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VI Seminário Latino-Americano de Geografia Física
II Seminário Ibero-Americano de Geografia Física
Universidade de Coimbra, Maio de 2010
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VULNERABILIDAD A LA INUNDACIÓN EN LAS FORMAS EXOCARSTICAS
DEL NORESTE DE LA PENÍNSULA DE YUCATAN
Oscar FRAUSTO-MARTÍNEZ, Thomas Ih, Steffen Giese, Adrian Cervantes y Martha
Gutiérrez
División de Desarrollo Sustentable – Universidad de Quintana Roo, México
Resumen
La identificación de las formas exocársticas, a escala 1:50000, y los procesos de
inundación a las que son vulnerables es un aporte significativo para el manejo y
prevención de los desastres en el noreste de la península de Yucatán. A través de un
mapeo detallado de la identificación morfológica de las formas cársticas (dolinas,
úvalas y poljes) y su diferenciación morfométrica (altura, profundidad, diámetro,
longitud y densidad) y la diferenciación de los tipos de inundaciones (permanentes,
ordinarias y extraordinarias) se caracteriza la vulnerabilidad a la inundación. Así los
principales resultados son: la identificación de 1101 formas exocársticas (80 %
correspondientes a dolinas, 18% a úvalas y 2% a poljes); la diferenciación de los
procesos de inundación, donde el 39% son permanentes, 6% ordinarias y 55%
extraordinarias; y, finalmente, elaboración de 29 cartas temáticas a escala 1:50000
correspondiente al sector noreste de la península de Yucatán, las cuales sintetizan
información topográfica, geomorfológica e hidrológica para la toma de decisiones
Palabras Clave: karst, geomorfología, riesgos naturales, cartografía, Yucatán,
México
INTRODUCCIÓN
Se estima que 50,000,000 km2 de la superficie terrestre es de tipo cárstico
(Gvozdetskiii, 1967), lo que representa el 20% de la misma. La geomorfología se
encarga de estudiar el tipo y el tamaño de este tipo de relieve a través del estudio de
mapas y con apoyo de interpretación visual de fotografías aéreas, imágenes de
satélite, así como de trabajo de campo para su cuantificación. Como complemento,
dos ciencias fortalecen el estudio de estos paisajes: la espeleología y la hidrología.
En México, en los últimos cinco años, se promovió el estudio sistemático del relieve
a través de los programas de ordenamiento territorial con el fin de integrar conceptos
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de uso, manejo y desarrollo sustentable de los recursos naturales, sin embargo, pese a
la recomendación de realizar estudios ambientales con cartografía temática
(geomorfológica, suelos, usos del suelo y vegetación) a escala 1:50000, no fue posible
realizarla por dos motivos específicos:
a) La base cartográfica de referencia (topográfica) no está completa y se carece de
información confiable, y
b) La amplitud del territorio nacional impide la generación de estudios a escala
media que sirva para la toma de decisiones.
Pese a lo anterior, el enfoque multidisciplinar, a través del análisis geomorfológico,
es el de referencia (véase los mapas de ordenamiento territorial de México a escala
1:1000000 y 1:250000 elaborados por Ortiz, et al. 1996), aunque debe de considerarse
que estos estudios son de carácter prospectivo y de diagnóstico, lo cual ha generado
una serie de controversias para el uso y manejo de los recursos a una escala mayor
(50000 y 20000).
Conjuntamente al problema de la escala, se tiene el tipo de paisajes o ecosistemas a
estudiar, donde predominan los estudios geomorfológicos de relieves volcánicos,
costeros y altiplanos, sin embargo para relieves cársticos la referencias son mínimas y
de carácter general (Lugo, 1999; Oropeza, 1999).
Finalmente, los estudios del relieve cárstico, según Häuselmann (2005), se dividen
en tres: a) aquellos que estudian el proceso de carstificación (se ha ampliado a
cualquier tipo de litologías y ambientes), b) los estudios de las formas, destacando la
condición sub-aérea o subterránea (endo- y exocárstica), y c) los estudios del uso y
manejo de los paisajes cársticos. Esta diferenciación de estudios no ha cambiado desde
que White (1988) sistematizó el tipo análisis del karst.
ANTECEDENTES
Las bases de datos y mapas geomorfológicos desarrollados hasta ahora en el
noreste de la península de Yucatán se dividen en dos tipos: a) estudios regionales de
carácter prospectivo con énfasis en el reconocimiento de conjuntos estructurales
(Lugo, 1999 y Oropeza 1999) con escalas de resolución 1:250000 que tienen como fin
una representación cartográfica de 1: 1000000 y superiores y b) estudios puntuales de
reconocimiento de unidades del relieve y formas menores centradas en la descripción
de la génesis, evolución y dinámica de las formas (Bautista et. al., 2003; Goldacker et
al., 2005; Frausto et al., 2006, Ihl et al., 200 y, Frausto e Ihl, 2008).
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Conjuntamente al problema de representación y resolución cartográfica, se suma la
ausencia de bases de datos del medio físico de calidad (principalmente en el tema de
los metadatos y la confianza de la información), lo cual dificulta los estudios
comparativos, la suma de información georreferenciada y la certeza del uso de la
información.
Construcción y uso de las bases de datos del medio físico
La toma de decisiones sobre aspectos ambientales, así como de los ámbitos sociales
y económicos, requiere de un manejo ágil de grandes volúmenes de información. En el
sector oriental de la Península de Yucatán se cuenta con una gran cantidad de
información en bases de datos digitales en los ámbitos ambiental, social y económico.
Sin embargo, se requiere el análisis y evaluación de las bases de datos; la aplicación de
modelos para convertir la información taxonómica en información para los tomadores
de decisiones y la integración de la información con objetivos definido.
El objetivo de este trabajo es la generación de información para la toma de
decisiones y la elaboración de mapas de inundación con énfasis en las formas
exocársticas del relieve a escala 1:50000.
Así, la estructura de la base de datos considera los siguientes campos (Espadas,
2004):
a) Metadatos. Elementos de control que permiten la combinación y/o
construcción de bases paralelas para el uso y fortalecimiento de un proyecto de datos
compartidos.
b) Georeferencia. Sistema de coordenadas que permite el control de cambios,
combinaciones y usos con alto grado de confianza.
c) Accesibilidad de lenguaje a usuarios potenciales. El lenguaje simple permitirá el
uso potencial de la base de datos, evitar sistemas complejos de acceso y siempre
preferir el uso potencial de la base de datos.
El objetivo y finalidad de la base de datos, es la construcción del mapa de formas
exocársticas, la cual se compone de los siguientes elementos:
1. Topografía, entendida como la expresión en el relieve de estas formas.
2. Altura y profundidad, elementos que permiten la comparación y
diferenciación.
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3. Morfología, descripción de la forma que auxilia en la clasificación básica
de las dolinas, uvalas y poljes, para ello se usa la representación internacional de
Häuselmann (2005).
4. Clasificación de los cuerpos de agua, que en su relación con la
topografía permite la clasificación del sistema de inundación en permanente,
ordinaria y extraordinaria (según clasificación de Zamorano et al., 1993).
5. Determinación del área de influencia, se muestra a nivel de
equidistancia entre la superficie límite de la forma exocárstica en la horizontal,
diferenciada en km (siendo de hasta 2 kilómetros la influencia determinada).
MÉTODOS Y TÉCNICAS
Para la elaboración de los mapas del área de estudio se realizaron las siguientes
actividades:
- Interpretación de mapas topográficos y datos vectoriales de 29 mapas escala
1:50000 de INEGI (Fig. 1), para identificar las formas del relieve de acuerdo a su
morfología. La revisión, comprobación y enriquecimiento de las formas identificadas
en los mapas topográficos y/o los datos vectoriales, se realizó con interpretación de
imágenes de satélite y fotografías aéreas escala 1:20000 y 1:50000.
- Interpretación de imágenes de satélite (tipo y características) y fotografías aéreas
a escala 1:20000 y 1:50000 cuyo objeto fue la revisión, comprobación y
enriquecimiento de las formas identificadas en los mapas topográficos o los datos
vectoriales.
- Identificación y clasificación de los cuerpos de agua de acuerdo al régimen de
inundaciones (permanentes, ordinarias y extraordinarias), con el fin de caracterizar los
tres tipos de forma de relieve.
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Fig. 1. Área de estudio e índice de mapas a escala 1:50000 utilizados para la construcción de
la base de datos. Se definen aquellos mapas donde se generaron los datos vectoriales y
toponímicos para este estudio. La carta F16D-71 no se considera para la zona de investigación.
- Determinación de la morfometría elaborada a partir de dos mapas altimétricos. El
primero con el fin de diferenciar las propiedades de altura y profundidad de las formas
del relieve (la altura máxima de las formas fue de 30 m), por lo que las dolinas, uvalas y
poljes se diferenciaron en cuatro pisos altitudinales (0, 10, 20 y 30 m). El segundo
mapa, es el Modelo Digital de Elevación, resultado de un proceso de trabo del SRTM
(Shuttle Radar Topography Mission) con el fin de construir un mapa detallado de
alturas que permite reconocer la dirección del flujo superficial, las diversas áreas de
inundación y verificar las formas del relieve.
- Área de influencia. Con base en el sistema de Buffer, se define un área de
influencia en las zonas de dolinas, úvalas y poljes de acuerdo a su equidistancia por
kilómetro en la horizontal. Así, se construyeron isolineas de influencia de 500, 1000,
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1500 y hasta 2000 m. La configuración del área de influencia determina campos de
flujo, densidades y zonas de homogeneidad superficial.
- Enriquecimiento puntual de formas del relieve (dolinas, úvalas y poljes) no
identificados por los métodos indirectos arriba señalados, y es por medio del trabajo
de campo o bases de datos bibliohemerográficas, que permite la actualización
permanente del SIG y de los mapas de formas exocársticas.
EL RELIEVE EXOCARSTICO DEL NORESTE DE LA PENÍNSULA DE YUCATÁN.
El área de estudio se constituye de 29 mapas topográficos a escala 1:50000 que
representan más del 47% del territorio de Quintana Roo (ver Fig. 1). Lugo (1999)
define el relieve de la región como una planicie moderadamente carstificada y una
llanura costera mixta; en contraparte, Oropeza (1999), diferencia los paisajes de la
región de acuerdo a los ambientes (lagunas, manglares, planicies cársticas, etc.). La
referencia del paisaje cárstico se encuentra en los mapas de Ortiz et al. (1996), quienes
señalan las áreas de subsidencia del terreno por fenómenos de carstificación o
disolución cárstica, donde la escala de resolución es a 1:250000. Finalmente, los
trabajos de Bautista et al. (2003), Goldacker et al. (2005), Frausto et al. (2006), Ihl et al.
(2007) y Frausto e Ihl (2008), inician un proceso de reconocimiento y diferenciación del
paisaje cárstico en la península de Yucatán, definiendo estadios de evolución del
relieve de acuerdo a la densidad y tipo de formas del relieve, sin embargo la escala de
representación continúa siendo 1:250000 y más pequeñas.
A continuación se presenta la descripción de relaciones ambientales y las formas
exocársticas: topografía, altimetría, procesos de inundación y relaciones de densidad.
Topografía y formas exocársticas
Las formas cársticas se dividen en dos tipos (White, 1988 y Häuselmann, 2005): a)
endocarsticas, que hacen referencia a las cuevas – grutas y los túneles o cavernas, y b)
exocársticas. En este sentido, en el área de estudio se han identificado más de 1100
dolinas y úvalas, de las cuales 67% corresponden a formas exocársticas destructivas
mayores, y la mayor densidad de este tipo de formas se ubica entre Cobá y Solferino,
en dirección SW 87° NE.
La información generada en la base de datos topográfica sobre las formas
identificadas son tres: a) largo (L), b) ancho (A), que determinan el control geológico -
estructural y c) profundidad (P), relacionada con el proceso de subsidencia. Estos tres
elementos permiten la evaluación, diferenciación y caracterización morfológica de
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cada una de las 1100 unidades y, en su conjunto, se puede determinar evolución del
relieve y las tendencias de flujo superficial y subsuperficial existente.
Altimetría y formas exocársticas
El Noreste de la península de Yucatán se caracteriza por ser una planicie
ligeramente inclinada en dirección Sureste – Noreste, con altitudes máximas de 40
metros sobre el nivel del mar. Si bien, el contraste altitudinal no es relevante, su
significado radica en la configuración de los pisos altitudinales, reconocimiento de
estructuras de escala media y definición del escurrimiento superficial, asimismo, al
relacionar el tipo de formas exocársiticas, podemos señalar las áreas de intensidad del
proceso cárstico en profundidad.
El relieve de esta región se dividió en cuatro pisos altitudinales (de 0 y hasta 40 m,
ver Fig. 2), en todos ellos se ubican dolinas y úvalas claramente diferenciadas, donde la
máxima registra 30 metros de profundidad (ubicada al oeste de Kantunilkin); en
contraste, es factible identificar regiones con dolinas con pocos centímetros de
profundidad, pero bien diferenciadas por el escarpe o por el cuerpo de agua que las
delimita (ejemplo de lo anterior son las áreas con dirección SW-NE entre Cobá y
Guadalupe Victoria o entre Solferino y Moctezuma en dirección W-E, o Nuevo Xcán y
Kantulnikin en dirección N-S).
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Fig. 2. Mapa altitudinal, elaborado con datos topográficos, Vectoriales y Toponímicos de
INEGI.
Debido a que el contraste de alturas es mínimo en la zona de estudio, se procedió a
desarrollar un modelo tridimensional del terreno con base en la técnica SRTM con el
fin de construir un mapa con equidistancia altitudinal de 1 metro (Fig. 3).
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Fig. 3. Modelo Digital de Elevación desarrollado con la técnica SRTM con equidistancia de
1m.
Con este tipo de mapas se identifican los lineamientos estructurales relacionados
con las formas exocársticas (con dirección SW – NE, N-S y E-W), así mismo, la
pendiente del terreno se destaca a través del MDT, el cual permite la configuración
potencial del escurrimiento superficial. Es claro el sistema de drenaje ordinario que se
forma en época de lluvia, siendo la zona entre Kantunilkin y Cancún la más propensa a
escurrimientos en dirección Norte.
Adicionalmente, se reconocen las amplias zonas de deficiente drenaje (entre Cobá y
Leona Vicario). Finalmente, debido a que la técnica de SRTM resalta el contraste
altitudinal metro a metro, es factible señalar como hipótesis aquellas “dolinas y
úvalas” que no fue posible identificar mediante el método de análisis topográfico y de
vectores con la información de INEGI.
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Cuerpos de agua y procesos de inundación en las formas exocársticas.
El tercer elemento considerado en la base de datos es la presencia de cuerpos de
agua en las dolinas y úvalas, conjuntamente, se diferenció sí el sistema la presencia de
agua es permanente, ordinaria (durante época de lluvias) o extraordinaria. La Tabla 1
muestra la relación entre las 1100 formas exocársticas identificadas en este estudio, la
presencia de agua y el tipo de inundación, siendo el determinante de la vulnerabilidad.
Tabla 3. Dolinas y úvalas diferenciadas según la presencia de agua en su interior y por el
tipo de régimen de inundación.
Formas exocársticas Tipo Régimen de inundación
Número de unidades
Porcentaje
Dolinas (80%)
Dolinas Extraordinaria 459 41.68
Chichen Itzá Ordinaria 18 4.6
Permanente 7 0.7
Dzilbilchaltún Ordinaria 39 0.4
Permanente 368 33.42
Úvalas (20%)
Úvalas Extraordinaria 159 14.6
Chichen Itzá Ordinarias 15 1.39
Permanente 13 1.18
Dzilbilchaltun Ordinaria 2 0.1
Permanente 21 1.98
Total 1101 100
Las dolinas y úvalas secas (y con régimen de inundación extraordinario) representan
el casi el 50%, se distribuyen en las zonas con alturas mayores a 10 metros, en la
región entre Tihosuco y Chemax y Chemax – Kantulinkin, asimismo un grupo
significativo se distribuye entre Kantunilkin y Buenaventura.
Cabe destacar que las dolinas y úvalas tipo Chichen Itzá o Dzilbilchaltún pueden
registrar áreas de inundación ordinaria y permanente. Así, se registra que 375
presentan procesos de inundación permanente y 57 están sujetas a inundaciones
ordinarias. Por otro lado, 34 úvalas presentan procesos de inundación permanente y
sólo 17 un carácter ordinario (Figura 4).
Finalmente, la relación con los cuerpos de agua, lagunas, lagos y ríos superficiales, y
las dolinas y úvalas nos permite reconocer la conexión superficial del sistema
hidrológico y lacustre, además de inferir las tendencias de escurrimiento subterráneo
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se registran los recursos de aguas superficiales de la zona (ver Figura 5, ejemplo de la
cartografía detallada a escala 1:50000).
Figura 4. Identificación de las formas exocársticas sujetas a procesos de inundación.
Formas exocársticas y área de influencia
Tradicionalmente se han elaborado mapas de densidad de formas cársticas, para
ello se ha usado la relación entre el área carstificada y el área total de análisis, sea por
km2 o por el número de formas existentes. Sin embargo, este procedimiento, aunque
sencillo, es difícil de utilizar y relacionar con otros componentes del paisaje. Debido a
lo anterior, se elaboró el análisis de área de influencia, para lo cual se realiza un
procedimiento técnico denominado Buffer, el cual define un área de influencia en las
zonas de dolinas, úvalas y poljes de acuerdo a su equidistancia por kilómetro en la
horizontal. Así, se construyen isolineas de influencia de 500, 1000, 1500 y hasta 2000
m. La configuración del área de influencia determina campos de flujo, densidades y
zonas de homogeneidad superficial (figura 5).
Se reconoce el campo de flujo paralelo a la costa, que abarca de Tulum hasta Punta
Brava, en dirección SW65NE; el abrupto cambio en dirección de los escurrimientos
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superficiales entre Nuevo Xcán y Leona Vicario con rumbo Norte franco. Asimismo, los
sistemas aislados entre Cancún y Cabo Catoche, relacionados más con los sistemas
lagunares de toda la franja costera. Finalmente, se reconoce el campo que forman la
dolinas y úvalas entre Solferino y Cobá, cuya frontera queda definida claramente por el
piso altitudinal de 20 metros y por los cambios en el padrón de las lagunas y los
cenotes.
Figura 5. Ejemplo de la determinación de áreas de influencia de las formas cársticas.
CONCLUSIONES
Se ha desarrollado una base de datos del medio físico que se compone de los
siguientes elementos: topografía, altimetría e hidrología, con una resolución a escala
1:50000. Los metadatos y la calidad de la información permiten tomarla como
plataforma para el desarrollo del estudio hidrogeológico regional.
Se han desarrollado los datos vectoriales y toponímicos de 10 cartas a escala
1:50000 en los temas de topografía, altimetría e hidrología. Las cartas son: F16 D- 21,
F16 D-31, F16 D-41, F16 D-51, Fl6C-59, Fl6C-69, Fl6C-37, F16C-47, F16C-36 y F16C – 46.
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Se han desarrollado 29 mapas temáticos a escala 1:50000 de las formas
exocársticas del Noreste de la península de Yucatán, ejemplo de esta cartografía
temática se muestra en la figura 6.
Se identificaron las formas exocársticas con expresión directa en el relieve,
contabilizando más de 1100 unidades diferenciadas, las cuales se han clasificado según
la relación que guardan con su forma, altimetría y drenaje.
El mapa de formas exocársticas del área de estudio tiene una resolución a escala
1:50000 y su uso potencial para detallar estudios regionales es significativo, asimismo,
permitirá determinar la vulnerabilidad del acuífero a la contaminación, sistemas
morfométricos de intensidad del proceso cárstico y la planificación de muestreos
sistemáticos de fauna, vegetación, suelos, datos fisicoquímicos, entre otros, lo cual
permita correlacionar variables independientes con otros componentes ambientales y
multidisciplinarios.
Figura 6. Ejemplo de la cartografía temática a escala 1:50000 donde se resalta el tipo de
forma, la energía del relieve, el proceso de inundación y el área de influencia cárstico.
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AGRADECIMIENTOS
El presente documento es parte del proyecto de investigación "Estudio
geohidrológico y evaluación de fuentes contaminantes del acuífero Norte de Quintana
Roo, México", clave: QROO-2005-C01-19177, auspiciado por el Fondo Mixto de
investigación CONACYT-Gobierno del Estado de Quintana Roo. Se agradece el apoyo
financiero y logístico de la Universidad de Quintana Roo, División de Desarrollo
Sustentable y Cuerpo Académico de Conservación y Manejo de Recursos Naturales
Acuáticos.
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Cartografía base:
Topográficos 1:50000 de INEGI, clave: F16C-26, F16C-36, F16C – 46, F16C-56,
F16C-66, F16C-76, F17C27, F16C-37, Fl6C-47, F16C57, F16C-67, F16C-77, F16C- 38,
F16C-48, F16C-58, F16C-68, F16C-78, F16C-29, F16C-39, F16C-49, F16C-59, F16C-69,
F16C-79, F16 D- 21, F16 D-31, F16 D-41, F16 D-51.