Evaluación del hundimiento regional en el Valle de México mediante técnicas satelitales
Gabriel Auvinet Guichard Doctor en Ingeniería Civil. Instituto de Ingeniería, UNAM.
Edgar Méndez Sánchez Maestro en Ingeniería. II UNAM.
Daniel Hernández Andrade Estudiante doctoral del II UNAM.
Manuel Trejo Echeagaray Estudiante del II UNAM.
Moisés Juárez Camarena Doctor en Ingeniería. II UNAM, del que fue cofundador.
El fenómeno de hundimiento regional en el Valle de México es causado por la extracción de agua de los acuíferos profundos. En este trabajo se presenta una visión general de los avances logrados en la medición de este fenómeno recurriendo a métodos indirectos y se plantea una nueva estrategia basada en la combinación de varias técnicas indirectas. Además, se muestra una primera evaluación de la cinemática general del subsuelo del Valle de México a través de las distribuciones espaciales de los movimientos verticales y horizontales superficiales registrados. Por otra parte, se brinda información respecto a los desplazamientos superficiales del terreno durante el sismo del 2 de enero de 2026, medidos con estas mismas técnicas.
La evaluación, monitoreo y control del fenómeno de hundimiento regional debido a la consolidación del suelo inducida por bombeo de agua, que ocurre en la planicie anteriormente cubierta por lagos en el Valle de México, es de vital importancia para garantizar el desarrollo de la infraestructura desplantada en el valle, atendiendo las necesidades presentes y su comportamiento en el futuro. Es sumamente importante fomentar la conciencia de la sociedad respecto a la magnitud y gravedad de los problemas causados por el hundimiento regional. El fenómeno afecta el sistema de drenaje y alcantarillado, las vías de comunicación y los cimientos de edificaciones; además, genera riesgos por inundación en las zonas más bajas y agrietamiento del terreno en zonas de transición estratigráfica (Auvinet et al., 2015).
Las nuevas técnicas de medición del hundimiento, como la Interferometría de Radar de Apertura Sintética (InSAR) y el Sistema Global de Navegación por Satélite, GNSS (Auvinet et al., 2017), arrojan mediciones más precisas, continuas, confiables, de alta resolución temporal y de amplia cobertura espacial que permiten una evaluación más completa del fenómeno de subsidencia y, en consecuencia, pueden contribuir a la definición de una solución integral y económicamente viable para una reducción sustancial del fenómeno en el Valle de México. Dichas técnicas de medición logran precisiones milimétricas, más que suficientes para la magnitud de los desplazamientos asociados al fenómeno de hundimiento regional en el Valle de México.
Antecedentes
Las nivelaciones topográficas de precisión utilizadas para la evaluación del hundimiento en la Ciudad de México ya no se consideran satisfactorias. En efecto, se ven afectadas por la creciente extensión del área urbana, el vandalismo y numerosas reubicaciones de bancos de nivel, la aperiodicidad de las mediciones, la falta de precisión dada la longitud de los circuitos de nivelación, por las complejas condiciones climáticas, geológicas y urbanas del área metropolitana, así como por el alto costo para su realización. Se considera por tanto deseable que, a corto plazo, las nivelaciones topográficas de precisión sean reemplazadas por técnicas avanzadas de medición por satélite. En el presente trabajo se recomienda la integración de dos técnicas avanzadas de medición satelital (PSInSAR + GNSS), ya que ninguna de ellas puede, por sí sola, evaluar completamente el hundimiento en la antigua zona de los lagos en el Valle de México.
Evaluación puntual y espacial del hundimiento regional
Las mediciones directas realizadas desde finales del siglo XIX han revelado que la antigua traza urbana de la Ciudad de México ha pasado por un proceso centenario de hundimiento (figura 1).
La configuración original del Valle de México, antes de que se iniciara la explotación de pozos profundos, ha podido ser establecida gracias a los trabajos topográficos realizados bajo la coordinación de Díaz Covarrubias, publicados en 1862 (figura 2). Comparando con las nivelaciones actuales, se observa que, en la zona lacustre, se ha formado una amplia depresión de profundidad variable. Actualmente, en algunos puntos del valle la subsidencia acumulada ha alcanzado los 15.67 m respecto a la configuración original del terreno.
Evaluación del hundimiento usando la técnica InSAR
Para evaluar la subsidencia por consolidación regional en el Valle de México mediante InSAR, se utilizaron imágenes de libre acceso Sentinel-1 en modo descendente correspondientes al periodo noviembre de 2021 – abril de 2024, procesadas mediante la técnica PSInSAR. Este conjunto de imágenes permite estimar la evolución del hundimiento regional con una visión histórica. En la figura 3 se muestra la distribución espacial de la velocidad de hundimiento en los puntos persistentes obtenidos.
El área de estudio corresponde a la región originalmente ocupada por los lagos del Valle de México, definida según criterios geológicos, topográficos y geotécnicos.
Los valores de la velocidad de hundimiento en sitios sin medición pueden estimarse mediante interpolación geoestadística (Auvinet et al., 2017). En la figura 4 se muestra la distribución espacial de las velocidades de hundimiento regional obtenidas mediante interpolación. Se observa que los valores máximos de la velocidad de hundimiento regional alcanzan los 31 cm/año en el periodo 2021-2024; estos valores se registran en las zonas centro-oriente y sur-oriente de la Ciudad de México, donde el subsuelo presenta mayores espesores de arcilla. Estas tendencias coinciden en términos generales con las indicadas en el mapa de hundimientos publicado en el Reglamento de Construcciones de la Ciudad de México, en la NTC-Cimentaciones (Gobierno de la Ciudad de México, 2023) y confirman que las técnicas satelitales podrán, en un futuro próximo, sustituir las nivelaciones topográficas de precisión.
En las zonas con vegetación y humedales (superficies en color lila), existen pocos puntos persistentes debido a la baja reflectividad de la señal del radar sobre la superficie del terreno. Para resolver esta limitante, se está instalando una red de antenas reflejantes pasivas y estaciones del Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS) en estas zonas. Para casos puntuales de especial interés, como puentes, edificaciones y otros, se está proponiendo la instalación de antenas reflejantes activas.
Evaluación del hundimiento con estaciones GNSS
Los resultados obtenidos con InSAR pueden complementarse con mediciones puntuales realizadas en estaciones GNSS (Auvinet et al., 2017). Existen datos limitados de acceso libre obtenidos en estaciones GNSS que fueron instaladas en el pasado. Actualmente, se está instalando una red denominada GEOVAMEXNet (Red Geodésica de Operación Continua para el Valle de México) que cuenta a la fecha con siete nodos con estación GNSS.
La figura 5 muestra la comparación entre los desplazamientos a lo largo del tiempo registrados en dos estaciones GNSS y los del punto persistente InSAR más cercano a cada estación. Las velocidades de hundimiento registradas en la estación FESA (Facultad de Estudios Superiores Aragón) y MMX1 (Administración Aeroportuaria) muestran diferencias mínimas respecto a las obtenidas con PSInSAR. Existe, por tanto, coherencia entre ambas técnicas de medición.
Cinemática general del depósito de suelo blando del Valle de México
Para caracterizar en forma completa la cinemática de los suelos blandos asociada al hundimiento regional, es necesario contar con mediciones de desplazamientos superficiales tanto verticales como horizontales y de desplazamientos a diferentes profundidades.
En la figura 6 se presenta una primera evaluación de la cinemática del suelo en el Valle de México a través de las distribuciones espaciales de los desplazamientos superficiales verticales y horizontales medidos mediante estaciones GNSS. Se espera que, con el paso del tiempo y con la instalación de nuevas estaciones de operación continua, la caracterización cinemática se vaya definiendo cada vez con más claridad. Los resultados obtenidos podrán complementarse con mediciones de desplazamientos realizados a diferentes profundidades mediante bancos de nivel, extensómetros e inclinómetros, y resultarán de gran relevancia para el diseño de obras de infraestructura.
Movimientos superficiales del terreno durante sismos
Las estaciones GNSS como las de la Red GEOVAMEXNet permiten medir, además del hundimiento, los desplazamientos superficiales del terreno durante eventos sísmicos.
En la figura 7 pueden observarse los desplazamientos horizontales detectados durante el sismo del 2 de enero de 2026 en seis estaciones de la Red GEOVAMEXNet. El máximo movimiento horizontal fue de 8 cm y se registró en los suelos orgánicos extremadamente blandos de la zona chinampera de Xochimilco, en la estación ATLA.
Perspectivas para el control de hundimientos y mitigación de los efectos de subsidencia
El control de la subsidencia requiere cambios en la política de gestión del agua: priorizar un uso más racional del recurso y la reducción de fugas, además de considerar fuentes externas o profundas cuando sea necesario (Aguirre, 2014). Para este fin se han propuesto estrategias basadas en sostenibilidad y principios sólidos de mecánica del suelo (Reséndiz et al., 2019). Asimismo, mitigar los efectos de la subsidencia implica desarrollar métodos de diseño más refinados para obras de infraestructura en el Valle de México que tomen en cuenta el fenómeno del hundimiento (Auvinet et al., 2017).
Es necesario desarrollar modelos analíticos y numéricos que describan la evolución del fenómeno de subsidencia y permitan predecir sus tendencias. Debe tenerse en cuenta que la física del problema es compleja. Los modelos deben basarse en un conocimiento preciso de la estratigrafía y de la piezometría subterránea del valle. Los resultados obtenidos respecto a la cinemática de los suelos blandos afectados, como los presentados en este trabajo, serán de gran utilidad para calibrar estos modelos; de ahí la importancia de ampliar la red geodésica de operación continua GEOVAMEXNet y de instalar antenas reflejantes, así como extensómetros, piezómetros y bancos profundos que complementen las mediciones satelitales.
Conclusiones
El fenómeno de subsidencia por consolidación regional, que ocurre en la antigua zona cubierta por los lagos del Valle de México, es un problema grave que amenaza el futuro de la capital mexicana. La complejidad del subsuelo y de la superficie del Valle de México hacen difícil su medición, por lo que es necesario recurrir a métodos indirectos.
La metodología satelital PSInSAR, combinada con interpolación geoestadística, ya permite el desarrollo de mapas de tasas de subsidencia para Ciudad de México y sus alrededores. Los valores de subsidencia alcanzan hasta 31 cm/año en el periodo 2021-2024, en zonas donde el subsuelo arcilloso tiene gran espesor. Los resultados obtenidos muestran que las técnicas satelitales podrán en un futuro próximo sustituir las nivelaciones topográficas de precisión, a condición de instalar instrumentación complementaria como antenas reflejantes o estaciones GNSS en las zonas que así lo requieran. Se recomienda la integración de PSInSAR y GNSS.
La información existente y la que se vaya obteniendo en el futuro constituirán una base valiosa para calibrar modelos analíticos y numéricos que permitan definir políticas y técnicas de mitigación del fenómeno de hundimiento
Referencias
Aguirre, R. (2014). El pozo profundo de la Ciudad de México. H2O Gestión del Agua 4(1). México.
Auvinet, G., et al. (2015). Evaluation of regional subsidence and soil fracturing in Mexico City Valley. Proceedings of the 15th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Buenos Aires.
Auvinet, G., et al. (2017). El subsuelo de la Ciudad de México/The subsoil of Mexico City. Vol. 3. México: Instituto de Ingeniería, UNAM.
Gobierno de la Ciudad de México (2023). Normas Técnicas Complementarias del Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal. Gaceta Oficial, 6 de noviembre. Secretaría de Obras y Servicios. Instituto para la Seguridad de las Construcciones en la Ciudad de México.
Marsal, R. J., y M. Mazari (1990). Desarrollo de la mecánica de suelos en la Ciudad de México. Memoria del simposio El subsuelo de la ciudad de México y su relación con la ingeniería de cimentaciones a cinco años del sismo. México. Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos.
Reséndiz, D., et al. (2019). Saving the valley of Mexico from disaster: the need and the method. Controlling land subsidence water extraction and recharge throughout an extensive underground basin. Series del Instituto de Ingeniería, SID 703. UNAM.
