Resumen

El crecimiento poblacional, los procesos de urbanización y el cambio climático contribuyen a la creciente demanda de recursos hídricos a nivel global desafiando la gestión sostenible del agua. La variabilidad en la intensidad de precipitación plantea retos significativos para la gestión sostenible del agua. La presente tesis doctoral aborda estos desafíos mediante el desarrollo de una metodología para estimar el cambio en el volumen de almacenamiento de agua en un sistema hidrológico (S.H.) con cambios en el uso del suelo a través de un balance hídrico que considera tanto el agua superficial como la subterránea. El S.H., está comprendido por la cuenca del Alto Atoyac (representando el agua superficial), y los acuíferos asociados en la zona, Acuífero del Valle de Puebla y el Acuífero Alto Atoyac (representando el agua subterránea).

Durante un periodo de 21 años (1997-2018) se hizo el análisis histórico de las variables involucradas y la evaluación de los cambios en el uso y la cobertura del suelo. Esta evaluación se realizó considerando tres diferentes escenarios de las variaciones en las condiciones de la humedad del suelo basados en los Números de Curva (CN) del Servicio de Conservación de Suelos de Estados Unidos: CNI, CNII, y CNIII (el CN es un indicador hidrológico que refleja la capacidad de un terreno para generar escorrentía superficial ante eventos de precipitación). Como resultado de este análisis se encontró una expansión anual de las áreas urbanas de 2.3 km2/año, con un correspondiente aumento en el consumo de agua de aproximadamente 98 millones de m3 por año. Este aumento en el consumo está basado principalmente en la extracción de agua subterránea. Reflejando la presión insostenible sobre el suministro de agua subterránea en la región estudiada.

Esta investigación arroja luz sobre los impactos directos del cambio climático, la relevancia que representa el cambio de los usos de suelo y coberturas vegetales (LULCs) y cómo el crecimiento poblacional incide en la disminución de las aguas subterráneas, adicional a esto, proporciona una metodología innovadora que integra análisis subterráneos y superficiales, proveyendo de una herramienta novedosa para tomadores de decisiones y gestores del agua, todo esto en las condiciones más actuales de cambio en precipitación y uso de suelo. En conjunto, podría ser de ayuda para elaboración de políticas públicas y mejoras en las estrategias de gestión de recursos hídricos.

Abstract

Population growth, urbanization processes, and climate change are issues that contribute to the increasing demand for water resources and complicate their management globally, challenging sustainable water management. Variability in precipitation intensity poses significant challenges for sustainable water management. This doctoral thesis addresses these challenges by developing a methodology to estimate the water storage volume in a Hydrological System (S.H. for its acronym in Spanish) with land use changes through a water balance that considers both surface and groundwater.

The S.H. includes the Alto Atoyac basin (representing surface water) and the associated aquifers in the area, the Puebla Valley Aquifer and the Alto Atoyac Aquifer (representing groundwater).

Over a 21-year period (1997-2018), a historical analysis of the involved variables and an assessment of land use and cover changes were conducted. This assessment was carried out considering three different scenarios of soil moisture condition variations based on the Curve Number (CN) from the United States Soil Conservation Service: CNI, CNII and CNIII (the CN is a hydrological indicator that reflects a land?s ability to generate surface runoff during precipitation events). As a result of this analysis, an annual expansion of urban areas by 2.3 km2 was found, with a corresponding increase in water consumption of approximately 98 million m3 annually. This reflects the unsustainable pressure on the groundwater supply in the studied region.

This research sheds light on the direct impacts of climate change, the relevance of changes in LULCs, and how population growth affects the depletion of groundwater. Additionally, it provides an innovative methodology that integrates underground and surface analyses, offering a novel tool for decision-makers and water managers under current conditions of precipitation and land use changes. Together, this could aid in the development of public policies and improvements in water resources management strategies.

Palabras clave: balance hídrico, cuenca Alto Atoyac, volumen de almacenamiento, sistema dinámico.

El acceso a esta tesis es restringido.

Cerecedo Arroyo, M. E. 2024. Estimación del volumen de almacenamiento de un Sistema Hidrológico analizando el cambio en el uso de suelo. Tesis Doctorado. Ciencias del Agua. Departamento de Ingeniería Civil, Escuela de Ingeniería, Universidad de las Américas Puebla. Mayo. Derechos Reservados © 2024.