buen ajuste con el hidrograma observado.
En la Figura 18 se presenta la correlación que existe entre los gastos observados contra estimados. En esta figura se puede observar que el valor del coeficiente de determinación R2= 0.9599, lo que indica que el modelo del HUI explica el 95.99% de los casos. Asimismo, en la Tabla 8 se presentan los valores comparativos de los gastos directos observados contra estimados.
c) Para escoger el periodo de retorno que se le asignará a la tormenta de diseño, se aplicó la siguiente expresión matemática (Escalante y Reyes, 2002):
donde: x es la magnitud de un evento hidrológico; P probabilidad de que ocurra una tormenta; Tm periodo de retorno de la tormenta, en años. En este caso se fijaron Tm de 25, 50 y 100 años considerando que las obras a realizar en la región pueden ser de control de inundaciones.
d) Con base en la duración efectiva de las tormentas consideradas como severas en este estudio, se fijó una duración de cuatro días para la tormenta de diseño.
e) Con los periodos de retorno obtenidos en c) y la duración efectiva supuesta en d), se calculó la altura de precipitación diaria de la cuenca con base a las curvas IDT (Figura 19).
f) Con los datos del inciso anterior se obtuvieron los hietogramas de las tormentas de diseño (Figura 20, 21 y 22).
g) Con los datos de los hietogramas obtenidos en el paso anterior y con el índice de infiltración media, ψ = 35.21mm/día (Tabla 6, columna 7), se obtuvo la lluvia en exceso; siendo para el periodo de retorno de 25 años de 495.4 mm, para 50 años de 557.2 mm y para 100 años de 618.6 mm, con una duración en exceso de cuatro días para las tormentas de diseño, para obtener la altura de precipitación en exceso, se restó la infiltración media de la cuenca del río Tecolutla a cada barra del hietograma de diseño y se sumaron los resultados.
h) Para conocer la avenida o creciente de diseño, para los periodos de retorno seleccionados, se multiplicaron las ordenadas del hidrograma unitario de diseño por las alturas de la precipitación en exceso. De las avenidas de diseño mostradas en las Figura 20, 21 y 22, se observa que los gastos máximos pronosticados son de 21 053.7 m3/s, 23 653.5 m3/s y 26 281.4 m3/s para los periodos de retorno de 25, 50 y 100 años, respectivamente. Tomando en cuenta el área de captación hasta la salida al mar y la precipitación en exceso, en toda la cuenca, para cada una de las tormentas de diseño, el volumen que llegaría a la desembocadura al mar sería de aproximadamente 3 637.2x106, 4 091x106 y 4 541.8x106 m3, respectivamente.

Discusión
El modelo del HUI requiere una mayor cantidad de datos, entre éstos los registros continuos de escurrimiento y de precipitación de la cuenca en estudio, pero tiene la ventaja respecto a otros métodos ya que permite conocer la avenida y con ello el volumen de escurrimiento, así como el gasto máximo.
La Tabla 9 y Figura 23 muestran un comparativo entre gastos estimados por el HUI y el HEC–HMS (Pereyra et al., 2012) con los observados, donde se puede apreciar que el HUI tiene un R2=0.9561 y el HEC–HMS un R2=0.9921, lo cual indica la efectividad del modelo HUI.
En vista de los daños generados, en los últimos años, por las inundaciones ocurridas en la cuenca del río Tecolutla, el cálculo y pronóstico de las avenidas de diseño para tal región utilizando el HUI, es de suma importancia para la toma de decisiones en la prevención y disminución del riesgo de la población. Cabe mencionar que no se puede hacer un análisis de los impactos de una tormenta extrema o de escurrimientos súbitos, sin mencionar que las inundaciones provocadas por el desbordamiento de los ríos no necesariamente se debe a tormentas extraordinarias sino que, en primera instancia, se puede deber a factores antropogénicos (como por ejemplo actividades agrícolas y ganaderas, entre otras).
Finalmente, debido a la magnitud de los gastos máximos estimados, se recomienda construir obras de captación o de control para disminuir el riesgo por inundaciones en la parte baja de la cuenca, lugar donde se ubican las dos ciudades más importantes (Gutiérrez Zamora y Tecolutla).

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