Desarrollo y aplicación de una metodología para el análisis de microcuencas en proyecto geométrico de carreteras mediante las herramientas SIG

Abstract

A basic component in the construction and conservation of a highway is the superficial and transversal drainage through different kinds of minor works, it provides an appropriate and fast exit for the runoffs that causes the rainfall with the purpose of avoiding negative effects over the structural system. Due its importance, the hydrological analysis becomes essential for executing any project. Today, this analysis is made through the catchment microbasins layout (commonly their drained area is minor than 5 km2) traced manually with the existent topography to determinate the peak flows and in that way, check or design hydraulically, but the process´s times are very long and they require more human and material resources. The proposed methodology develops a set of activities for microbasins delimitation through high resolution Digital Models of Elevation (MDE) as base, processing them on Geographic Information System denominated ArcGIS with the purpose of reducing time of process, human and material resources as well. The application and evaluation were made in the federal highway number 95 Cuernavaca-Acapulco 278+000 to 309+000, where 44 superficial runoffs were detected; 1 perennial type, 7 ephemeral type and 36 intermittent type. A delimitation of 44 microbasins along 31 km was made, in which 13 of them exceeded the proposed imprecision range to obtain a 90% efficiency regardng the variation between the processed delimitation and the later manual re-draw, which it represents a 75% true efficiency.

Un componente básico en la construcción y conservación de una carretera es el drenaje superficial y transversal que, a través de diferentes tipos de obras menores, se proporciona una salida rápida y adecuada a los escurrimientos generados por la precipitación con el propósito de evitar efectos negativos sobre el sistema estructural. Dada la importancia de lo anterior, el análisis hidrológico se volvió imprescindible en el momento de ejecutar un proyecto. Actualmente, dicho análisis se lleva a cabo mediante el trazado de microcuencas de aportación (comúnmente su área de drenado no supera los 5 km2) trazadas manualmente con ayuda de la topografía existente para determinar los gastos pico y así revisar o diseñar hidráulicamente, pero los tiempos de proceso suelen ser extensos y se requieren mayores recursos humanos y materiales. La metodología propuesta desarrolla un conjunto de actividades para la delimitación de dichas microcuencas tomando como base Modelos Digitales de Elevación (MDE) de alta resolución, procesándolos en el Sistema de Información Geográfica denominado ArcGIS con el propósito de disminuir los tiempos de proceso y la necesidad de mayores recursos humanos y materiales. La aplicación y evaluación se llevó a cabo en el tramo perteneciente a la carretera federal 95 Cuernavaca-Acapulco del kilómetro 278+000 al 309+000, donde se detectaron 44 escurrimientos superficiales: 1 de tipo perenne, 7 de tipo efímera y las 36 restantes de tipo intermitente. Se delimitaron las microcuencas pertenecientes a los 31 km de análisis, de las cuales 13 excedieron un rango de imprecisión propuesto para obtener una eficiencia del 90% respecto a la variación entre la delimitación procesada y un afine manual posterior, lo que representa una verdadera eficiencia o confiabilidad del 75%.