Desarrollo de un Sistema de Información Geográfica para el Análisis de Datos de Calidad de Agua del Lago de Chapala (México)-Edición Única

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Desarrollo de un Sistema de Información Geográfica para el

Análisis de Datos de Calidad de Agua del Lago de Chapala

(México)-Edición Única

Title

Desarrollo de un Sistema de Información Geográfica para

el Análisis de Datos de Calidad de Agua del Lago de

Chapala (México)-Edición Única

Authors

José de Jesús Rodríguez Padilla

Affiliation

Tecnológico de Monterrey, Universidad Virtual

Issue Date

2000-12-01

Item type

Tesis

Rights

Open Access

Downloaded

18-Jan-2017 23:46:28

D E S A R R O L L O D E U N S I S T E M A D E I N F O R M A C I Ó N

G E O G R Á F I C A P A R A E L A N Á L I S I S D E D A T O S D E C A L I D A D

D E A G U A D E L L A G O D E C H Á P A L A ( M É X I C O ) .

Tesis presentada

por

J O S É D E J E S Ú S R O D R Í G U E Z P A D I L L A

Presentada ante la Dirección Académica de la Universidad Virtual del

Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey

como requisito parcial para optar al título de

M A E S T R O E N C I E N C I A S

Diciembre de 2000

DESARROLLO DE UN SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA

PARA EL ANÁLISIS DE DATOS DE CALIDAD DE AGUA DEL

LAGO DE CHÁPALA (MÉXICO).

Tesis presentada por

JOSÉ DE JESÚS R O D R Í G U E Z PADILLA

D e d i c a t o r i a

A g r a d e c i m i e n t o s

Deseo agradecer al M.C. José de Anda Sánchez por haberme sugerido el tema de tesis y haberme guiado siempre con gran interés y profesionalismo en todo el proceso de elaboración de este documento.

Agradezco al M.C. Jorge Lizárraga Rocha por su apoyo en la revisión de este documento y su disposición total a ayudar a llevar este trabajo a buen término.

Agradezco al Ing. Jesús Amezcua Cerda, del Centro de Estudios Limnológicos, por facilitar toda la información referente al análisis de calidad del agua en el Lago de Chápala.

RESUMEN 

D E S A R R O L L O DE UN SISTEMA DE I N F O R M A C I Ó N G E O G R Á F I C A PARA EL A N Á L I S I S DE D A T O S DE C A L I D A D DE A G U A DEL L A G O DE C H Á P A L A

(MÉXICO).

DICIEMBRE 2000

JOSÉ DE JESÚS R O D R Í G U E Z PADILLA

L I C E N C I A D O EN INGENIERÍA QUÍMICA A D M I N I S T R A T I V A

I N S T I T U T O T E C N O L Ó G I C O Y DE ESTUDIOS S U P E R I O R E S DE O C C I D E N T E

MAESTRÍA EN CIENCIAS

I N S T I T U T O T E C N O L Ó G I C O Y DE ESTUDIOS S U P E R I O R E S DE M O N T E R R E Y DIRIGIDA POR EL M.C. JOSÉ DE A N D A S Á N C H E Z

En este trabajo se presenta el desarrollo de un sistema de información geográfica para

analizar la información del agua en el Lago de Chápala. El sistema integra información de

calidad del agua en 37 estaciones de monitoreo ubicadas en el interior del Lago, en el Río

Lerma y en el Río Santiago. El período comprendido en la información es de 1974 a 1998.

La información contenida corresponde a 48 parámetros de calidad del agua y el sistema

cuenta actualmente con 2800 registros de información.

El sistema de información geográfica se desarrolló en el paquete RAISON. utilizado

por diversas organizaciones mundiales para análisis de calidad de cuerpos de agua. El

sistema integra información cartográfica del Lago de Chápala, información geográfica de

las estaciones de monitoreo e información de calidad del agua.

Dentro de este trabajo se realizó una revisión de la información contenida en la base

.de datos y se identifico la información con comportamiento anómalo. Posteriormente a la

corrección de la información se realizó el armado del sistema de información geográfica y

se prepararon ejemplos de su aplicabilidad para el análisis de la calidad del Lago de

Se realizó una revisión de la cantidad y tipo de información existente. Se encontró

que sería conveniente modificar la frecuencia de monitoreo en el Lago. También es

conveniente agregar metales pesados y análisis de compuestos orgánicos entre los

parámetros que se evalúan regularmente.

Se revisó el comportamiento de los parámetros oxígeno disuelto. D B Os, DQO. SST y

fósforo total en dos períodos de tres ańos continuos. El primer período de 1978 a 1980 y el

segundo período de 1992 a 1994. Se encontró que el Río Lerma y el Lago en general

presentan en el segundo período una disminución en la calidad del agua en estos cinco

parámetros. La distribución de los parámetros en el Lago parece depender mayormente del

ÍNDICE DE CONTENIDO 

1 I N T R O D U C C I Ó N 1

1.1 Generalidades 1

1.1.1 Importancia del monitoreo de la calidad del agua de un lago 1

1.1.2 Antecedentes históricos del monitoreo de la calidad del agua en otros lagos ... 1

1.1.3 índices de calidad del agua 2

1.1.4 Importancia de estructurar la información de calidad del agua del Lago de

Chápala en un SIG 3

1.1.5 Condiciones históricas del monitoreo de la calidad del agua en México 4

1.2 Antecedentes 5

1.2.1 Condiciones históricas del monitoreo de la calidad del agua en el Lago de

Chápala 5

1.2.2 índice de calidad del agua en el Lago de Chápala 5

1.2.3 Trabajos previos orientados a analizar la calidad del agua en el Lago de

Chápala 5

. 1.2.4 Situación actual del manejo de la información de calidad del agua del Lago... 6

1.3 Hipótesis 7

1.4 Justificación 7

1.4.1 Beneficios e implicaciones sociales, culturales, políticos, etc 7

1.4.2 Razones que justifican el empleo del sistema RAISON 8

1.5 Objetivo 8

1.5.1 Desarrollo de un SIG para el análisis de datos de calidad del agua del Lago de

2 L A G O DF. C H Á P A L A 10

2.1 Región Hidrológica No. 12 (Lerma - Chápala - Santiago) 10

2.1.1 Descripción general 10

2.1.2 Cuenca del Río Lerma 1 '

2.1.3 Cuenca del Río Santiago 12

2.1.4 Aspectos hidrológicos 13

2.1.5 Importancia de la cuenca del Río Lerma 13

2.2 Cuenca Lago de Chápala 14

2.2.1 Descripción de la cuenca del Lago de Chápala 14

2.2.2 Vaso del Lago de Chápala 15

2.2.3 Aspectos climatológicos 15

2.2.4 Morfometría y batimetría 16

2.2.5 Hidrología superficial 18

2.2.6 Hidrología subterránea 19

2.2.7 Importancia del Lago de Chápala 20

2.3 Obras Hidráulicas en el Lago de Chápala 21

3 M A T E R I A L E S Y M É T O D O S 27

3.1 Datos hidrológicos 27

3.1.1 Componentes principales del balance hidrológico del Lago de Chápala 27

3.1.2 Contribución de los ríos Lerma. Santiago y del Acueducto de la ZMG 28

3.1.3 Precipitación y evaporación 29

3.1.4 Nivel del lago y volumen de almacenamiento 30

3.2 D a t o s d e c a l i d a d del a y u a

3.2.1 Desarrollo histórico de estaciones de monitoreo de calidad del agua del Lago

de Chápala 3 2

3.2.2 Parámetros monitoreados y sus implicaciones en la salud del ecosistema 33

3.2.3 Métodos analíticos y de muestreo para determinar los parámetros de calidad

del agua 44

3.2.4 Métodos estadísticos para manejo de información 47

3.3 Sistema RA1SON y estructura general del proyecto Calidad del Agua del Lago de

Chápala 52

3.3.1 Características generales del sistema RAISON 52

3.3.2 Estructura básica de un proyecto en RAISON 53

3.3.3 Desplegados gráficos del sitio del área 53

3.3.4 Definiciones de sitios 55

3.3.5 Iconos utilizados 57

3.3.6 Bases de datos 57

4 R E S U L T A D O S 63

4.1 Base de datos original (tabla Calidad del Agua) del período 1974 - 1998 63

4.1.1 Relación de problemas en la revisión aleatoria de la información en papel.... 63

4.1.2 Relación de problemas en la revisión de la congruencia de información 64

4.1.3 Revisión estadística de la información y relación de datos atípicos 70

4.2 Criterios desarrollados para la aceptación o discriminación de datos fuera de rango

74

4.3 Base de datos revisada 1972 - 1998 75

4.3.2 Resumen de información estadística 76

4.3.3 Análisis de la abundancia de información existente 80

4.3.4 Análisis de la frecuencia de monitoreo 82

5 ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE R E S U L T A D O S 87

5.1 Ejemplos de aplicación 87

5.1.1 Preparación de análisis estadísticos 87

5.1.2 Preparación de gráficas de caja 88

5.1.3 Preparación gráficas de series de tiempo 8°)

5.1.4 Preparación de diagramas de contorno 90

5.2 Comportamiento de parámetros tipo en el Lago de Chápala 91

5.2.1 Planteamiento del ejemplo 91

5.2.2 Comparación de los parámetros con los valores del Río Lerma 92

5.2.3 Comparación de distribución de los valores en el Lago de Chápala 97

5.2.4 Resultados del ejemplo de análisis de información 106

5.2.5 Posibilidades del sistema de información geográfica del Lago de Chápala.. 106

6 C O N C L U S I O N E S 108

BIBLIOGRAFÍA 1 10

ÍNDICE DE TABLAS 

Tabla 2.1 Parámetros morfomctricos del Lago de Chápala 16

Tabla 2.2 Principales aportaciones y descargas promedio del Lago de Chápala 19

Tabla 3.1 Componentes del balance hidrológico del Lago de Chápala 27 Tabla 3.2 Principales aportaciones y descargas promedio del Lago de Chápala 3 1

Tabla 3.3 Importancia de los parámetros en usos del agua 34

Tabla 3.4 Descripción e importancia de los p a r á m e t r o s m o n i t o r e a d o s en el L a y o d e

Chápala 37

Tabla 3.5 Técnicas analíticas de los parámetros de calidad del agua 44

Tabla 3.6 Resumen de métodos de preservación de muestras 46

Tabla 3.7 Fuentes posibles de error y estrategias de identificación 48

Tabla 3.8 Revisión de congruencia de la información analítica 49

Tabla 3.9 Ubicación de estaciones de calidad del agua cu el Lago de Chápala 55

Tabla 3.10 Estructura de bases de datos del proyecto de calidad del agua del Lago de

Chápala 58

Tabla 3.1 1 Estructura de la tabla Calidad del Agua 59

Tabla 4.1 Tipos de errores detectados en la revisión aleatoria 64

Tabla 4.2 Resultados de revisión de la congruencia analítica 66

Tabla 4.3 Resumen estadístico de la información de la tabla de Calidad del Agua. Análisis

de datos atípicos ~ˇ'

Tabla 4.4 Consideraciones generales para la introducción de datos a la tabla Calidad del

Tabla 4.5 Criterios para manejo de valores atípicos de los parámetros de la tabla Calidad

del Agua 75

Tabla 4.6 Resumen estadístico de la información corregida de la tabla de Calidad del Agua.

Análisis de datos atípicos 77

Tabla 4.7 Distribución anual y mensual de información de la tabla Calidad del Agua 83

ÍNDICE DE FIGURAS 

Figura 2.1 Ubicación de la Región Hidrológica No. 12 Lerma - Chápala - Santiago 10

Figura 2.2 Región Hidrológica No. 12. Cuenca Lerma - Chapala - Santiago 1 1

Figura 2.3 Región Cuencas Bajo Lerma (12 C) y Lago de Chápala (12 D) 12

Figura 2.4 Cuenca Directa del Lago de Chápala 15

Figura 2.5 Plano Batimétrico del Lago de Chápala 17

Figura 2.6 Curvas área - profundidad calculadas de los levantamientos batimétricos de

Ballesteros (1029), SRH( 1970). y SARH( 1981) 17

Figura 2.7 Curvas de volumen - profundidad calculadas de los levantamientos batimétricos

de Ballesteros (1929). SRH(1970). y SARH(1981) 18

Figura 2.8 Obras hidráulicas en el Lago de Chápala 22

Figura 3.1 Flujo anual de los ríos Lerma y Santiago y del acueducto de la ZMG. Período

1930 - 1998 28

Figura 3.2 Precipitación y evaporación. Promedios anuales 29

Figura 3.3 Nivel y volúmenes de almacenamiento en el Lago de Chapala. Período

1934-1998 30

Figura 3.4 Ubicación de estaciones de monitoreo de calidad del agua en el Lago de Chapala

33

Figura 3.5 Principales elementos de una gráfica de caja 5 1

Figura 3.6 Ubicación de la cuenca del Río Lerma en la República Mexicana 54

Figura 3.7 Mapa de la cuenca del Río Lerma 54

Figura 3.8 Mapa del Lago de Chapala 55

Figura 4.1 Distribución anual de información de la tabla Calidad del Agua 82

Figura 5.1 Distribución de valores de pH en el Lago de Chápala. Período 1974 - 1998 87

Figura 5.2 Variación de pH en las estaciones No. 3 y No. 25. Período 1974 - 1998 88

Figura 5.3 Variación de pH en la estación No. 25. Período 1974 - 1998 89

Figura 5.4 Distribución de nitratos (mg/1) en el Lago de Chápala en el ańo 1995. (Valores

promedio) 90

Figura 5.5 Oxígeno disuelto en el Lago de Chápala y el Río Lerma 93

Figura 5.6 D B O , en el Lago de Chápala y el Río Lerma 94

Figura 5.7 DQO en el Lago de Chápala y el Río Lerma 95

Figura 5.8 SST en el Lago de Chápala y el Río Lerma 96

Figura 5.9 Fósforo total en el Lago de Chápala y el Río Lerma 97

Figura 5.10 Comportamiento del oxígeno disuelto. Período 1978 - 1980 101

Figura 5.1 1 Comportamiento del oxígeno disuelto. Período 1992 - 1994 101

Figura 5.12 Comportamiento del D B O , en el Lago de Chápala. Período 1978 - 1980 102

Figura 5.13 Comportamiento del D B O , en el Lago de Chápala. Período 1992 - 1994 102

Figura 5.14 Comportamiento de DQO. Período 1978 - 1980 103

Figura 5.15 Comportamiento de DQO. Período 1992 - 1994 103

Figura 5.16 Comportamiento de SST. Período 1978 - 1980 104

Figura 5.17 Comportamiento de SST. Periodo 1992 - 1994 104

Figura 5.18 Comportamiento del fósforo total. Período 1978 - 1980 105

LISTA DE ABREVIATURAS 

T é r m i n o Significado

CF.L Centro de Estudios Limnológicos

CNA Comisión Nacional del Agua

D B O , Demanda bioquímica de oxígeno

D Q O Demanda química de oxígeno

ICA índice de Calidad del Agua

IMTA Instituto Mexicano de Tecnología del Agua

LGEE Ley General del Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente

msnin metros sobre el nivel del mar

N M P Número más probable

NTK Nitrógeno Total Kjeldahl

Od Oxígeno disuelto

pH Potencial de Hidrógeno

PROFEPA Procuraduría Federal de Protección al Ambiente

S A A M Sustancias activas al azul de metileno

SARH Secretaría de Agricultura y Recursos Hidráulicos

SDF Sólidos disueltos fijos

SDT Sólidos disueltos totales

SDT Sólidos disueltos totales

S E M A R N A P Secretaría del Medio Ambiente. Recursos Naturales y Pesca

SIG Sistema de información geográfica

SRII Secretaría de Recursos Hidráulicos

SSF Sólidos suspendidos fijos

SST Sólidos suspendidos totales

ssv

STF Sólidos totales fijos

T e r m i n o Significado

U. de G. Universidad de Guadalajara

UAG Universidad Autónoma de Guadalajara

UFC Unidades Formadoras de Colonias

U N A M Universidad Nacional Autónoma de México

UTJ Unidades de Turbiedad Jackson

UTN Unidades de Turbiedad nefelométrica

1 INTRODUCCIÓN 

1.1 Generalidades 

1.1.1 Importancia del monitoreo de la calidad del agua de un lago 

Para el manejo adecuado de los recursos hidráulicos se requiere conocer con

precisión el volumen disponible (cantidad) así como las características fisicoquímicas y

microbiológicas (calidad) del agua que será utilizada. La información de cantidad de agua

nos da información del uso actual del recurso: el grado de explotación existente, las

posibilidades de incorporar nuevos usos, modificar las condiciones de aprovechamiento

existentes o la necesidad de suspender actividades que requieran volúmenes superiores a los

disponibles con la finalidad de asegurar la sustentabilidad del recurso.

La información de calidad del agua nos permite conocer entre otras cosas:

• El grado de contaminación con que las actividades humanas impactan a los cuerpos de

agua,

• La posibilidad de preservar la vida de los organismos que habitan los cuerpos de agua,

• La factibilidad de aprovechar el agua en beneficio del hombre (potabilización, riego, uso

público urbano, etc.),

• El envejecimiento prematuro del cuerpo de agua (eutroficación) por el exceso de

nutrientes que aceleran productividad biológica.

Por lo tanto, la información de la calidad de un cuerpo de agua es indispensable para

determinar las políticas del manejo de un cuerpo de agua y de su cuenca.

1.1.2 Antecedentes históricos del monitoreo de la calidad del agua en otros lagos 

El análisis de calidad de agua en lagos tiene ya muchos ańos de realizarse en

algunos países, casi siempre relacionado a problemas de contaminación. En 1972 los

gobiernos de Canadá y Estados Unidos firmaron un acuerdo para el control de la calidad

se extendió a la eliminación de sustancias tóxicas persistentes, estudio de destrucción de

hábitats, pérdida de especies nativas, entre otros (Environment Canadá, 1998). Actualmente

los gobiernos de Canadá y Estados Unidos trabajan en la definición de indicadores que

permitan informar en forma simple al público el estado de la calidad del cuerpo de agua

(Environment Canadá, 1998).

En Europa existen desde 1988 lincamientos para la restauración de lagos y

saneamiento de cuencas hidrológicas (DVWK, 1988). Los esfuerzos de los programas de

saneamiento se han dirigido principalmente al control de nutrientes (nitrógeno y fósforo)

para evitar la eutroficación y al tratamiento y desvío de las aguas residuales municipales e

industriales.

1.1.3 índices de calidad del agua 

La calidad de un cuerpo de agua se determina analizando diferentes constituyentes

físicos, químicos y biológicos y comparando sus valores contra valores de referencia

estipulados en normas nacionales y/o internacionales (Environment Canadá, 1998). Como

este procedimiento es difícil ya que involucra la revisión individual de decenas de

parámetros físicos, químicos y biológicos, se ha intentado simplificar la interpretación

mediante la creación de índices de calidad. 

En México el índice más utilizado es el denominado índice de Calidad del Agua o

índice ICA. Este índice basado en la información de los parámetros de calidad del cuerpo

de agua asigna un valor en la escala 0 - 100.

El uso de índices de calidad del agua presenta las siguientes ventajas:

• Permite dar una interpretación única a la misma información de calidad del agua. 

• Produce un valor que permite un análisis rápido de la información. 

• Facilita la comunicación al público de la información de calidad del agua (Por ejemplo, 

en sistema ICA un valor de 0 indica una condición extremadamente mala de la calidad 

del cuerpo de agua y un valor de 100 indica una calidad excelente). 

• Cuando existe algún problema, no indican a qué se debe (Por ejemplo, un valor ICA

igual a 50 puede ser debido a factores muy distintos).

• Algunos índices (incluido el ICA) promedian o dan peso a todos los parámetros

físicoquímicos. Esto en general atenúa la importancia de las variables problemáticas.

• Un índice único de calidad del agua difícilmente puede describir cabalmente la

problemática de un cuerpo de agua.

El uso de los índices de calidad del agua aunque simplifica la presentación del estado de un

cuerpo de agua de todas formas requiere de manejo de datos de calidad del agua de

diferentes parámetros físicoquímicos. Para el Lago de Chápala, el ICA se calcula en base a

quince parámetros físicoquímicos (Amezcua, 2000).

1.1.4 Importancia de estructurar la información de calidad del agua del Lago de 

Chápala en un SIG 

El manejo de la información de índices de calidad de agua o de los parámetros

físicoquímicos requiere de la manipulación de un gran conjunto de datos. Se requiere contar

con un sistema que permita el manejo eficiente de la información y permita analizar las

variaciones espaciales y temporales de los parámetros de calidad del agua.

La información de calidad del agua presenta una constante evolución; la variación

temporal es particularmente importante en la Cuenca Lerma Chápala dados los problemas

ambientales que sufre desde hace varios ańos. En 1980 se estimaba una población cercana a

seis millones de habitantes (Limón, 1990) y para 1995 esta población superaba ya los ocho

millones de habitantes (de Anda, 1998).

El análisis de la información de calidad del agua es un problema complejo ya que se

requieren muchos datos, manejo estadístico de los mismos y planteamiento de diversos

escenarios para poder hacer juicios de la calidad de un cuerpo de agua. Problemas de esta

naturaleza se analizan más fácilmente mediante el uso de paquetes de cómputo

denominados sistemas de información geográfica (SIG). En estos paquetes se combina

información geográfica con bases de datos.

1.1.5 Condiciones históricas del monitoreo de la calidad del agua en México 

En la República Mexicana, la administración del agua es de competencia federal. La

mayor parte de los cuerpos de agua naturales están catalogados como cuerpos federales. La

administración de las aguas nacionales correspondió inicialmente a la Secretaría de

Recursos Hidráulicos (SRH), la cual se transformó posteriormente en Secretaría de

Agricultura y Recursos Hidráulicos (SARH) y finalmente en la actual Comisión Nacional

del Agua (CNA). A partir de 1994, C N A forma parte de la Secretaría del Medio Ambiente

Recursos Naturales y Pesca ( S E M A R N A P ) .

Los estudios sobre calidad del agua en el país iniciaron en la entonces SRH en el

ańo 1971 cuando se creó la Dirección General de Usos del Agua y Prevención de la

Contaminación. A partir de este ańo se comenzó a obtener la información de calidad de

corrientes, embalses y descargas (Amezcua, 2000).

Ordenamientos referentes al monitoreo de la calidad del agua:

La Ley General del Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente (LGEEPA)

indica en su artículo 133 que corresponde a S E M A R N A P realizar "un monitoreo

sistemático y permanente de la calidad de las aguas, para determinar la presencia de

contaminantes o exceso de desechos orgánicos y aplicar las medidas que procedan." (DOF,

1998). En el artículo 154 del reglamento de la Ley de Aguas Nacionales (LAN) se índica

que este monitoreo corresponde a CNA.

La Ley de Aguas Nacionales (DOF, 1998) indica que:

• "Se declara de utilidad pública la instalación de los dispositivos necesarios para la

medición de la cantidad y calidad de las aguas nacionales" (Artículo 7o_);

• Es atribución de C N A "administrar y custodiar las aguas nacionales y los bienes

nacionales a que se refiere el artículo 113, y preservar y controlar la calidad de las

mismas, así como manejar las cuencas en los términos de la presente ley" (Artículo 9°)

El conocimiento de la calidad de los cuerpos de agua es una tarea cada vez más

importante entre las que desarrolla CNA. El aumento en la población y en los

contaminantes que se vierten, implicará aumentar la vigilancia y el control de descargas y

1.2 Antecedentes 

1.2.1 Condiciones históricas del monitoreo de la calidad del agua en el Lago de 

Chápala 

En la República Mexicana, el Lago de Chápala es el cuerpo que cuenta con mayor

información hidrométrica y de calidad del agua debido a que es el cuerpo de agua

superficial natural de mayor tamańo en el país y a su importancia como fuente de

abastecimiento para la zona metropolitana de Guadalajara (ZMG). Desde hace muchos ańos

se ha identificado la necesidad de conocer la calidad del agua del lago. Los primeros

trabajos sistemáticos de medición de su calidad se iniciaron en 1972 a través del Instituto

de Ingeniería de la U N A M y la SRH y desde 1974 se realizan mediciones en

aproximadamente 40 estaciones.

1.2.2 índice de calidad del agua en el Lago de Chápala 

En el estudio limnológico realizado por el Instituto de Ingeniería de la U N A M en

1973 se propuso la definición de un índice de calidad del agua (SRH, 1973). El propósito

fue crear un instrumento que identificara deterioro o mejora en la calidad del agua. El

índice propuesto para el Lago de Chápala ha sufrido variaciones en la metodología: se han

modificado los parámetros utilizados y los factores de peso de la contribución de cada

parámetro de calidad del agua al índice total (Amezcua, 2000). El índice de calidad del

agua que se utiliza actualmente se calcula a partir de quince parámetros de calidad del agua.

1.2.3 Trabajos previos orientados a analizar la calidad del agua en el Lago de 

Chápala 

Los trabajos encaminados al estudio de la calidad del agua del Lago de Chápala

iniciaron aproximadamente en 1972, con los estudios realizados por la Secretaría de

Recursos Hidráulicos (SRH) y el Instituto de Ingeniería de la U N A M . En (SRH, 1972,

1973) se reportan concentraciones de fosfatos elevadas que indican problemas de

eutroficación y presencia, aunque en concentraciones pequeńas, de plomo y cobre.

El Lago de Chápala ha estado sujeto a cargas de contaminantes cada vez mayores.

nitrógeno, pH, oxígeno disuelto, coliformes y transparencia al disco Secchi obtenidos de

resultados recopilados por Grupo Hidrosanitec (1986). Limón (1990) indica un incremento

en la concentración de fósforo y SDT en el período de 1972 a 1984.

Una de las características del lago es su elevada turbiedad natural debido a la

presencia de arcillas. Lind (1994) revisa la información de fósforo, nitrógeno y

transparencia al disco Secchi y encuentra que aunque las concentraciones de fósforo y

nitrógeno son muy elevadas, la producción de fitoplancton es menor a la esperada, lo que

parece explicarse por la turbiedad natural del lago.

U n a de las áreas que requieren mayores estudios es la contaminación por metales

pesados. Hansen (1995) evaluó las fuentes de contaminación en sedimentos por metales

pesados en la Cuenca Lerma - Chápala, incluyendo una estación en el Lago de Chápala. En

este trabajo se indican valores altos de factores enriquecimiento en el río Guanajuato, en La

Piedad y en Salamanca, pero no comenta la situación del lago.

1.2.4 Situación actual del manejo de la información de calidad del agua del Lago. 

La Comisión Nacional del Agua (CNA), a través del Centro de Estudios

Limnológicos (CEL), es la entidad pública que ha realizado durante mayor tiempo el

monitoreo de la calidad del agua en el Lago de Chápala. El CEL es el depositario de la

información de calidad del agua que se genera y el uso es de tipo interno: la información no

está disponible al público en general.

El Sistema Intermunicipal de Agua Potable y Alcantarillado (SIAPA) también

realiza las mediciones sistemáticas de la calidad del agua en el Lago de Chápala, orientadas

a conocer la calidad con que ingresa el agua a las plantas potabilizadoras y el efecto que le

provoca la calidad del agua del lago. A partir de 1996 SIAPA realiza mediciones mensuales

de cerca de 30 parámetros físicoquímicos y bacteriológicos de calidad del agua en 6

estaciones de monitoreo. La información que se obtiene es también de uso interno; tampoco

está disponible al público en general.

Otras instituciones ( U N A M , IMTA, Universidad de Guadalajara, U A G , entre otras)

es escasa, discontinua y dispersa. La mayoría de los resultados de los trabajos de estas

instituciones no han trascendido a revistas con arbitraje internacional.

1.3 Hipótesis 

De acuerdo a la información que se ha discutido, se pueden proponer las siguientes

hipótesis.

• Se puede manejar la información existente de calidad del agua del Lago de Chápala, e

incorporar la nueva información que se genere, en el sistema RAISON en forma

rápida y eficiente.

• A partir de la información de calidad de agua antes mencionada, el sistema RAISON

permite al usuario generar reportes que facilitan la toma de decisiones orientadas a la

restauración y conservación de la salud del ecosistema del Lago de Chápala.

1.4 Justificación 

1.4.1 Beneficios e implicaciones sociales, culturales, políticos, etc. 

Algunos de los beneficios que se espera resulten de la implementación correcta de un SIG para el manejo de datos de calidad de agua del Lago de Chápala son los siguientes:

1. Permite conocer rápidamente las características geográficas del área de estudio a través

de desplegados en dos dimensiones en donde se seńalan la localización de los

principales influentes y efluentes, poblaciones ribereńas, límites del lago, etc.

2. Facilita el análisis de la información de calidad del agua, lo que permite a las

autoridades y a los usuarios una mejor comprensión de la situación de calidad del lago e

identificar las zonas que presenten problemas de contaminación. Esto permitirá acordar

medidas técnicas y organizacionales para la restauración del lago.

3. Identificación precisa de las causas de la problemática de calidad del agua en el Lago de

Chápala. El análisis espacial y temporal de la información permitirá conocer desde

cuándo se originan los problemas de calidad del agua y dónde se originan (afluentes,

4. Facilidad para hacer pública, en un futuro cercano, la información de calidad del agua.

Un SIG permitiría a las autoridades encargadas del manejo del agua estructurar un

programa de divulgación de la información existente para que la sociedad tenga la

capacidad de involucrarse en la toma de decisiones.

5. Constituye un apoyo en la evaluación de resultados de políticas de control de la

contaminación y manejo del agua. El SIG permitirá analizar si han sido adecuados los

programas que se propusieron para mejorar la calidad ambiental del lago y

proporcionará información para modificar acciones que no hayan tenido el impacto

deseado.

1.4.2 Razones que justifican el empleo del sistema  R A I S O N 

R A I S O N (Regional Analysis by Intelligent Systems  O N microcomputer) es un

paquete de cómputo desarrollado por el ministerio del medio ambiente de Canadá en 1986.

Fue creado como respuesta a la necesidad de integrar información del programa de lluvia

acida en Canadá. Actualmente se usa como soporte para el manejo de cuenca de los

Grandes Lagos. Ha sido adaptado por el programa de monitoreo del programa ambiental de

Naciones Unidas para actividades de manejo y análisis de calidad del agua (GEMS).

Algunos trabajos sobre la Cuenca Lerma - Chápala (Hansen, 1995) han utilizado el paquete

R A I S O N para manejo de la información.

Las características principales del sistema RAISON se describen con mayor

amplitud en la sección 3.3.

1.5 Objetivo 

1.5.1 Desarrollo de un SIG para el análisis de datos de calidad del agua del Lago de 

Chápala. 

En este trabajo se pretende describir el desarrollo e implementación de un Sistema

de Información Geográfica (SIG) para el manejo de la información de calidad del agua del

Lago de Chápala usando el sistema RAISON. Dentro de estas actividades

• se describirá el entorno geográfico de la cuenca, 

• se planteará el desarrollo de las bases de datos para su implementación en un SIG, 

• se revisará la coherencia de la información histórica generada de calidad del agua y 

• se ejemplificará el uso del SIG en diversas aplicaciones y su importancia como 

herramienta para establecer políticas de saneamiento y restauración en la Cuenca 

2 LAGO DE CHÁPALA 

En este capítulo se describen los aspectos generales respecto al .Lago de Chápala:

sus características geográficas, morfológicas, su hidrología así como los aspectos más

importantes de la Cuenca del Río Lerma ya que el Río Lerma es el principal aportador de

volúmenes al lago.

2.1 Región Hidrológica No. 12 (Lerma ­ Chápala ­ Santiago) 

2.1.1 Descripción general 

El Lago de Chápala y su cuenca se encuentran dentro de la región hidrológica No.

12 (Lerma - Chápala - Santiago). Esta región hidrológica se localiza en la parte central

oeste de la República Mexicana y cubre una superficie de aproximadamente 130,000 k m2_.

Esta región hidrológica, mostrada en la Figura 2.1 y en la Figura 2.2, incluye parte de diez

estados del país: Aguascalientes, Colima Durango, Guanajuato, Jalisco, México,

Michoacán, Nayarit, Querétaro y Zacatecas (SRH, 1972).

N  23°

22°

-21

OcéaníC 

o Eacífico

20'

105° W 104' O  ₁₀₃ O  _102' •O  ₁₀₁ o  _100° w 

Figura 2.2 Región Hidrológica No. 12. Cuenca Lerma ­ Chápala ­ Santiago 

La Región Hidrológica No. 12 se divide en dos grandes cuencas: la cuenca del Río

Lerma y la cuenca del Río Santiago. La cuenca del Río Lerma inicia al este de la ciudad de

Toluca y termina en la presa de control de Poncitlán poco después de haber desembocado

en el Lago de Chápala. La cuenca del Río Santiago inicia en la presa de control de

Poncitlán y termina en el estado de Nayarit al desembocar en el Océano Pacífico.

2.1.2 Cuenca del Río Lerma 

Dentro de la región hidrológica No. 12 tiene especial importancia la cuenca del Río

Lerma. Esta cuenca ocupa 52,000 km^ de superficie, se origina al este de la ciudad de

Toluca cerca de la población Lerma y termina en la presa de control de Poncitlán. sobre el

Río Grande de Santiago a 20 km al oeste de la ciudad de Ocotlán. El Río Lerma, desde su

origen hasta su desembocadura en el Lago de Chápala, recorre 500 km a través de una de

las regiones agrícola - industriales más importantes de México (SRH, 1972).

La cuenca del Río Lerma representa aproximadamente el 2.6% de la superficie total

del país sin considerar las cuencas cerradas de Pátzcuaro y Cuitzeo (Estado de Michoacán).

La principal corriente dentro de esta cuenca es el propio Río Lerma que tiene su

origen a 50 km aproximadamente, al sudoeste de la ciudad de México desembocando en el

Debido a lo extenso de la longitud del Río Lerma, para propósitos de administración

y control se ha dividido en tres regiones (también denominadas cuencas): Alto Lerma

(12A), Medio Lerma (12B) y Bajo Lerma (12C). La cuenca 12C o Bajo Lerma (también

denominada Cuenca Río Lerma - Chápala) corresponde a la parte final del recorrido del Río

Lerma hasta su desembocadura al Lago de Chápala.

Cuenca 12C: Bajo  L e r m a o Río Lerma ­ Chápala 

Esta cuenca drena una superficie de 2,044.55 km y se localiza en el lado este del

Lago de Chápala, teniendo como límite al Río Lerma en Yurécuaro. Existen en ella

localidades importantes como Jamay, La Barca, Yurécuaro, etc. Las subcuencas principales

corresponden a las de los ríos Ángulo, Huáscato y Duero, ambos afluentes del Río Lerma.

20 °30'

20 < W

Figura 2.3 Región Cuencas Bajo Lerma (12 C) y Lago de Chápala (12 D) 

2.1.3 Cuenca del Río Santiago 

El Río Grande de Santiago o simplemente Santiago, cruza primeramente el Valle de

Ocotlán, pasando por las poblaciones de Poncitlán y Atequiza para arribar a Juanacatlán,

todas en el estado de Jalisco. En este tramo su cauce es somero con respecto a la superficie

del terreno y las aportaciones superficiales más importantes provienen de sus tributarios,

los Arroyos El Ahogado, Santa Rosa y Los Sabinos, por su margen izquierda.

En el Salto de Juanacatlán, el Río Santiago sufre una gran caída, formando la

Juntas, después de cruzar los Valles de Atemajac y Tesistán. En este tramo recibe

aportaciones de sus tributarios, los ríos La Laja, Calderón y Verde, todos ellos por su

margen derecha.

Prosigue el Río Grande de Santiago con dirección norte hasta el cruce con el Río

Cuixtla, recibiendo en este tramo las aportaciones de los Ríos Gigante y Juchipila por su

margen derecha, así como los arroyos Agua Salada, Cópala y Milpillas por la margen

izquierda, además de las aguas residuales de la ciudad de Guadalajara.

Después de recibir al río Cuixtla el Río Santiago alimenta a la Presa Santa Rosa,

siendo las aportaciones más importantes las de tributarios que descargan directamente en el

vaso de la presa. Desde Poncitlán a la Presa Santa Rosa el río tiene un recorrido

aproximado de 226 km y un área de cuenca de 47,116 k m2 _{(CNA, 1990). Finalmente entra}

al Estado de Nayarit y desemboca en el Océano Pacífico.

2.1.4 Aspectos hidrológicos 

Al comparar sus condiciones hidrológicas con el resto del país, en la cuenca ocurre

en promedio el 3 % de la precipitación pluvial, tiene poco más del 1% de los escurrimientos

y quedan comprendidas el 1 3 % de las aguas subterráneas. Sin embargo las necesidades

derivadas de todos los usos superan en la actualidad la oferta de agua superficial y

subterránea. Esto ha provocado el desequilibrio hidrológico de la cuenca.

2.1.5 Importancia de la cuenca del Río Lerma 

Con relación a la totalidad del país, en esta cuenca se concentra el 9 . 1 % de la

población, se genera más de la tercera parte de la producción industrial, se origina casi el

2 0 % del comercio y queda comprendida el 12.5% de la superficie utilizada para riego de

temporal.

Esta región es factor determinante en la dinámica del país, con valores superiores a

la media nacional en densidad demográfica, producción industrial y agrícola per capitu. La

cuenca se califica actualmente como la de mayor nivel de aprovechamiento del agua en

México (León - Vizcaíno et al, 1994), siendo los estados de Guanajuato y Michoacán los

El desequilibrio hidrológico existente en la cuenca ha puesto en riesgo la

supervivencia del Lago de Chápala. La preservación del lago es una de las prioridades

dentro del programa de conservación de la cuenca (León - Vizcaíno et al, 1994).

2.2 Cuenca Lago de Chápala 

2.2.1 Descripción de la cuenca del Lago de Chápala 

La cuenca hidrológica del Lago de Chápala (cuenca 12 D) drena 5,127.43 km" e

incluye las subcuencas intermedias: Río Sahuayo, Lago de Chápala (en el presente trabajo

se denomina cuenca directa de Chápala), Laguna de San Marcos, Laguna de Sayula y

Laguna de Zapotlán ( S E M A R N A P , 1998). La cuenca directa de Chápala se presenta en la

Figura 2.4.

Las subcuencas que presentan contacto inmediato con el lago, son la 12DA

(Michoacán) y la 12DB (Jalisco principalmente). La primera de ellas presenta una

hidrología superficial bien definida como la parte final del Río Zula, el Río Lerma. el Río

Hilaracha y el Río Duero y otros arroyos temporales que van a desembocar directamente al

lago. Asimismo, existe una gran cantidad de canales de riego que abastecen la Ciénega de

Chápala y numerosos bordos y cuerpos de agua.

La segunda subcuenca (12DB) circunda la mayor parte del lago. Los aportes a éste

consisten en los escurrimientos que se dan dentro de la temporada lluviosa entre las sierras

por la formación de innumerables arroyos temporales, principalmente de municipios como

Poncitlán, Chápala, Jocotepec y Tizapán así como el río permanente de La Pasión, que

iniciando en Michoacán, atraviesa el municipio de Tizapán para desembocar en el lago

19°30' N1 _{1 1 1 1 —}

103°30' N 103°00'N 102°30' 102°00'

Figura 2.4 Cuenca Directa del Lago de Chápala 

2.2.2 Vaso del Lago de Chápala 

El L a g o de Chápala se localiza entre los grados 102° 4 0 ' 4 5 " y 103° 2 5 ' 3 0 "

longitud oeste y 20° 0 7 ' y 20° 2 1 ' de latitud norte. La mayor parte del lago se encuentra en

el Estado de Jalisco, y una fracción pequeńa al SE está en el Estado de Michoacán. El Lago

de Chápala tiene 77 km de longitud, un ancho promedio de 15 km en la dirección norte a

sur y una profundidad media 7.2 m. Su elevación nominal es de 1,524 msnm, la presión

atmosférica local alcanza 634 m m H g y almacena un promedio de 6,800 M m3_.

2.2.3 Aspectos climatológicos 

El clima de la zona esta clasificado como (A)C(wo)(w) semicálido subhúmedo con

lluvias en Verano, siendo el menos húmedo de los semicálidos (García, 1975); la

temperatura promedio anual es de 19.9° C. La temperatura ambiente máxima va de mayo a

julio (27° C a 30° C) y la mínima de diciembre a febrero ( 9o _{C a 12° C). La frecuencia de}

granizadas anual es menor a dos días y el número de heladas es menor a 20 días al ańo. La

precipitación y el más seco es enero sin lluvias apreciables 0.0 m m (Estrada, et al... 1983).

La evaporación total anual es de 1.912 mm, siendo abril y mayo los meses en que es mayor

con 250 m m y en diciembre es mínima con 100 mm. La dirección de los vientos dominante

es de este a oeste y en segundo lugar del oeste al este y con menor frecuencia de sur a norte

y de norte a sur; la velocidad varia de 1 a 12 km/h, siendo más frecuente entre 8 y 12 km/h,

ocasionalmente se presentan vientos entre los 15 y los 20 km/h (Guzmán, 1992).

2.2.4 Morfometría y batimetría 

El fondo del lago presenta una suave pendiente, que va desde la desembocadura del

Río Lerma en su parte oriental, hacía la parte más profunda en el centro - norte del lago,

para después disminuir hacía su ribera occidental (ver Figura 2.5).

La forma general del lago es subrectangular elongada, siendo su eje mayor en

sentido este - oeste. Dentro del lago se encuentran varias islas importantes por su tamańo, la

de los Alacranes y las dos de Mezcala. La Isla de Petatlán ha desaparecido ya que en la

actualidad comunica con la ribera del lago. Cuando la elevación de la superficie del agua

es de 1,524 msnm, el área del lago es, aproximadamente 111,200 ha y su capacidad de

7,962 M m3 _{según se muestra en la Tabla 2.1 (Limón et al, 1989). Estas características}

morfométricas hacen del Lago de Chápala el embalse natural más grande de México y el

tercero en Latinoamérica.

Tabla 2.1 Parámetros morfométricos del Lago de Chápala 

Simbología Elevación, msnm

VARIABLE (Hutchinson, 1957) Unidades 1,524 1,521

Volumen V  Mm"' 7,962 4,667

Área A  ha 111,200 103,900

Anchura máxima hx  km 22.50 22.50

Longitud máxima l  km 77.00 75.00

Profundidad máxima Zm  m 10.50 7.50

Profundidad media Z  m 7.20 4.50

Profundidad relativa Zr  0.028 0.028

Línea de costa L  km 215.0 209.5

El Lago de Chápala drena una superficie aproximada de 5,127.43 k m2

haciendo las veces de regulador del sistema Lerma - Santiago. Esta cuenca es una de las más importantes del país y es de gran importancia para la región en que se encuentra situado.

Cotas en metros. Cota 100 equivale a 1,526 msnm.

Figura 2.5 Plano Batimétrico del Lago de Chápala 

Se han realizado tres trabajos principales relativos a conocer la información

batimétrica del Lago de Chápala. Las curvas de área vs. nivel y volumen de

almacenamiento contra nivel del lago se presentan en la Figura 2.6 y en la Figura 2.7 (de

Anda, 1998)

120,000

100,000

8 0 , 0 0 0

6 0 . 0 0 0

4 0 , 0 0 0

2 0 , 0 0 0

/  ' . • *

:  : / . ' * ' : 

: /•' / 

i ,'  - - - 'r!••• Área 1929, ha  Área 197?2, ha 

. . ^ ^ L ­ , .Área. .1981,. ha... 

I; i  I i ' 

, , , , i , , , Á i / , , , i , . . . i . . . . i . . . 0

1505 1510 1515 1520 1525 1530 1535 N i v e l , m s n m

Figura 2.6 Curvas área ­ profundidad calculadas de los levantamientos batimétricos 

.6 1()7

1535 Nivel, m s n m

Figura 2.7 Curvas de volumen ­ profundidad calculadas de los levantamientos 

batimétricos de Ballesteros (1929), SRH(1970), y SARH(1981). 

Azolvamiento 

Con respecto al proceso de azolvamiento del lago se ha reportado (Sandoval, 1994)

que las corrientes alimentadoras del Lago de Chápala no están apreciablemente azolvadas.

En cambio, en el plano batimétrico del lago es francamente apreciable el azolvamiento de

un área de 106.5 k m2 _{en el estuario de la desembocadura del Lerma y otro de 15 k m}2 _{en la}

desembocadura del Río La Pasión, en Tizapán.

El azolve en Chápala proviene principalmente del Lerma. Este río representa la

mayor parte de la alimentación del lago y, por tanto, también de su aportación de azolve. La

cuenca de La Pasión representa únicamente el 1% de la del Río Lerma. La medición de

sólidos en suspensión acarreados por el Río Lerma se ha hecho en la estación hidrométrica

de Yurécuaro de la cual la C N A tienen datos para el período 1961-1970.

2.2.5 Hidrología superficial 

La cuenca del Lago de Chápala recibe las corrientes de las siguientes subcuencas

Michoacán, además del escurrimiento del Río La Pasión y de las escorrentías de la propia

cuenca directa del Lago de Chápala (12 DB) la cual rodea gran parte del lago.

El Río Lerma y el Río Santiago representaron hasta el ańo de 1990 las principales

entradas y salidas del lago respectivamente. Sin embargo, a partir de 1990 se puso en

operación el acueducto Chápala - Guadalajara para dotar de agua de mejor calidad a la

ciudad de Guadalajara originando cambios importantes en el régimen hidrológico del lago.

En la tabla ÍII-2 se explica en términos generales las contribuciones más relevantes en

balance hidrológico general de dicho cuerpo de agua. Como se puede observar en los

últimos ańos han disminuido notablemente los flujos de entrada y salida e incrementado

notablemente la evaporación en el lago.

Tabla 2.2 Principales aportaciones y descargas promedio del Lago de Chápala 

P e r í o d o d e e s t u d i o

1935-1974 1975-1989 1990-1997

ORIGEN Mm3_{/ańo %} 

Mm3

/ańo %  Mm3

/ańo % 

E n t r a d a s :

Río Lerma 1,912.48 70.03 791.67 46.47 476.22 29.32

Río Duero

_O

Precipitación 818.50 29.97 911.82 53.53 929.56 57.24

Total  2,730.98  1,703.49  1,623.99 

S a l i d a s :

Río Santiago 1,361.67 48.08 724.63 33.25 124.55 7.00

Acueducto 0.00 00.00 0.00 00.00 340.51 19.15

Evaporación 1,470.16 51.92 1,454.88 66.75 1,778.23 73.85

Total  2,831.84  2,179.51  2,243.29 

(*) No se cuenta con información.

2.2.6 Hidrología subterránea 

Los estudios preliminares de aguas subterráneas en la región los realizó la Secretaría

de Recursos Hidráulicos (SRH, 1972, SRH, 1973). En estos estudios se ha observado que la

cuenca del Lago de Chápala opera como una unidad independiente desde el punto de vista

con las mediciones de los niveles piezométricos en los pozos de la región. El estudio

muestra que la superficie del espejo de agua en los pozos ubicados a lo largo de la línea de

costa del lago es ligeramente mayor que el propio nivel del lago.

Los niveles piezométricos se ven alterados en forma directa con la oscilación de los

niveles de la superficie de agua del lago. Igualmente se ha observado que al noroeste de

Jocotepec existe un valle que parece funcionar de forma independiente desde el punto de

vista geohidrológico (SRH, 1972). Sin embargo, el Valle de Ocotlán, localizado al este del

lago, no es totalmente independiente ya que se han observado importantes recargas de los

acuíferos. Las curvas equipotenciales indican en general patrones de flujo de aguas

subterráneas desde la periferia del lago hacia el vaso.

Desde el punto de vista geohidrológico, el Lago de Chápala parece tener

comunicación con la Ciénega de Chápala. Debido a que la superficie de agua del lago tiene

una elevación mayor que los observados en los pozos ubicados en la Ciénega. Por la

uniformidad de las variaciones de nivel del lago con los pozos de la Ciénega se puede

argumentar en forma preliminar que existe flujo de aguas subterráneas desde la parte este

del lago hacia la Ciénega.

En la cuenca directa del Lago de Chápala se localizan una gran cantidad de pozos y

manantiales. En el estudio de la SRH (1973) se reportaron 48 pozos someros, 122 pozos

profundos, 4 pozos artesianos y 5 manantiales dando un total de 10.4 M m3_{/ a ń o . Los usos de}

aguas subterránea se destinan 4 7 . 8 % para uso doméstico, 2 6 . 5 % para la agricultura, 1 7 . 1 %

para los servicios de agua municipal, y 5.6% para usos industriales.

2.2.7 Importancia del Lago de Chápala 

El Lago de Chápala es el embalse más grande de México, el segundo en altitud en

América y el tercero en tamańo en América Latina, siendo mayores que éste sólo el lago

Titicaca en los Andes y el lago Nicaragua en Centro América (Guzmán, 1992). Recibe

principalmente las aguas del Río Lerma y da origen al Río Grande de Santiago (SRH,

Su importancia estriba en que tiene todas las posibilidades de usos benéficos como

recreación, agricultura, abastecimiento de agua, pesca, deportes acuáticos, generación de

energía, etc. Aproximadamente se extraen de él 6 m3_{/ s (189 M m}3_{/ a ń o ) para abastecimiento}

de agua potable de la Zona Metropolitana de Guadalajara.

Lamentablemente en el Lago se vierten una gran parte de las aguas residuales

domésticas, municipales, agrícolas e industriales de la región, siendo el Río Lerma uno de

sus principales aportadores de contaminación (de Anda, 1998).

2.3 Obras Hidráulicas en el Lago de Chápala 

Desde principios del siglo se han realizado diversas obras hidráulicas en el lago

destinadas a:

• Disminuir las pérdidas por evaporación manteniendo al máximo su capacidad de

almacenamiento y mantener un control más adecuado del embalse,

• Suministrar agua a la Zona Metropolitana de Guadalajara, cuya dinámica de

crecimiento en la población hace prever que para el ańo 2000 las necesidades de

suministro de agua serán para una población de cerca de 6 millones de habitantes,

• Suministrar agua para riego agrícola de las zonas de cultivo ubicadas en la

Ciénega de Chápala, en la ribera del lago y a lo largo del Río Grande de Santiago,

así c o m o

• Cubrir las necesidades propias para el aprovechamiento doméstico, pecuario e

industrial en la región.

A lo largo del siglo X X el Lago de Chápala, ha sufrido en forma directa o no, las

consecuencias de numerosas obras hidráulicas, con impactos tanto positivos como

negativos sobre el lago.

La obra hidráulica que ha tenido un mayor impacto en el lago se realizó a principios

del s. X X cuando el lago ocupaba su extensión actual más la región de la Ciénega de

Chápala alcanzando más de 160,000 ha de superficie (ver Fig. III.5). Las variaciones

oriental bastante somera, quedara prácticamente seca. De ahí la iniciativa de parte del

gobierno de segregar la parte oriental del lago por medio de diques. De esta fonna se

construyeron entre 1905 y 1910 cerca de 77.0 km de bordos con material de suelo local

alcanzando una corona de 4.00 m y una altura máxima de 3.50 m a la cota 98.50. A este

dique se le conoce actualmente como Dique de Maltarańa. Con esta obra se disminuyó la

superficie del vaso en 50,000 ha y la capacidad de almacenamiento en 856 M m3_{, sin}

embargo se obtuvieron los siguientes beneficios:

• Segregación de la ciénega al oriente del lago para aprovechamiento de 50,000 ha

de tierras de alto rendimiento para uso agrícola y pecuario dando origen a la actual

Ciénega de Chápala.

• Encauce directo al lago de los afluentes de los Ríos Lerma y Duero evitando las

pérdidas por infiltración y evaporación de agua en la región de la ciénega estimada

en aquel entonces en 600 M m3_.

Santiago

Presa Presa Canal de C o r o n a , Poncitlán, A t e q u i z a , \ |956 1 9 4 ( )

1952  V _ 

A c u e d u c t o X • B m í~ y 

1990 \ „ — —1

Zula

' B o r d o de Maltarańa,

1 9 1 0< í- < ^ ~

Lerma__^

v^^^ Lago de Chápala Ł _{1 C i é n e g a de}

{ C h á p a l a ,

V

retención, 1908 l Duero

Figura 2.8 Obras hidráulicas en el Lago de Chápala 

A continuación se proporciona una relación cronológica de las obras hidráulicas

más relevantes que se han llevado a cabo en el Lago de Chápala desde finales del siglo XIX

(Sandoval, 1994).

1853 Construcción de la presa derivadora Corona sobre el Río Grande de Santiago, en

Atotonilquillo y canales Zapotlanejo y Aurora en la margen derecha, y Atequiza en

1895 Construcción de la planta hidroeléctrica en El Salto, Jalisco con caída de 20 m.

primera de este género en el país para servicio público.

1897 Se iniciaron los trabajos de construcción de la presa de Poncitlán, sobre el Río

Grande de Santiago para control del nivel del lago, lo que aumentó su capacidad de

almacenamiento a 3,223 M m3_{, al aumentar el nivel de la cota 96.0 a la 97.8. Entre}

1904 y 1908 se levantó el bordo de contención.

1910 Terminación de los diques de segregación de 50,000 ha del lecho del lago en su

parte oriental y encauzamiento de los Ríos Lerma y Duero, Longitud de los diques

de 77 k m y altura de 3.0 metros con corona a la cota 98.5.

1916 Dragado de la barra de salida del Río Grande de Santiago de la cota natural 95.0

dado el descenso del nivel del lago a la cota 94.92.

1933 Prolongación de 2.0 km hacia el lago del dragado anterior. El nivel descendió a la

cota 95.22.

1935 Sobreelevación de los diques de la Ciénega de Chápala a la cota 99.50.

1943 Planta de bombeo El Fuerte para riego de 2,000 ha. T o m a directa del lago.

1945 Planta de bombeo Quitzeo frente a Ocotlán en la margen izquierda del Santiago para

riego de 1,800 ha.

1947 Compuertas radiales en la Presa Corona, instaladas en la margen izquierda para

optimizar su operación y para aumentar la capacidad para los gastos de derrame.

Dragado a base de mano de obra en tres puntos altos del lecho del Santiago y en

Poncitlán, San Miguel y Corona para mejorar la capacidad hidráulica del cauce. El

agua alcanzó la cota 94.67.

Planta de bombeo en Ocotlán en la confluencia del Río Zula con el Río Grande de

Santiago, para hacer posible el escurrimiento por este último ya insuficiente por el

bajo nivel del lago. Se instalaron 15 unidades con capacidad de 1.5 m3_{/ s cada una.}

Los cárcamos de succión tuvieron sus umbrales a la cota 91.50. La planta estuvo en

de 24 h entre 1952 y 1955 por gasto insuficiente en el canal alimentador, debido al

creciente abatimiento de los niveles del lago.

1948 Dragado del Río Grande de Santiago y del lago por su ribera norte para alimentar la

Planta de Ocotlán. El Canal dragado llegó hasta San Miguel, con longitud de 3.0 km

en el Río y 8.0 km en el lago; ancho de 40.0 m y espesores de corte hasta de 4.0 m.

Se extrajo un volumen de 1,250 M m3 _{del que un 2 0 % requirió el uso de explosivos,}

el dragado se terminó en 1952.

1949 En la Cuenca del Lerma surge un cambio en el patrón de los asentamientos con un

desplazamiento hacia las cabeceras municipales, que traen como consecuencia una

mayor demanda de agua. Esto se une también a la apertura de nuevos distritos de

riego, con la construcción de presas, como la de Solís en 1949.

1950 Abatimiento de 2.0 m en los cárcamos de la Planta de Ocotlán quedando los

umbrales a la cota 89.50. El lago registró la cota 93.17.

En este ańo se empieza la extracción masiva de agua del Alto Lerma hacia la

Ciudad de México, extrayendo agua de los manantiales del Lerma en Almoloya del

Río. Se inicia el desarrollo Industrial acelerado del Valle de México, surgen los

grandes fraccionamientos.

1952 Derivación del Lerma en Maltarańa con bordo de tierra y construcción del canal

llamado luego Ballesteros sobre el lecho descubierto del lago para ir a desembocar

al Zula. La capacidad del canal fue de 25 m3_{/ s ; ancho de 40 m y longitud de}

21.0 km. Con estas obras se evitó la evaporación en el lago de los escasos caudales

del Río Lerma así como su bombeo en Ocotlán.

1953 Substitución del bordo de Maltarańa por presa de concreto reforzado a operarse con

agujas de madera.

Construcción de tres compuertas radiales para carga de 6 m y anchura de 3.0 m en la

confluencia del Río Zula con el Río Santiago para poder alternar el paso de los

caudales del Zula a la presa de Poncitlán o hacia el Lago de Chápala.

Diseńo y construcción por ingenieros de Guadalajara de las obras de abastecimiento

canal Atequiza a una longitud de 25.0 km construcción del canal Las Pintas,

también con longitud de 25 km y del canal El Cuatro de 4.0 km. Presas reguladoras

y planta de bombeo en La Calera, con capacidad de 10.0 m3_{/ s a altura de 22.0 m y}

en Las Pintas con capacidad de 5.0 m3_{/ s a altura de 55.0 m; planta potabilizadora en}

la terminal El Cuatro con capacidad inicial de 1.0 m3_{/ s . Las obras entraron en}

servicio en agosto de 1956. Posteriormente se hicieron sucesivas ampliaciones hasta

alcanzar las de 15.0 m3_{/ s en el bombeo de Las Pintas y de 9.0 n r / s en la}

potabilización.

El Dique Maltarańa se termina de construir en 1953 lo cual separó definitivamente

a la Ciénega de Chápala del lago, perdiendo así el lago 56 k m2 _{de su vaso. En ese}

m i s m o ańo se inicia las obras de conducción de agua para Guadalajara, tomando el

agua de la Presa Corona y derivándola al canal de Atequiza, el sistema entró en

operación en 1956. El Canal Ballesteros se construyó en 1956 como consecuencia

del bajo nivel del lago de 1955 que impedía llevar agua a las centrales

hidroeléctricas. En 1967 se reforzaron los bordos desde Jamay en Jalisco hasta la

Palma en Michoacán.

1954 Abatimiento de 1.0 m en las unidades centrífugas de bombeo de Ocotlán para

mejorar la succión. El lago registró la cota 91.64.

1958 Sobreelevación de los diques de la Ciénega a la cota 100.50. El lago registró la cota

96.96 para alcanzar la 98.02 en el ańo siguiente.

En 1958 y 1959 se reparan y construyen los diques de protección de Salamanca, La

Barca y la Ciénega, en estos últimos se incrementó la cota 98.5 a la 100.5.

1967 Habiendo alcanzado el lago la cota 99.04, para acelerar al máximo el abatimiento de

ese nivel y el alivio de las consiguientes afectaciones en las riberas, la SRH

dinamitó un tramo de mas de 50m de la presa Corona por su extremo derecho,

aumentando así la capacidad hidráulica para el derrame. La presa fue rehabilitada

por la misma SRH seis ańos después.

1981 Planta de bombeo de Santiaguito. Con el fin de recuperar las filtraciones del canal

arroyo La Calera esta planta, que se alimenta del Santiago y descarga al penúltimo

kilómetro del canal de Atequiza. Capacidad de 2.5 m3_{/ s , altura de 8m y línea de}

impulsión de 350 m. La planta operó en 1983 y 1984, suspendiéndose por la mala

calidad del agua del Santiago, que recibe el mayor número de descaras industriales a

partir de Ocotlán y más todavía de la presa Corona.

1982 Rehabilitación de la planta de bombeo de Ocotlán, abandonada desde 1959 y

desmantelada parcialmente. El SIAPA obtuvo de la CFE esta planta en comodato.

1984 Se inicia la construcción de la plana de bombeo en al ribera norte del lago Chápala

en San Nicolás de Ibarra, para substituir la derivación en la presa Corona en El

Santiago, en razón de la menos mala calidad del agua en la mitad del lago que en el

río. Conducción entubada hasta la planta potabilizadora referida para evitar las

m e r m a s y la mayor contaminación en el canal abierto desde la presa Corona.

Capacidad del proyecto de 12.2 m3_{/ s en dos líneas, concebidas para primera y}

segunda etapas. Altura de bombeo de 138m y longitud de acueducto de 42.6 km,

con varios de ellos con carga de 100 m.

1986 En 1986 se inician las obras del Acueducto, cuya planta de bombeo se encuentra en

las cercanías de la población de la Cruz de la Soledad. En 1990 entraron en

operación 12 plantas de tratamiento de aguas residuales de las principales

poblaciones ribereńas.

1990 Entrada en servicio de una primera fase de la conducción de San Nicolás de Ibarra,

llegando la primera línea del acueducto al km 26 para descargar al canal Guayabo,

procedente del lago Cajititlán y que confluye en el km 3 del canal Las Pintas (el

canal Guayabo fue rehabilitado y ampliado en 1995 como parte del sistema de

abastecimiento de Guadalajara). En esta forma, los caudales aportados por el

acueducto por un bombeo de 138m fueron conducidos por el canal Las Pintas para

ser rebombeados a otros 55 metros más en la planta mencionada antes para llegar a

3 MATERIALES Y MÉTODOS 

3.1 Datos hidrológicos 

El objetivo de esta sección es presentar la información principal que se ha generado

referente al comportamiento hidrológico del Lago de Chápala. Para un estudio más

profundo de la información hidrológica puede consultarse en de Anda, 1998.

3.1.1 C o m p o n e n t e s principales del b a l a n c e hidrológico del L a g o de C h á p a l a

Los principales elementos que afectan el balance hidrológico sobre el Lago de

Chápala se presentan en la Tabla 3.1.

T a b l a 3.1 C o m p o n e n t e s del b a l a n c e hidrológico del L a g o de C h á p a l a

Entradas 

Salidas 

Acumulación 

• Río Lerma • Río Santiago

• Río Duero • Acueducto a ZMG

• Río Zula • Evaporación /

Evapotranspiración

Cambio de volumen del lago • Escorrentías en la cuenca

­

= 

• Lluvia directa sobre el lago

• Riego agrícola • Descargas municipales

directas

La descarga natural del Río Zula se sitúa en el Río Santiago; sin embargo, existe un

sistema que permite enviar la contribución del Río Zula al Lago de Chápala, por lo que

dependiendo de la operación de las compuertas que regulan al Río Zula puede ser una

entrada o una salida del lago.

De las contribuciones indicadas en la Tabla 3.1, la entrada principal corresponde al

Río Lerma y las salidas principales al Río Santiago y a la evaporación.

No se incluyen en la Tabla 3.1 las aportaciones o descargas de aguas subterráneas

3.1.2 Contribución de los ríos Lerma, Santiago y del Acueducto de la  Z M G 

Las principales corrientes que contribuyen al balance hidráulico del Lago de

Chápala son el Río L e r m a c o m o aportador y el Río Santiago y el Acueducto de la Z M G

c o m o salidas del lago. E n la Figura 3.1 se presenta la contribución de estas corrientes.

P u e d e apreciarse en esta figura q u e el Río Lerma muestra una gran variación. L o s valores

picos anuales han superado 5,200 millones de metros cúbicos ( M m3_{) . E n los ańos cincuenta}

hubo una disminución importante en la aportación del Río Lerma y en los ańos setenta se

presentaron varios picos p o r arriba de 3,000 M m3_{/ a ń o . E n los ańos ochenta y en los noventa}

la contribución del Río Lerma ha sido baja (menos de 1.0 MmVańo, salvo un pico unitario

de 1.6 M m3 _{en el ańo de 1992).}

Probablemente la causa principal de la disminución en el caudal del Río Lerma es el

incremento en el u s o agrícola en la parte alta y media de la cuenca, principalmente en los

estados de Guanajuato y Michoacán.

Ł  4 , 0 0 0  (O 

x> 

ˇ3  2 , 0 0 0 ­ O 

1 , 0 0 0 

1 9 3 0 

• — L E R M A 

­ • ­ ­ SANTIAGO 

­é,—ACUEDUCTO 

1 9 4 0  1 9 5 0  1 9 6 0  1 9 7 0  1 9 8 0  1 9 9 0  2 0 0 0 

Ańo 

Figura 3.1 Flujo anual de los ríos  L e r m a y Santiago y del acueducto de la  Z M G . 

Período 1930 ­ 1998 

El R í o Santiago presenta por lo general u n comportamiento en fase con el Río