Terra Latinoamericana

E-ISSN: 2395-8030

terra@correo.chapingo.mx

Sociedad Mexicana de la Ciencia del Suelo,

A.C.

México

Mejía-Saenz, Enrique; Exebio-García, Adolfo; Palacios-Vélez, Enrique; Santos-Hernández, Ana Laura;

Delgadillo-Piñón, Ma. Eugenia

Mejoramiento del manejo de distritos y módulos de riego utilizando Sistemas de Información

Geográfica

Terra Latinoamericana, vol. 21, núm. 4, octubre-diciembre, 2003, pp. 513-522

Sociedad Mexicana de la Ciencia del Suelo, A.C.

Chapingo, México

Disponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=57321407

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Sistema de Información Científica

Red de Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal

Proyecto académico sin fines de lucro, desarrollado bajo la iniciativa de acceso abierto

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MEJORAMIENTO DEL MANEJO DE DISTRITOS Y MÓDULOS DE RIEGO UTILIZANDO SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA

Improvement of Management of Irrigation Modules and Districts Using Geographic Information Systems

Enrique Mejía-Saenz1‡, Adolfo Exebio-García1, Enrique Palacios-Vélez1,

Ana Laura Santos-Hernández1 y Ma. Eugenia Delgadillo-Piñón1

RESUMEN

La toma de decisiones sobre la planeación de las

actividades de un Distrito de Riego y sus Módulos debe apoyarse en el conocimiento y análisis de la información que se genera en éstos, con la finalidad de aprovechar al máximo los recursos disponibles. Las actividades que se realizan en las diversas áreas técnicas de los distritos y módulos de riego, se programan y ejecutan de acuerdo con dos tipos de información: estadística (estadísticas agrícolas, hidrometría, plan de riegos) y planos temáticos. En el manejo del distrito de riego como un sistema de producción, es necesario considerar tres horizontes de tiempo: 1) Desarrollo histórico (evaluación), 2) Manejo en tiempo real (operación) y 3) Proyección de posibles cursos de acción (planeación). Una de las tecnologías para el manejo de la información es el empleo de los Sistemas de Información Geográfica, que permiten trabajar en forma integrada y organizada los datos geográficos (planos) y numéricos (estadísticas agrícolas, estudios diversos y caracterización genérica) con la finalidad de facilitar su almacenamiento, actualización, manipulación, análisis y su presentación en forma gráfica. De tal forma que en la oportunidad requerida, técnicos y usuarios de los distritos y módulos de riego puedan disponer de información adecuada y suficiente para evaluar el desarrollo de sus actividades, así como para planear el mejor uso de los recursos a corto y mediano plazo. En este trabajo, se presentan los resultados obtenidos mediante la aplicación de un SIG a fin de generar un modelo de operación para el Distrito de Riego 085 La Begoña. Guanajuato, México.

1 Instituto de Recursos Naturales, Colegio de Postgraduados. 56230 Montecillo, estado de México. Tel. (595) 9520200, ext. 1154. ‡ Autor responsable (mejiasae@colpos.colpos.mx) Recibido: Junio de 2001. Aceptado: Abril de 2003. Publicado en Terra 21: 513-522.

Palabras clave: Padrón de usuarios, operación, conservación, administración, catastro.

SUMMARY

The making decisions on planning of activities in

an irrigation district and its modules must be reinforced by the knowledge and analysis of the information generated by them, all of this with the objective of maximizing the use of the available resources. The activities carried out in the different technical areas of the irrigation districts and modules are programmed and executed basically according to two types of information: numerical-statistical (agricultural statistics, hydrometric, irrigation plan) and thematic charts. In the handling of the irrigation district as a production system, it is necessary to consider three time horizons: 1) historic development (evaluation), 2) Handling in real time (operation) and 3) projection of possible actions (planning). One of the technologies to handle the information is the use of Geographical Information Systems, that permits working in an integrated and organized way with the geographical charts and numerical data (agricultural statistics, diverse studies and genetic characterization) with the objective of making their storage, actualization, manipulation, analysis and graphic presentation easier. So that in the required time, module and district managers and users may have the adequate and sufficient information available to evaluate the achievement of their activities; furthermore, to plan the best use of the resources within a short and medium term. In this work, the results obtained through the development of a GIS model for the Irrigation District 085 La Begoña, Guanajuato, Mexico, are presented.

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Index words: Register of users, operation, conservation, administration, cadastre.

INTRODUCCIÓN Los Sistemas de Información Geográfica (SIG)

son utilizados para manejar y analizar una amplia gama de información de diferentes tipos de las ciencias naturales, sociales y de administración pública, para el manejo del medio ambiente y el desarrollo humano.

Los SIG pueden integrar de manera eficiente información proveniente de diferentes fuentes, capturada en diferentes tiempos en un solo sistema para su análisis (Soria et al., 1998). Chuvieco (1990), mencionó que los SIG pueden definirse como bases informatizadas de datos con algún tipo de componente espacial. Esto significa que la información que almacena está referenciada geográficamente, ya sea que trate de mapas, estadísticas o datos climáticos sobre un territorio concreto; estas variables pueden relacionarse mutuamente en formas muy diversas, dado que la información que contienen se almacena en formato digital. Los SIG aprovechan las posibilidades analíticas de las computadoras, facilitando múltiples operaciones que resultan difícilmente accesibles por medios convencionales: generalización cartográfica, integración de variables espaciales, análisis de vecindad, y otros.

Los SIG permiten que el análisis espacial sea más comprensivo al integrar datos relevantes del medio, a diferentes escalas a fin de que estos datos se puedan organizar y ser manejados por los usuarios (Sakthivadel et al., 1999). Es decir, los SIG permiten almacenar la información espacial de forma eficiente, facilitando su actualización y acceso directo para el usuario. En definitiva, amplían las posibilidades de análisis que brindan los mapas convencionales, además de facilitar su almacenamiento y visualización.

En el manejo de información mediante los SIG, es necesario puntualizar que pueden desarrollarse dos tipos de enfoque de análisis: el primero, consiste en analizar zonas individuales que pueden ser descritas a partir de una base de datos previamente capturada; el segundo, se refiere a caracterizar una gran superficie a partir de modelar una malla que permite identificar zonas con características similares dentro de una variabilidad espacial.

A través de la implementación de los SIG, la toma de decisiones sobre la planeación de las actividades de

un Distrito de Riego (DR) y sus Módulos, apoyada en el conocimiento y análisis de la información que en éstos se generan, puede aprovechar al máximo los recursos disponibles.

Las actividades que se realizan en las diversas áreas técnicas del DR, se programan y ejecutan principalmente de acuerdo con dos tipos de información: numérico-estadístico (Estadísticas Agrícolas, Hidrometría, Plan de Riegos) y planos temáticos

En el manejo del DR como un sistema de producción, es necesario considerar tres horizontes de tiempo: desarrollo histórico (evaluación); manejo en tiempo real (operación); y, proyección de posibles cursos de acción (planeación).

El desarrollo de un SIG para un DR y los módulos que lo integran puede permitir, de una manera rápida y confiable: a) disponer, procesar y analizar la información geográfico-estadística generada durante el desarrollo de las actividades que hacen posible el funcionamiento del distrito de riego; b) actualizar el padrón de usuarios; c) actualizar el inventario de infraestructura hidroagrícola; d) integrar el SIG generado, con el sistema de recaudación del DR; y, e) integrar el SIG con la información climática y de operación para la toma de decisiones en tiempo real.

MATERIALES Y MÉTODOS

Localización del Área de Estudio

El DR 085 La Begoña se localiza en la parte

centro-este del estado de Guanajuato, comprende los municipios de Celaya y Comonfort. Geográficamente está situado entre los paralelos 20º 38´ y 21º 07´ N y los meridianos 100º 45´ y 100º 53´ O del meridiano de Greenwich (CNA, 1992).

El DR 085 La Begoña abarca una extensión de 12 389.5 ha y da servicio a 3284 usuarios. La fuente principal del agua para riego proviene del río Laja y su afluente el arroyo Neutla; cuenta con dos presas de almacenamiento: Ignacio Allende e Isidro Orozco Portugal. La red principal de conducción y distribución está compuesta de 35 km de cauce natural del río Laja, entre la presa Ignacio Allende y la derivadora Soria, y por los canales principales de las márgenes derecha e izquierda. El Distrito de Riego también cuenta con 202.72 km de canales, 192.03 km de drenes, 259.16 km de caminos y 147 pozos profundos, de los cuales 21 son oficiales (operados directamente por la Jefatura del Distrito de Riego) y

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los demás son de uso particular (operados por los mismos usuarios) (IMTA, 1994). En 1993, se transfirió a los usuarios y se organizó en cuatro módulos de riego: Neutla, Comonfort, Margen Izquierda (M.I.) y Margen Derecha (M.D.)

Cada módulo se divide en secciones y su operación interna se realiza de manera independiente. El módulo Neutla constituye un sistema hidráulico independiente, ya que se deriva por la Presa Isidro Orozco Portugal. Por su parte, los módulos Comonfort, M.I. y M.D se abastecen de la Presa Ignacio Allende. El módulo Comonfort bombea directamente del río Laja; el modulo M.D. inicia en la derivadora Soria y se alimenta con el canal Principal de la Margen Derecha; el módulo M.I. nace en la derivadora Guadalupe, 2 km abajo de la derivadora Soria y se alimenta con el canal principal de la Margen Izquierda.

Materiales

La información requerida para aplicar un SIG y generar un modelo de operación en el DR 085 corresponde a la topografía a partir de cartas topográficas en escala 1:50 000, ortofotografías del área de estudio en escala 1:20 000 y cartas vectorizadas de vías de comunicación, obtenidas del Instituto Nacional de Estadística Geografía e Informática (INEGI) en formato digital. Además, información como: la base de datos de padrón de usuarios generados por el Sistema de Padrón de Usuarios (SIPAD) de la Comisión Nacional del Agua (CNA), planos catastrales del distrito, inventario y planos de infraestructura hidroagrícola, que posee la jefatura del distrito de riego 085 La Begoña, en la Gerencia Estatal de la CNA del estado de Guanajuato. A modo de complemento del SIG, se utilizan imágenes de satélite, previamente procesadas con técnicas de percepción remota, como herramientas de auxilio en la operación de los distritos de riego.

Entre la información digital que se incorpora dentro del SIG, se encuentra el modelo altimétrico que se genera a partir de la base de datos de INEGI en escala 1:50 000, de los Geomodelos de Altimetría del Territorio Nacional (GEMA). Las curvas a nivel generadas para su uso en el SIG se encuentran cada 2 m de altitud.

El software aplicado para el modelo de SIG fue ARCVIEW 3.0 de ESRI Corp.

Metodología Una de las tecnologías para el manejo de la

información es el empleo de los SIG, que permiten trabajar en forma integrada y organizada los datos geográficos (planos) y numéricos (estadísticas agrícolas, estudios diversos y caracterización genérica) con la finalidad de facilitar su almacenamiento, actualización, manipulación, análisis y su presentación en forma gráfica. De tal forma que, con la oportunidad requerida, técnicos y usuarios de los DR podrán disponer de información adecuada y suficiente para evaluar el logro de sus actividades, así como para planear el mejor uso de los recursos a corto y mediano plazo.

El desarrollo de un modelo de SIG para un distrito de riego, de acuerdo con la experiencia en su implementación en el DR 085 en las pruebas de manejo, permite de una manera rápida y confiable: - Disponer, procesar y analizar la información geográfico-estadística generada durante el desarrollo de las actividades que hacen posible el funcionamiento del distrito de riego - Actualizar el padrón de usuarios - Actualizar el inventario de infraestructura hidroagrícola - Integrar el SIG generado, con el sistema de recaudación del distrito de riego - Integrar el SIG con la información climática y de operación para la toma de decisiones en tiempo real

Las capas de información que se digitalizaron corresponden a hidrografía, red de distribución, red de drenaje, catastro, vías de comunicación, estructuras hidroagrícolas y ciudades y poblados. A partir de las capas de información generadas, se realizó el análisis del manejo operativo del distrito de riego; manejo e incorporación de información en bases de datos generados por otras instituciones. Una de estas actividades es el manejo de información topográfica, como variable en el desarrollo de proyectos de riego.

En el caso del manejo del padrón de usuarios, puede realizarse un análisis del plano catastral con respecto al SIPAD.

Otro problema que se tiene en la mayoría de los Distritos de Riego es la venta no oficial de volúmenes de agua de presa; además, se considera que lotes agrícolas regados con agua de pozo también utilizan agua de presa. Así, ambas situaciones impactan de forma negativa en las finanzas de la Asociación de Usuarios, debido a que el cobro del agua se realiza en

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la modalidad de ha-riego y se presenta el caso de lotes que no pagan el agua de riego utilizada.

Una vez recopilada la información de avance de riego proporcionada por los canaleros de los módulos de riego, ésta se registra en las bases de datos del SIG del DR. Posteriormente, se contrasta la zona de cultivo en crecimiento detectada a través de imágenes de satélite y, considerando los planos catastrales, digitalizados y georeferenciados con sus respectivos sistemas de conducción y drenaje, puede cuantificarse la superficie cultivada a escala de parcela. Además, durante el ciclo agrícola de otoño-invierno es posible ubicar, en forma rápida y exacta, las parcelas regadas a partir de la superficie cultivada y, dado que las precipitaciones en este ciclo no son significativas para los cultivos en el estado de Guanajuato, pueden detectarse las parcelas de usuarios con derecho y

usuarios precarios que no han realizado el pago del servicio de riego.

Durante el desarrollo de este modelo de SIG, se verificaron las bondades del mismo en el seguimiento de las superficies cultivadas en el DR 085 La Begoña, a través del uso de la imagen de satélite Landsat 7 obtenida para el mes de marzo del año 2000.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los resultados generados para el SIG del DR 085, se detallan a continuación:

Infraestructura

En la Figura 1, se presenta el plano general de

la red de distribución del DR 085, La Begoña, donde

Figura 1. Hidrografía y red de distribución del DR 085 La Begoña, Guanajuato.

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Figura 2. Hidrografía y red de drenaje del DR 085 La Begoña, Guanajuato.

cada canal tiene asignada la información de la base de datos del SIPAD.

En la Figura 2, se muestra la red de drenaje del distrito de riego 085.

La Figura 3 muestra el plano general catastral. A partir de estos planos base, es posible realizar

análisis específicos en las actividades de operación, conservación, administración, ingeniería de riego y drenaje, y contabilidad y finanzas, de los módulos y distritos de riego, como control de superficies cultivadas, seguimiento y avance de siembra, riego, rehabilitación de obra.

Algunas de las utilizaciones que se puede dar al SIG de un distrito o módulo de riego, se presentan a continuación.

Análisis de la Topografía del Lugar a Través de un Modelo Altimétrico

La Figura 4 muestra el modelo altimétrico, así como la distribución del plano catastral general, la red de conducción y drenaje del distrito de riego.

Como se muestra en la Figura 4, la zona del DR 085 se encuentra en la parte plana de la región del valle de Celaya. El modelo altimétrico en la operación

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Figura 3. Plano general catastral del DR 085 La Begoña, Guanajuato.

del distrito de riego proporciona información sobre las pendientes del lugar y cauces de escurrimientos naturales.

Análisis del Padrón de Usuarios Mediante SIG

La Figura 5 muestra aquellos lotes que no están

identificados correctamente, de acuerdo con el padrón de usuarios existente en el distrito de riego.

En esta figura, se observa una cantidad considerable de lotes que tienen problemas de identificación en el padrón de usuarios actual, por lo que es necesario su actualización en la base de datos para superar los problemas actuales que se presentan en la operación, conservación, administración, y contabilidad y finanzas en el Módulo de Riego.

Análisis de la Operación En la Figura 6, se muestran achurados los lotes

regados mediante pozo profundo en el ciclo otoño-invierno 1999-2000.

Como parte de las utilidades del SIG, se encuentra el cálculo real de las superficies de cada parcela, de tal forma que la actualización del padrón de usuarios pueda incluir un valor de mayor confiabilidad en cuanto a superficie beneficiada. De igual forma, como se presenta en el siguiente aportado, puede realizarse un cálculo de superficie cosechada y superficie regada, mediante la utilización de técnicas de percepción remota.

Además, la información que se incluye en las bases de datos permite cuantificar y evaluar los

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Figura 4. Modelo altimétrico de la zona correspondiente al DR 085, La Begoña, Guanajuato. requerimientos de inversión de las obras de infraestructura en módulos de riego. Así, dentro de la capa vectorial correspondiente a la red de conducción puede establecerse información sobre el grado de afectación de diferentes tramos de canal, características hidráulicas, y avance en la rehabilitación de la red. En general, el SIG puede ser ampliado con la información estadística de los módulos de riego desde la unidad de superficie o parcela. Evaluación de la Superficie Cultivada a Escala Parcela

La Figura 7 muestra las zonas que, en el momento

de la toma de imagen, se encontraban con cultivos en pie.

La figura muestra las parcelas que utilizaron agua para riego de cultivos, durante el mes de marzo de 2000, lo cual es detectable de manera visual. También es posible utilizar criterios y herramientas de clasificación de imágenes a fin de cuantificar en detalle la superficie sembrada.

Desarrollos Futuros

Tomando como referencia la metodología

expuesta, es posible desarrollar las siguientes actividades: 1) Despliegue gráfico sobre los avances de los programas agrícolas para el mejoramiento de las estadísticas en los ámbitos parcelario, de los módulos y de los distritos de riego.

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Figura 5. Lotes del DR 085 La Begoña, Guanajuato, que presentan problemas de identificación en el padrón de usuarios

2) Verificación y rectificación, en su caso, de áreas regables en planos catastrales y actualización del padrón de usuarios en módulo y distrito de riego, para mejorar la administración. 3) Visualización de los avances de los programas de apoyo al campo en distritos y unidades de riego. 4) Desarrollo de un sistema para el manejo de la información sobre distribución de aguas, planeación y seguimiento de los programas de conservación de obras y mejoramiento de la administración en los distritos y módulos de riego. 5) Integración de la topografía y series de suelos en los SIG para cada distrito de riego 6) Integración de las bases de datos de información climática, a diario, de las estaciones automáticas que

se han adquirido en los módulos y distritos de riego, las cuales se encuentran en operación. 7) Integración de modelos de simulación de desarrollo de cultivos para integrar información edáfica, climática y de sensores remotos para mejorar el manejo del agua en general, para la predicción del rendimiento de los cultivos, cuyo objetivo final permitirá incrementar la productividad de los recursos. 8) Las imágenes de satélite que pueden utilizarse en la predicción del rendimiento de cultivos corresponden al sensor ETM+ (Enhanced Thematic Mapper Plus) satélite Landsat 7, cuya resolución espacial es 30 m. Sin embargo, puede optarse por la utilización de otros sensores, como el MODIS o el AVHRR.

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Figura 6. Lotes del DR 085 La Begoña, Guanajuato, que se riegan por medio de pozos profundos en el ciclo otoño–invierno 1999–2000.

CONCLUSIONES

- Los SIG aplicados en Distritos y Módulos de Riego son una herramienta importante de apoyo en las actividades de operación, conservación, administración, ingeniería de riego y drenaje, y contabilidad y finanzas. Dado que se le incorpora información sustancial de avance de riego, cobro del servicio de riego, programa y avance en la conservación de la infraestructura de riego - La verificación de las actividades realizadas en los módulos y distritos de riego, puede realizarse de manera oportuna en tiempo y las actividades pueden ser corregidas y marcadas gráficamente. - Las características de los módulos y distritos de riego, como padrón de usuarios y catastro, pueden ser

fácilmente actualizadas, e identificadas las zonas con problemas de operación y manejo de información. - Puede darse un mejor seguimiento a la producción de cultivos y realizar actividades de predicción de rendimientos mediante el uso de sensores remotos.

LITERATURA CITADA

CNA. Comisión Nacional del Agua. 1992. Características de los

distritos de riego. Subdirección General de Infraestructura Hidroagrícola. Gerencia de Distritos de Riego. México, D.F.

Chuvieco, E. 1990. Fundamentos de teledetección. Rialp S.A. Madrid, España.

IMTA. Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. 1994. Modernización del distrito de riego 085 La Begoña, Guanajuato. Subdirección General de Infraestructura Hidroagrícola. Cuernavaca, Morelos, México.

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Figura 7. Superficie cultivada a escala de parcela en el DR 085 La Begoña, Guanajuato.

Pedraza O., J. 2001. Desarrollo de un sistema generador de modelos altimétricos para la República Mexicana. (Sometido a Terra para su publicación).

Sakthivadivel R., S. Thiruvengadachari, U. Amerasinghe, W.G.M. Bastiaanssen y D. Molten. 1999. Performance evaluation of the Bhakra irrigation system, India, using remote sensing and

GIS techniques. Research Report 28. International Water Management Institute. Colombo, Sri Lanka.

Soria R., J., C.A. Ortiz S., F.Islas G. y V. Volke H. 1998. Sensores remotos: Principios y aplicaciones en la evaluación de los recursos naturales. Publicación Especial 7. Sociedad Mexicana de la Ciencia del Suelo. Chapingo, México.