Ríos, Mendoza Ramírez, Silva Casarín, Simuta Champo, Reyes López, and Ramírez: Elementos para gestión del agua en la cuenca del lago de Zirahuén



Introducción

Las cuencas hidrográficas son las unidades territoriales básicas para la gestión integrada de recursos hídricos, se definen como el área superficial que drena sus aguas de escurrimiento en una salida única, estructurada de manera jerárquica que funciona a diferentes niveles de organización (Thoms et al., 2007; Mavrommati et al., 2013), donde los cambios y sus efectos ocurren a diferente escala espacial y temporal (O’Neill y King, 1998). La eficacia de las decisiones con respecto a la gestión de los recursos hídricos depende del conocimiento integral de las características, los actores y las interaccione; en este sentido, es una entidad socio-político-ecológica que desempeña una función crucial en la seguridad alimentaria, social y económica (Wani et al., 2008).

El lago de Zirahuén, con profundidad máxima de 39.4 m, es uno de los cuerpos de agua superficiales más estudiados (Martínez-Almeida y Tavera, 2005); sin embargo, la descripción de las características generales de la cuenca es escasa y en ocasiones solo enfocada a los fines particulares de cada estudio (Bravo et al., 2009; Lozano-García et al., 2013; Mendoza et al., 2015), por lo que es necesario integrar la información referente a la cuenca.

Los métodos morfométricos permiten definir características de la cuenca, mediante la obtención de índices que aproximan la definición del estado y transformación a través del tiempo (Rai et al., 2017). Estos métodos estudian la relación altura-área, la superficie de erosión, la pendiente, y las características particulares del terreno, todo ello, para conocer la temporalidad y calidad de los escurrimientos (Nongkynrih y Husain, 2011). De manera similar, en la evaluación potencial de las aguas subterráneas y superficiales que requiere el análisis de parámetros propios de la cuenca y de su red de drenaje (Rai et al., 2017).

Las características de drenaje en una cuenca determinan el comportamiento de la velocidad en que las aguas circulan sobre la superficie y condicionan la capacidad de respuesta de la cuenca ante las precipitaciones (Esper y Perucca, 2014). Además de los parámetros geomorfológicos, es importante tener información sobre los aspectos geológicos, edáficos y la cobertura vegetal para caracterizar una cuenca. Las características edáficas condicionan la permeabilidad, los suelos influyen sobre el régimen hidrológico de las corrientes, los patrones de drenaje reflejan el grado de ramificación que presenta una cuenca (Horton, 1932) y responden a la capacidad de infiltración y retención de humedad en el suelo. Por último, la cobertura vegetal controla la capacidad de retención, evapotranspiración y el escurrimiento dentro de una cuenca.

Área de estudio

La Cuenca del Lago Zirahuén (19° 21’ 09” y 19° 29’ 51” N y 101° 29’1 1” y 101° 46’ 22” O) está en la región central norte del estado de Michoacán de Ocampo, México (Figura 1) y pertenece a la provincia fisiográfica Eje Neovolcánico y la subprovincia Neovolcánica Tarasca (INEGI, 2001). Está en la cuenca R. Tepalcatepec-Infiernillo de la Región Hidrológica 18 Balsas; la superficie oficial es 273.07 km2 y el perímetro 90.34 km, es de tipo cerrada (endorreica); su afluente principal es el Río El Silencio también conocido como La Palma (CONAGUA, 2009); colinda al suroeste con la subcuenca Río La Parota, al sureste con la subcuenca Río Tacámbaro, al noreste con la subcuenca del Lago Cuitzéo y al norte con la subcuenca Lago de Pátzcuaro. Abarca un territorio que pertenece a los municipios de Salvador Escalante (73.7%), Pátzcuaro (24.8%) y Tacámbaro (1.6%) (INEGI, 2016).

Figura 1:

Macrolocalización de la cuenca del lago de Zirahuén.

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El parteaguas está conformado por un sistema de montañas y lomeríos que alcanzan alturas que van de los 2310 m a los 3283 m de elevación; resalta al Este el Cerro El Burro con la máxima elevación. En la parte alta de la cuenca se encuentran otras elevaciones como los Cerros El Janamo, La Tapada, El Frijol, Zirahuén, El Cantón y El Morillo con alturas de 3024, 3007, 2979, 2968, 2943 y 2921 m, respectivamente (INEGI, 2014).

Morfometría

Los parámetros más comunes para conocer la naturaleza morfológica de las cuencas se pueden agrupar de acuerdo con sus fines: parámetros Generales 1) área, perímetro, longitud de la cuenca, ancho máximo y ancho promedio; parámetros de Forma 2) coeficiente de compactación e índice de alargamiento; parámetros de Relieve 3) curva hipsométrica y pendiente media de la cuenca, y parámetros de la Red de Drenaje 4) número de orden, densidad de drenaje, frecuencia de drenaje, longitud de cauce principal y pendiente media del cauce.

De acuerdo con los parámetros generales (INEGI, 2016), la cuenca tiene un área (A) de 273.4 km2, y se clasifica como una cuenca intermedia pequeña; el perímetro (P) es de 90.7 km y es un elemento en el cálculo del coeficiente de compacidad; longitud (La) de 26.3 km; ancho máximo (Am) de 12.8 km y ancho promedio (Ap) de 10.4 km. Estos parámetros proporcionan una idea general de las condiciones de la cuenca, ligeramente alargada en el sentido de la corriente principal de Este-Oeste hasta llegar al lago, y ensanchada de Norte a Sur, por lo que la cuenca tiene mínima rotación axial alineada en sentido horizontal.

En cuanto a los parámetros de forma, el coeficiente de compacidad (Kc) (Gravelius, 1914) es 1.6 que indica que la cuenca es oval-oblonga a rectangular-oblonga; el Kc se complementa con los resultados del índice de alargamiento (Ia) de 2.1, que cuando es mayor a 1 se trata de cuencas con fuerte tendencia alargada; este tipo de cuencas está menos sujeta a avenidas intensas por la longitud del cauce principal, siempre que exista un cauce principal dominante y los flujos laterales sean leves debido a pequeñas áreas de captación.

Para los parámetros de relieve, la pendiente media (Pm) (Horton, 1945) de 13.7% se complementa con el análisis de la Curva Hipsométrica (Figura 2) que permite conocer la evolución de la cuenca en función de los procesos erosivos expuesta a través del tiempo (Strahler, 1957). La cuenca presenta un proceso de vejez con bajo potencial erosivo considerada como una cuenca sedimentaria, esto se puede observar al analizar la distribución de la superficie por elevación, donde las elevaciones bajas, entre 2071 a 2320 msnm, ocupan casi el 50% de la superficie total de la cuenca. La pendiente media de la cuenca está correlacionada positivamente con variables morfométricas como la relación de birfurcación, la densidad de drenaje, así como con la frecuencia de drenaje (Samal, 2015).

Figura 2:

Curva hipsométrica.

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Hay dos tipos de drenaje: el primero es de tipo radial centrífugo, se caracteriza por corrientes que parten de un punto central hacia afuera, procedentes del punto más alto y con pendientes fuertes que van de 20° a > 45° como resultado de las formaciones montañosas que corresponden a los Cerros Zirahuén, El burro y La Anona; el segundo es de tipo subparalelo, son influenciados por planicies inclinadas, valles inclinados y lomeríos con pendientes bajas en el rango de 1° a 20° localizados hacia la parte central de la cuenca que ocupa el valle aluvial del afluente principal, lo cual supone una mayor infiltración (Horton, 1932), bajo una estructura geológica de origen volcánico formada por basaltos que prevalece en casi toda la cuenca y que favorece mayor resistencia al desgaste hídrico.

La red de drenaje resultante es propia de un buen sistema de drenaje (Strahler, 1964) y el valor de densidad de drenaje (Dd) (Horton, 1945) de 1.5 es típico en áreas de alta precipitación con zonas escarpadas e impermeables (Horton, 1932), donde la mayor concentración de los escurrimientos está en las partes altas de la cuenca originada por las formaciones montañosas de origen volcánico que delimitan el parteaguas. El valor de la pendiente media del cauce (Pmc) (Horton, 1932) de 5.4% está influenciado por las elevaciones de la parte media-baja, lo que indica la preponderancia de topografía suave (Nongkynrih y Husain, 2011) por lo que se pueden considerar volúmenes bajos de escurrimiento y velocidades bajas. Las áreas donde hay precipitaciones altas con proporcionales velocidades de escurrimiento y carga erosiva, se desvanecen al llegar a las partes bajas por lo cual aún permanece el cuerpo de agua, aunque se trate de un lago pequeño con respecto a la cuenca. Si los cambios de uso del suelo generan altos cambios en la cobertura vegetal, las pendientes bajas de la parte media-baja, sirven para amortiguar los efectos de la sedimentación, lo que genera mayor vida al lago a pesar de la degradación del ecosistema natural circundante.

Uso de suelo y vegetación

Para conocer el estado de la cobertura del suelo y vegetación se usó la Serie V a escala 1:250 000 del producto Uso de Suelo y Vegetación (INEGI, 2013a).

La distribución (Figura 3) indica que 35.2% está cubierto aún por vegetación primaria de bosque de pino-encino, bosque mesófilo de montaña, bosque de encino-pino, bosque de pino y bosque de encino.

Figura 3:

Uso de suelo y vegetación, Serie V.

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Las actividades agrícolas ocupan 49.5% del territorio de la cuenca con agricultura de secano anual, los asentamientos humanos y zonas urbanas ocupan 2.4%, y los cuerpos de agua ocupan 3.9%, de los cuales 3.6% corresponde al vaso del Lago de Zirahuén (Cuadro 1).

Cuadro 1:

Tipos de uso de suelo por superficie.

Edafología

Se usó el Conjunto de Datos Vectoriales Edafológicos Serie II a escala 1:250 000 por ser la de acceso más reciente (INEGI, 2013b). La superficie de la cuenca está cubierta por suelo Andosol (AN) en más del 75% de la superf icie total. En menor medida hay Leptosol (LP) en la porción central y al oriente en las partes altas de la cuenca. En pequeñas áreas hay Luvisol (LV) (en dos elevaciones) y Phaeozem (PH), este último en las partes bajas de la cuenca junto al cauce principal. Las actividades agropecuarias se realizan en los Andosoles que se caracterizan por poseer altas tasas de fertilidad que favorecen el enraizamiento de las plantas y retención de humedad (IUSS, 2015).

Geología

De acuerdo con el Conjunto de Datos Geológicos Vectoriales Serie I, a escala 1:250 000 (INEGI, 1983), la caracterización litológica indica que la cuenca está integrada por rocas ígneas intrusivas correspondientes a la Era del Cenozoico, constituidas por basaltos que cubren la mayor parte de la superficie (92%). En muy pequeñas cantidades relativas se encuentran brechas volcánicas básicas, el basalto-brecha volcánica, aluvial, dacita y toba básica. Desde el punto de vista estructural, en la cuenca existe una falla de tipo normal, que indica ruptura de la corteza terrestre y con ella un desplazamiento entre los bloques, y está ubicada en la porción noroeste entre los Cerros Zirahuén y El Borrego (INEGI, 2005).

Clima

Se revisó la información de las unidades climáticas a escala 1:1 000 000 (INEGI, 2008); además, se usó la información reportada por el Servicio Meteorológico Nacional (SMN) para la estación 16146, que está dentro de la cuenca (próxima al vaso), y que aporta la información más confiable sobre la configuración climática de la zona de estudio (SMN, 2016). De acuerdo con la cartografía oficial, la cuenca tiene un clima templado subhúmedo C(w2) (w) del subtipo de los más húmedos de los subhúmedos y el cociente de la precipitación total sobre la temperatura media anual es mayor de 55.0 mm (INEGI, 2000); el régimen de precipitación oscila de 1000 a 1200 mm totales anuales; la temperatura máxima va de 18 a 21 °C, y las isoyetas de temperatura mínima van de 6 a 9 °C. Las normales climatológicas para la estación 16146 en el período 1951-2010 muestran un régimen de precipitación anual de 1162.20 mm, con temperatura media anual de 16.1 °C, temperatura máxima de 25.2 °C y mínima de 7 °C. El climograma (Figura 4) mostró sequía entre febrero y abril y época húmeda a partir de mayo, que supone la recarga de agua del Lago de Zirahuén de mayo a noviembre.

Figura 4:

Climograma de la estación 16146 en el periodo 1951-2010.

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Actividades productivas

La caracterización socioeconómica se realizó con el Censo de Población y Vivienda 2010 del INEGI mediante los Principales Resultados por Localidad (INEGI, 2013c). Esta información se complementó con detalles a nivel municipal de la base de datos de las estadísticas de producción agrícola del SIAP (2015).

En los municipios de Salvador Escalante y Pátzcuaro las principales actividades productivas del sector primario son: agricultura, cultivo de maíz (Zea mays), aguacate (Persea americana), avena forrajera (Avena sativa); ganadería, manejo de bovinos para producción de carne, leche y otros; y, forestal, tala de árboles, sistemas agrosilvopastoriles con aprovechamiento forestal (INEGI, 2011), aunque no se encontraron estadísticas sobre las actividades ganaderas y forestales. El SIAP detalla las estadísticas de la producción agrícola para el año 2013 en los municipios de Pátzcuaro y Salvador Escalante y los datos integrados a nivel municipal, pero no hay datos geoespaciales que puedan dar respuesta a las actividades realizadas dentro de la cuenca en particular.

En el municipio de Pátzcuaro los principales cultivos son el maíz de grano y la avena forrajera que ocupan el 49 y 32% de las 4054 ha de la superficie agrícola del municipio. En el municipio de Salvador Escalante los principales cultivos son el aguacate, maíz de grano y zarzamora (Rubus spp.), con 68, 20 y 6% de 19 092 ha agrícolas del municipio; en contraste, hay solo 139 ha de agricultura anual permanente, categoría en la que está el cultivo de aguacate. Estas cifras en la Serie V contrastan con los datos del SIAP y lo visto en recorridos de campo en la cuenca; además, inspecciones rápidas con la herramienta Google Earth® permiten inferir que la superficie ocupada por el cultivo de aguacate es mayor que lo reportado en la Serie V y, por tanto, se debería actualizar la información de uso de suelo. Los resultados indicaron que la mayor ocupación corresponde a agricultura anual de secano, en su mayoría de maíz (48%); además hay áreas que eran agrícolas de secano y se han sustituido para cultivar aguacate.

Otra actividad que genera fuerte derrama económica y generación de empleos en la cuenca es el turismo, representado por la artesanía de cobre martillado de Santa Clara del Cobre y la pesca en el Lago de Zirahuén como actividades relevantes.

Población

Los índices de Marginación por Localidad se tomaron de los productos generados por CONAPO, considerados como la medida-resumen del impacto global de las carencias que la población presenta en función al acceso a la educación, vivienda y carencia de bienes y servicios (CONAPO, 2012a). Respecto a la dinámica poblacional se consideraron los datos demográficos 1990-2010 y las proyecciones de población para el periodo 2010-2030 (CONAPO, 2012b).

En el municipio de Salvador Escalante hay 40 localidades y un total de 33 803 habitantes que representan el 74.8% del total de la población del municipio y las principales localidades son Santa Clara del Cobre, Opopeo, Zirahuén, San Gregorio, Chapa (Chapa Nuevo), Felipe Tzintzun (La Mesa) y Palma de Sandoval. En el municipio de Pátzcuaro, la cuenca ocupa siete localidades que representan el 3.8% del total de la población y las localidades más importantes son Santa Juana, San Miguel Charahuén, Estación de Ajuno (Santa Isabel Ajuno) y Las Palmitas.

Respecto a la marginación, en resultados integrados a nivel municipal, el grado de marginación en el municipio de Salvador Escalante es medio y en el municipio de Pátzcuaro es bajo (CONAPO, 2012a); sin embargo, cuando se analizan los indicadores de marginación en las localidades dentro de la cuenca, todas las localidades de ambos municipios presentan un grado de marginación alto. En contraste, el índice de rezago social (CONEVAL, 2011) indica valores medios para la mayoría de las localidades, pero Santa Clara del Cobre presenta un grado de rezago social bajo (Cuadro 2).

Cuadro 2:

Indicadores sociodemográficos de las localidades.

La dinámica de la población en las proyecciones al 2030, con base en la tendencia del período 1990-2010 (CONAPO, 2012b), es que la población de Santa Clara del Cobre disminuirá en 7.8%, la de Zirahuén y Opopeo crecerá 19.3 y 8.6%, y en Santa Juana el crecimiento será 100.6%, lo cual aumentará la presión sobre los recursos naturales. Los aumentos en la población implican cambios directos en la superficie urbana o semiurbana, lo cual aumentará la superficie impermeable al interior de la cuenca y, desde el punto de vista hidrológico, disminuye el tiempo que transcurre entre los fenómenos de lluvia y la ocurrencia de escurrimientos. Lo anterior denota peligro latente de inundaciones aún con lluvias ligeras, ya que la condición impermeable en la cuenca hará que los escurrimientos rebasen con facilidad la capacidad de las obras de desfogue pluvial (alcantarillas) y la consecuente inundación por las pendientes prevalecientes en la parte media-baja, que representan más de la mitad de la superficie de la cuenca.

Conclusiones

- El lago de Zirahuén basa su supervivencia en las particulares condiciones morfométricas de la cuenca por tener un afluente principal y valle aluvial con pendientes bajas en la parte media-baja de la cuenca, hay depósito de la mayor parte de los sedimentos producidos por la precipitación en los suelos en su mayoría agrícolas y las descargas de aguas servidas. Las pendientes influyen en la velocidad de los escurrimientos, con bajos niveles de aireación natural que podrían contribuir a elevar la contaminación del lago. Por lo tanto, es importante la estricta vigilancia de la calidad de las descargas de las aguas servidas en el afluente principal y mantener el uso de suelo forestal.

- Además, el número de habitantes aumentará en la cuenca, para evitar esto se deberá poner énfasis en controlar la explosión demográfica porque habrá mayor presión sobre los recursos naturales, cambio de uso de suelo y urbanización. La superficie de infiltración disminuirá por la urbanización, la erosión aumentará, la fertilidad de suelos y la biodiversidad se reducirá, y el ciclo hidrológico se alterará, afectando la estabilidad del lago, causando crisis de disponibilidad en cantidad y calidad del agua para las actividades humanas.

Agradecimientos

Este estudio fue realizado en el marco del Proyecto 6331 del II de la UNAM y del Proyecto CONACYT PDCPN-2015-640.

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