1.  GENERALIDADES [Estudios Previos]    [Metodología]    [Recopilación de Datos]    [Resultados]    [Conclusiones]    [Bibliografía]   • Diversas instituciones locales, estatales, y federales mexicanas, están considerando la posibilidad de la restauración ecológica y la rehabilitación hidráulica natural del cauce del Arroyo Tecate en su zona de influencia, es decir, dentro del complejo urbano de la ciudad de Tecate (Figura 1). El proyecto de revitalización comprende, en primera instancia, el tramo de 11.5 km que va desde la sección del Puente San José II, aguas arriba de la ciudad, hasta la sección del Puente La Puerta, en la parte baja del asentamiento (Figura 2). El plan de revitalización será ejecutado en varias fases en los próximos 20 años, en función de los recursos económicos disponibles. El proyecto de rehabilitación busca proveer una serie de funciones naturales y antropogénicas para restaurar el Arroyo Tecate. Las funciones a ser mejoradas son:   (1) la conducción eficiente del paso de avenidas, (2) la recarga del acuífero, (3) la inserción en el nuevo marco jurídico ambiental y urbano, (4) la delimitación de la zona federal fluvial, (5) la protección y restauración del corredor ripario, (6) el aseguramiento de la calidad del agua, (7) el establecimiento de áreas verdes destinadas a parques recreativos y áreas deportivas, y (8) la restauración y conservación de los factores paisajísticos del corredor fluvial. El proyecto es de alta prioridad binacional, pues el Arroyo Campo-Tecate es un tributario importante de la cuenca del Río Tijuana, y el eje hidrológico fundamental de la porción de la cuenca que yace en territorio de los EE.UU. El sistema hidrológico Campo-Tecate tiene su cabecera cerca de Live Oak Springs, al Este del condado de San Diego, y fluye a través de Campo, California, hacia la frontera con Baja California. Allí cambia de nombre, primero al de Cañada Joe Bill, y después al de Arroyo Tecate propiamente dicho. Así, las aguas del Arroyo Tecate, en Baja California, y las de su cuenca tributaria, tanto en California como en Baja California, están entrelazadas con las del Arroyo Campo, en California. Un estudio exhaustivo del Arroyo Tecate requiere una evaluación del flujo de avenidas, el cual debe preceder a los estudios de hidráulica, hidráulica fluvial, y vegetación. Por lo tanto, este reporte documenta el régimen de avenidas máximas del Arroyo Tecate, como el punto de partida de la rehabilitación y restauración del mismo. El estudio se refiere al cálculo de las descargas máximas y sus correspondientes hidrogramas, para una gama amplia de períodos de retorno, desde los 2 años, es decir, el nivel de la inundación media anual, hasta los 10,000 años, o sea el nivel de la Avenida Máxima Probable. Dada la escasez de datos de escorrentía en el Arroyo Tecate, el estudio usa la modelación computacional de la relación precipitación-escorrentía con el fin de calcular los hidrogramas de avenida para los diferentes períodos de retorno considerados.   Figura 2.   Límites del proyecto:  Al Este (derecha) el Puente San José II, y al Oeste (izquierda) el Puente La Puerta (Fuente: Huffman & Carpenter, Inc).

2.  ESTUDIOS PREVIOS [Metodología]    [Recopilación de Datos]    [Resultados]    [Conclusiones]    [Bibliografía]   •    [Generalidades] La Comisión Nacional del Agua (CNA), la Secretaría de Infraestructura y Desarrollo Urbano de Baja California (SIDUE) y el Honorable Ayuntamiento de Tecate son las tres instituciones del gobierno federal, estatal, y local, respectivamente, que tienen jurisdicción sobre el Arroyo Tecate. Los estudios más importantes relacionados con el sitio han sido ejecutados por Rhoda Arkhos Ingeniería S.C. (el estudio "Rhoda Arkhos"), California State Polytechnic University Pomona Studio 606 (el estudio "Pomona"), y el Centro de Estudios Sociales y Sustentables, Tijuana (el estudio "CEUSS") (Rhoda Arkhos Ingeniería S.C. sin fecha; California State Polytechnic University Pomona Studio 606 2003; Centro de Estudios Sociales y Sustentables 2004). Otros estudios sobre la rehabilitación del Arroyo Tecate han sido realizados por Huffman & Carpenter Inc. y el Instituto de Estudios Regionales de las Californias. El estudio Rhoda Arkhos se titula "Estudio Hidrológico del Río Tecate." Dicho estudio utiliza datos de precipitación de las estaciones pluviométricas de "La Puerta" y "El Hongo," cercanas a la zona, y los datos de escorrentía tomados en la estación de aforos del Arroyo Alamar, 40 km aguas abajo, en la ciudad de Tijuana. El estudio calcula las abstracciones hidrológicas y genera hidrogramas siguiendo prácticas y doctrinas establecidas. La limitación principal del estudio Rhoda Arkhos es que utiliza sólo un número de la curva (CN) estimado para toda la cuenca. Esto caracteriza al cálculo como concentrado, en vez de "espacialmente distribuído." El cálculo espacialmente distribuído es más apropiado para el Arroyo Tecate, el cual tiene una cuenca tributaria de 420 km2. Además, se considera que el valor CN = 50 estimado por Rhoda Arkhos para toda la cuenca, es muy bajo para la zona en estudio, dada la experiencia acumulada y la estadística compilada a ambos lados de la frontera en los últimos años. Como referencia, el estudio Rhoda Arkhos estima la descarga máxima de 100 años para el Arroyo Tecate en Q100 = 169 m3s-1, y la descarga máxima de 1000 años usando el método de Gumbel, en Q1000 = 309 m3s-1. El estudio Pomona se titula "Hacia un ambiente fluvial urbano para Tecate, México." Este estudio constituye un paso decisivo hacia una visión integral de arquitectura paisajista para el Arroyo Tecate. El estudio formula un plan conceptual para el futuro de la ciudad, con el Arroyo Tecate como la pieza más importante del plan. Se considera al arroyo como un elemento focal, en el cual debe de fundamentarse el desarrollo de la zona urbana central. El estudio incluye directrices de diseño para mostrar cómo el arroyo y sus alrededores pueden ser incorporados efectivamente a la planta de la ciudad. El estudio CEUSS se titula "Programa Parcial de Mejoramiento de la Zona Río Tecate." Este estudio provée los elementos básicos para una planeación estratégica, particularmente en lo que se refiere al futuro desarrollo, rehabilitación y restauración del Arroyo Tecate y sus entornos. En consecuencia, puede observarse que es necesario un estudio del régimen de avenidas máximas, fundamentado en una modelación hidrológica para el Arroyo Tecate (Figura 3). Las limitaciones del estudio Rhoda Arkhos han sido identificadas en este estudio. Por lo tanto, el siguiente paso es realizar un estudio del régimen de avenidas máximas basado en técnicas modernas de modelación hidrológica. La herramienta específica es la modelación precipitación-escorrentía utilizando un modelo matemático espacialmente distribuído, es decir, con la subdivisión de la cuenca del Arroyo Tecate en varias subcuencas, y el uso de sendos parametros hidrológicos para la representación descriptiva de cada subcuenca. Lo anterior supone la formulación y modelación de los siguientes conceptos: (1) la precipitación, (2) las abstracciones hidrológicas, (3) la transformación precipitación-escorrentía, (4) el tránsito de avenidas en canales y reservorios y, finalmente, (5) el cálculo de las pérdidas por transmisión en los canales, todo dentro de una estructura topológica generalizada. Los datos disponibles de profundidad- duración- frecuencia de precipitación (relaciones PDF) permiten efectuar la modelación para períodos de retorno hasta 100 años. Una vez que estos valores han sido establecidos, la extensión a períodos de retorno hasta 10,000 años puede ser efectuada utilizando el método de los valores extremos de Gumbel (Ponce 1989).   Figura 3.   Vista de la Cañada Joe Bill (km 0+200), inmediatamente aguas arriba de su confluencia con el Arroyo San Pablo.

3.  METODOLOGÍA [Recopilación de Datos]    [Resultados]    [Conclusiones]    [Bibliografía]   •    [Generalidades]    [Estudios Previos] La metodología comprende la descripción del modelo y los requerimientos de datos. El modelo seleccionado es RAINFLO, desarrollado en la Universidad Estatal de San Diego, California (SDSU) por el autor principal de este estudio. RAINFLO es un modelo hidrólogico computacional espacialmente distribuído, fundamentado en una analogía topológica, que simula el proceso precipitación-escorrentía de una manera similar a la del modelo HEC-HMS del Cuerpo de Ingenieros de los EE.UU. (HEC-HMS 2004). El modelo genera hidrogramas de avenida, dadas las condiciones iniciales y de frontera apropiadas, y las características fisiográficas, topográficas, hidráulicas, e hidrológicas respectivas. La cuenca en estudio se divide en varias subcuencas para propósitos de modelación. Para cada subcuenca, las características incluyen el área de drenaje, la longitud hidráulica, la pendiente media del terreno, la pendiente media del arroyo, el tipo de suelo, el uso de la tierra, la condición hidrológica de la superficie, y la condición antecedente de humedad (Antecedent Moisture Condition, o AMC). Adicionalmente, el modelo RAINFLO consta de una topología generalizada, la cual le permite aceptar datos distribuídos pertenecientes a cuencas dendríticas de cualquier orden. Esto simplifica en forma considerable la modelación de cuencas hidrográficas, permitiendo al modelador concentrarse en la parametrización correcta de los diferentes procesos. En particular, el modelo RAINFLO tiene la capacidad de modelar las pérdidas por infiltración en los arroyos de zonas semiáridas (USDA Soil Conservation Service 1983). Esto lo distingue de otros modelos existentes, incluyendo el modelo HEC-HMS, el cual no tiene esta capacidad. La aplicación del modelo RAINFLO consta de cinco módulos, a saber:   (1) cálculo de la precipitación de diseño, (2) cálculo de la abstracción hidrológica (eficacia hidrológica), (3) transformación de la precipitación en escorrentía (cálculo de gastos Q), (4) tránsito de avenidas a través de presas y canales, y (5) pérdidas por infiltración en el lecho del arroyo (subducción). El modelo de cálculo se sostiene a su vez en la construcción de un modelo topológico de conectividad hidrológica que reproduce de manera esquemática la estructura arborescente del sistema fluvial de la cuenca, formada por tributarios colectores de diferente orden. El modelo topológico considera dos tipos de subcuencas, de cabecera y de tramo. La subcuenca de cabecera drena por fuerza a una subcuenca de tramo; por lo tanto el nombre de "subcuenca de cabecera." La subcuenca de tramo puede recibir el drenaje de una subcuenca de cabecera u de otra subcuenca de tramo, ésta localizada aguas arriba de aquélla. En cada subcuenca, de cabecera o de tramo, se llevan a cabo los siguientes procesos: (1) entrada de precipitación total, (2) abstracción de la precipitación total para obtener la precipitación efectiva, (3) transformación de la precipitación efectiva en escorrentía, (4) expresión de la escorrentía, en forma de un hidrograma de avenida, en la boca de la subcuenca. A diferencia de la subcuenca de cabecera, la subcuenca de tramo puede transitar el flujo a través de un tramo de reservorio o canal; por esto lleva el nombre de "subcuenca de tramo." Adicionalmente, la subcuenca de tramo puede efectuar las pérdidas por infiltración en los arroyos, los cuales alimentan la napa freática. Arroyos como el Tecate, los cuales usualmente carecen de una corriente permanente, predominan en las zonas áridas y semiáridas del Norte de México y el Oeste de los EE.UU. (USDA Soil Conservation Service 1983) (Figura 4).   Figura 4.   Vista del Arroyo Tecate en El Descanso (km 1+200), donde se llevan a cabo pérdidas por infiltración en el lecho durante el tránsito de las avenidas. En RAINFLO, la precipitación total se especifica para cada subcuenca como un valor de profundidad (cm) para una tormenta dada. Usualmente, se escoge para propósitos de modelación una de las cuatro tormentas típicas (I, IA, II o III) desarrolladas por el Servicio de Conservación de Recursos Naturales (Ponce 1989). En este caso, se considera apropiada la tormenta Tipo I, aplicable a la costa y montañas de California del Sur. Los datos de profundidad-duración-frecuencia (PDF) se obtienen de los mapas de isoyetas publicadas por el Servicio Nacional del Clima (NOAA National Weather Service 1973). La abstracción hidrológica se efectúa con el Método del Número de la Curva, desarrollado por el Servicio de Conservación de Recursos Naturales (Ponce 1989). Este método convierte la precipitación total (P) en precipitación efectiva (Q), siguiendo el método conceptual de abstracción hidrológica desarrollado por Victor Mockus y sus colaboradores en la década de los 50 del siglo XX (Ponce 1996). El proceso de abstracción se basa en cuatro características de la subcuenca: (1) el tipo hidrológico de suelo (A, B, C, or D); (2) el uso de la tierra (forestal, llanura, agrícola, o urbano); (3) la condición hidrológica de la superficie (buena, regular, o mala), y (4) la condición antecedente de humedad (mojada, media, o seca) (Ponce 1989). La transformación precipitación-escorrentía se lleva a cabo con el método del hidrógrafo unitario, el cual se basa en el hidrograma correspondiente a una lluvia unitaria de 1 cm de precipitación efectiva. Una vez obtenido el hidrógrafo unitario, éste se convoluciona con el yetograma de precipitación efectiva para obtener el correspondiente hidrograma de avenida, expresado en la boca de cada subcuenca (Ponce 1989). Desde el punto de vista de escala, las subcuencas del Arroyo Campo-Tecate son relativamente pequeñas, con áreas de drenaje que varían entre 3.8 y 95.4 km2. Por lo tanto, el hidrógrafo unitario del Servicio de Conservación de Recursos Naturales (USDA NRCS), con un bajo grado de difusividad, se considera suficientemente apropiado para describir el escurrimiento en un terreno montañoso accidentado como es la cuenca del Arroyo Campo-Tecate (Figura 5) (Ponce 1989). El tránsito de avenidas a través del arroyo principal y sus tributarios se efectúa con el método Muskingum-Cunge (Cunge 1969; Ponce 1978). A diferencia del método convencional de Muskingum (Chow 1959), el cual considera sus parámetros de tránsito basados en mediciones de aforos, el método Muskingum-Cunge basa sus parámetros de tránsito en datos geométricos (secciones transversales) y datos hidráulicos (pendiente del canal y curva de gasto). Esto hace que el método Muskingum-Cunge sea más confiable que el método Muskingum, particularmente en cuencas como el Arroyo Campo-Tecate, cuyos tributarios no están aforados (Ponce 1989). Las pérdidas por infiltración en el lecho del arroyo son modeladas con un balance de masa. La abstracción se realiza utilizando el coeficiente de tránsito C3 del método Muskingum-Cunge, aplicable al término de sumidero (Ponce 1986). La velocidad de infiltración promedio en cada tramo se estima en base a las características mecánicas de la arena (tamaño y gradación) y se usa durante el tránsito de las avenidas, en el cual se consideran las pérdidas por transmisión en los canales (USDA Soil Conservation Service 1983).   Figura 5.   Imagen de la subcuenca de cabecera (9) del Arroyo Campo-Tecate, cerca de Live Oak Springs, en el condado de San Diego, California.

4.  RECOPILACIÓN DE DATOS [Resultados]    [Conclusiones]    [Bibliografía]   •    [Generalidades]    [Estudios Previos]    [Metodología] La recopilación de datos comprende seis fases: La topología de la cuenca La precipitación Las abstracciones hidrológicas La transformación precipitación-escorrentía El tránsito de avenidas en los canales Las pérdidas por infiltración en el lecho del arroyo. La Figura 6 muestra la topología seleccionada para la cuenca del Arroyo Campo-Tecate. Nótese que la frontera México-EE.UU. es la línea recta, en dirección NEE a SWW, que divide a la cuenca en dos partes. La cuenca comprende nueve (9) subcuencas de cabecera y diecisiete (17) subcuencas de tramo. Por ejemplo, Miller Creek (Arroyo Miller) es la subcuenca de cabecera No. 4; Arroyo Tecate 1 es la subcuenca de tramo No. 30106. Los límites de las subcuencas se han delineado siguiendo los picos y puertos en la topografía. Una lista completa de los mapas usados en la delimitación de las subcuencas está dada por Ponce (2005a).