Tlamati Sabiduría, Volumen 7 Número Especial 2 (2016)

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4° Encuentro de Jóvenes Investigadores – CONACYT 11° Coloquio de Jóvenes Talentos en la Investigación

Acapulco, Guerrero 22, 23 y 24 de septiembre 2016 Memorias

Caracterización morfológica de subsidencia del terreno en Jesús María,

Aguascalientes, México.

Joan Tapia Rayo (Becario)

Universidad Autónoma de Guerrero Unidad Académica de Ingeniería

Programa de Verano Delfín tapia1031@hotmail.com

Área en la que participa: VII Ingenierías

Dr. Jesús Pacheco Martínez (Asesor) Profesor-Investigador de la Universidad Autónoma de Aguascalientes

jesus.pacheco@edu.uaa.mx

Resumen

Debido a la elevada explotación subterránea de los mantos acuíferos la superficie terrestre se ve sometida a pequeños desplazamientos verticales que afectan la elevación y/o posición de la tierra. Estas alteraciones son debidas a un fenómeno conocido como subsidencia, que generan hundimientos y fracturamientos en el terreno. Actualmente este problema afecta principalmente a las ciudades del centro del país y la ciudad Jesús María en el estado de Aguascalientes no ha sido la excepción. La presente investigación se centra en la caracterización morfológica de subsidencia del terreno en el municipio de Jesús María, Aguascalientes. En este trabajo se determinaron las características morfológicas de las fallas con el objetivo de contribuir a la elaboración de un mapa de riesgos geológicos que beneficien a la población. Esto consistió en realizar nivelaciones topográficas sobre las fallas, medir el ancho de la zona afectada por la falla, determinar el rumbo de la falla y precisar la ubicación de la falla en 105 sitios estratégicos para así poder caracterizar morfológicamente los agrietamientos que afectan la cabecera municipal de Jesús María. De la presente investigación se obtuvieron anchos de afectación de falla de hasta 20 metros con desniveles de 50 centímetros, dichos datos nos ayudaran a determinar la peligrosidad de las fallas estudiadas. La presente información será usada para elaborar un mapa de riesgos del municipio de Jesús María, Aguascalientes. Palabras clave: subsidencia, falla, caracterización, morfología, Jesús María.

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Introducción

La subsidencia es el hundimiento paulatino del terreno produciendo asentamientos diferenciales los cuales originan las fallas. En el caso del municipio de Jesús María podemos decir que es de origen antropogenico ya que es el resultado de la interacción del humano con el medio ambiente; por la extracción de agua subterránea. La subsidencia es un riesgo que genera cuantiosos daños económicos y una gran alarma social por el riesgo existente al habitar una zona donde se presente este fenómeno. Actualmente Jesús María se caracteriza por la propagación de fallas y grietas asociadas a la subsidencia por la explotación del acuífero.

Imagen 1. Representación de las fallas geológicas en el estado de Aguascalientes.

De acuerdo con Tomás et al. (2009), la subsidencia del terreno es un fenómeno consistente en el hundimiento de la superficie terrestre cuyo origen puede deberse a diversas causas generando cuantiosos daños en aquellas infraestructuras que se asientan sobre ella.

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La subsidencia y el fallamiento superficial asociado son procesos que afectan áreas urbanas y están relacionados con la extracción intensiva del agua subterránea, lo cual genera pérdida de la presión de poro en medios granulares y conlleva a la deformación del terreno (Galloway y Hoffmann, 2007).

La subsidencia es un fenómeno geológico que no suele ocasionar víctimas mortales, aunque los daños materiales que causa pueden llegar a ser cuantiosos. Es de gran importancia en zonas urbanas, donde los perjuicios ocasionados pueden llegar a ser ilimitados, suponiendo un riesgo importante para edificaciones, canales, conducciones, vías de comunicación, así como todo tipo de construcciones asentadas sobre el terreno que se deforma (Tomás et al., 2009).

En Aguascalientes se ha observado que la mayoría de los agrietamientos se alinean con las estructuras geológicas regionales que definen el graben, además el análisis de perfiles gravimétricos levantados en las zonas de fracturamiento muestran una amplitud importante en la anomalía en la zona donde se cruzan zonas de agrietamientos por lo que la hipótesis más aceptada es que el lecho rocoso juega un papel pasivo en la formación de grietas y fallas, mientras que el abatimiento del nivel piezométrico es el factor detonante del proceso. Tal afirmación coincide con la hipótesis que explica la subsidencia que se ha observado en otros valles del centro del país (Pacheco-Martínez et al., 2011).

De acuerdo con Pacheco-Martínez et al. (2011), la subsidencia se ha generalizado a tal grado que en la actualidad se tiene conocimiento de 277 fallas o fracturas superficiales asociadas a subsidencia (SIFAGG, 2009). Para el año 2009 se reportaron 322.16 km de fallas y fracturas en la parte del Valle de Aguascalientes (SIFAGG, 2009). Estimando un ancho de afectación de 10 metros, se calcula que 321 ha de terreno son afectadas directamente por las fracturas y fallas asociadas a subsidencia.

A pesar de los diferentes estudios existentes y de los problemas que generan la deformación del terreno y la formación de fracturas, no existen en México trabajos sobre la caracterización morfológica de subsidencia del terreno. Se estableció el objetivo de llevar a cabo dicha caracterización de la subsidencia para generar información que pueda ser útil para futuras investigaciones.

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Materiales y Métodos La metodología utilizada en este trabajo se basa inicialmente en la caracterización de la subsidencia. Esto consistió en hacer levantamientos topográficos sobre las fallas en 105 sitios seleccionados estratégicamente, es decir, en los cruces de la calle con la falla.

Primeramente con ayuda de un GPS marca Magellan explorist 510 precisión de 3 m se precisó la ubicación obteniendo coordenadas del sitio en estudio. Posteriormente se determinó el rumbo de la falla con una brújula tipo brunton, después con el uso de un odómetro mecánico modelo RRT12 se determinó el ancho de afectación de la falla; se fijó el centro de la falla, es decir, el punto más crítico donde se manifestaba con mayor magnitud la subsidencia ubicando cuatro puntos a la derecha del centro de falla con una de separación de cada uno de dos metros y medio de igual manera se hizo para el lado izquierdo cabe resaltar que el trazo de estos nueve puntos fueron de manera perpendicular a la falla para que por ultimo con el uso de un nivel automático marca Sokkia modelo B20 con precisión de ± 0.7 mm/km, con aumento de 32x y con circulo horizontal de 360°, un estadal telescópico de aluminio marca Sokkia con graduación de lectura E” al frente y 5 mm en la parte posterior se realizara la nivelación topográfica y así poder obtener un perfil para interpretar el comportamiento de la falla.

Imagen 2. Nivelación topográfica para la elaboración del perfil de la falla y así lograr la caracterización morfológica de la subsidencia del terreno en estudio.

Una vez obtenidos los datos de los 105 puntos se procedió a procesar la información recaudada por lo cual se trabajó en el programa de Excel elaborando un machote para plasmar los datos de cada punto, es decir, en total se obtuvieron 105 formatos. Donde cada formato lleva nombre del punto, localización, rumbo de la falla, ancho de afectación, fecha de levantamiento,

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fotografías de los daños ocasionados por la subsidencia y también contiene un perfil en el cual muestra el comportamiento de la falla analizada (véase anexo 1). Para la elaboración del mapa de riesgos se partirá de la caracterización morfológica de estos 105 puntos.

Imagen 3. Ubicación de la red de puntos seleccionados donde se llevó a cabo la caracterización de las fallas. Resultados

El resultado principal de este trabajo es la caracterización morfológica de la subsidencia del terreno (consultar anexo 2) para posteriormente llevar a cabo el mapa de riesgos de Jesús María. A partir de la recopilación de información y del análisis de las características se

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obtuvieron resultados de anchos de afectación de falla de hasta 20 metros con desniveles de 50 centímetros (véase gráfica 1), dichos datos nos permiten determinar la peligrosidad de las fallas estudiadas (véase la tabla 1).

Grafica 1. Representación del perfil de una falla, con el cual se interpreta la magnitud de subsidencia del terreno. Fuente: Elaboración propia. Tabla 1. Valores obtenidos en la nivelación topográfica de uno de los puntos más críticos donde se manifiesta con mayor peligrosidad la falla.

Punto visado Distancia (metros)

Lectura (centímetros)

1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0

93.2 94.5 96.0 98.0 48.0 132.3 142.0 142.2 143.5

Fuente: Elaboración propia Discusión y Conclusión

Cabe resaltar el hallazgo de nuevas fallas (véase imagen 4 y 5) y de la propagación de los agrietamientos de igual manera hay que considerar la peligrosidad de la subsidencia que está generando daños económicos y sociales. En cuestión económica hace referencia a los cuantiosos daños evidentes en las viviendas, las calles; las cuales deben ser reparadamente constantemente. En lo social refiere al latente temor de vivir en zona donde se manifiestan las fallas.

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Imagen 4 y 5 (respectivamente). Aparición de una nueva falla causando importantes daños económicos y una gran alarma social.

A través de la información que se recolecto y de su correcto procesamiento obtuvimos parámetros de las fallas como su ubicación, comportamiento, rumbo, crecimiento. Los cuáles serán factibles para hacer un mapa de riesgos y determinar la magnitud de peligrosidad de las fallas de esta manera se podrá tener una zonificación para saber en qué áreas se requieren realizar ciertos estudios para finalmente considerar la viabilidad y seguridad de las construcciones y en cuáles no es necesario porque no existe peligro de que surjan grietas o fallas.

Agradecimientos A través de este verano de investigación adquirí nuevos conocimientos y experiencias que me serán de gran apoyo en mi formación académica.

Por lo que expreso mi agradecimiento al Dr. Jesús Pacheco Martínez por haber aceptado mi participación en su línea de investigación: “subsidencia y fracturamiento del terreno” también por haber contribuido de forma entusiasta facilitando las condiciones necesarias para la realización del presente trabajo. Cabe mencionar mi agradecimiento al XXI verano de investigación científica del programa Delfín, a la Universidad Autónoma de Guerrero y a la Universidad Autónoma de Aguascalientes por su valioso apoyo brindado.

Referencias

Cabral-Cano, E., Dixon, T.H., Miralles-Wilhelm, F., Diaz-Molina, O., Sanchez-Zamora, O., Carande, R.E., 2008. Space geodetic imaging of rapid ground subsidence in Mexico City. Geol. Soc. Am. Bull. 120, 1556–1566.

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Galloway, D.L., Hoffmann, J., 2007. The application of satellite differential SAR interferometry-derived ground displacements in hydrogeology. Hydrogeol. J. 15, 133–154.

Pacheco-Martínez, J., Ortiz-Lozano, J.A., Zermeño-De-León, M., Mendoza-Otero, E., others, 2011. Líneas de investigación vigentes y pertinentes en subsidencia y generación de agrietamientos. Converg. Diseño Constr. Acosta-Collazo Ed 186–197.

Sierra de la Serna, F., 2009. Reparación estructural de casa habitación afectada por subsidencia en Aguascalientes.

Tomás, R., Herrera, G., Delgado, J., Peña, F., 2009. Subsidencia del terreno. Enseñ. Las Cienc. Tierra 17, 295–302.

Zamora, O., Carmen, D. del, Guerrero, O., Adrián, M., 2007. Origen y evolución de un nuevo lago en la planicie de Chalco: implicaciones de peligro por subsidencia e inundación de áreas urbanas en Valle de Chalco (Estado de México) y Tláhuac (Distrito Federal). Investig. Geográficas 26–42.

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Anexo 1

Formato en el cual se trabajó para plasmar la información obtenida.