zonificaciÓn de susceptibilidad a movimientos en masa...
TRANSCRIPT
ZONIFICACIÓN DE SUSCEPTIBILIDAD A MOVIMIENTOS EN MASA EN LA
MICROCUENCA TABACAL - MUNICIPIO DE LA PALMA, DEPARTAMENTO
DE CUNDINAMARCA
Ing. GUSTAVO ADOLFO GARCÍA ÁLVAREZ
Geól. JOHANNA ANDREA RACHE RODRÍGUEZ
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO EN
INFORMACIÓN GEOGRÁFICA- CIAF
BOGOTÁ D.C
2018
ZONIFICACIÓN DE SUSCEPTIBILIDAD A MOVIMIENTOS EN MASA EN LA
MICROCUENCA TABACAL - MUNICIPIO DE LA PALMA, DEPARTAMENTO
DE CUNDINAMARCA
Ing. GUSTAVO ADOLFO GARCÍA ÁLVAREZ
Geól. JOHANNA ANDREA RACHE RODRÍGUEZ
Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de:
Especialistas en Sistemas de Información Geográfica
Director asignado:
MSc. PEDRO KARIN SERRATO ÁLVAREZ
Director externo:
MSc. HÉCTOR JAIME LÓPEZ SALGADO
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO EN
INFORMACIÓN GEOGRÁFICA- CIAF
BOGOTÁ D.C
2018
Tabla de contenido
GLOSARIO ..................................................................................................... 10
ABSTRACT ..................................................................................................... 12
1. INTRODUCCIÓN ...................................................................................... 13
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN ...................... 14
3. OBJETIVO ............................................................................................... 15
4. MARCO CONCEPTUAL .......................................................................... 16
4.1. Percepción remota e interpretación de imágenes .......................... 16
4.2. Movimientos en masa ......................................................................... 17
4.3. Factores detonantes y condicionantes ................................................ 18
4.4. Clasificación Cruden & Varnes ........................................................... 19
4.4.1. Caída ........................................................................................... 19
4.4.2. Volcamiento ................................................................................. 20
4.4.3. Deslizamiento ............................................................................... 21
4.4.4. Flujo ............................................................................................. 23
4.4.5. Propagación lateral ...................................................................... 24
4.5. Antecedentes principales .................................................................... 25
5. LOCALIZACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO .............................................. 27
6. METODOLOGÍA ....................................................................................... 28
6.1. Generalidades .................................................................................... 28
6.2. Inventario de movimientos en masa.................................................... 29
6.2.1. Información Primaria .................................................................... 31
6.2.2. Información secundaria ................................................................ 36
6.2.3. Inventario final de movimientos en masa ...................................... 38
6.3. Factores condicionantes a evaluar ..................................................... 39
6.3.1. Geomorfología ............................................................................. 39
6.3.2. Cobertura de la tierra ................................................................... 40
6.3.3. Geología ...................................................................................... 40
6.3.4. Suelos .......................................................................................... 41
6.3.5. Pendientes ................................................................................... 41
6.3.6. Conflicto de uso ........................................................................... 41
6.4. Metodología Mora – Vahrson modificada ............................................ 42
6.4.1. Análisis de frecuencias de movimientos en masa ........................ 43
6.4.2. Reclasificación de factores condicionantes .................................. 44
6.4.3. Implementación de la ecuación de inestabilidad de laderas (Mora -
Vahrson) modificada ................................................................................. 45
6.4.4. Modelamiento de susceptibilidad a movimientos en masa (Model
Builder) 47
7. RESULTADOS ......................................................................................... 49
7.2. Modelo sistemático ............................................................................. 50
7.3. Mapa de susceptibilidad a los movimientos en masa a escala 1: 25.000
50
8. CONCLUSIONES ..................................................................................... 52
9. RECOMENDACIONES ............................................................................. 53
BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 54
Lista de Figuras
Figura 1. Interpretación análoga en estereoscopio de espejos ........................ 16
Figura 2. Interpretación digital: Software, hardware e imágenes ópticas.......... 17
Figura 3. Caída de suelo, rocas y detritos ........................................................ 20
Figura 4. Volcamiento flexural, de chevron y en bloque ................................... 21
Figura 5. Deslizamiento traslacional de suelo y roca ....................................... 22
Figura 6. Deslizamiento rotacional de suelo y roca .......................................... 22
Figura 7. Flujo de suelo, detritos y arena seca ................................................. 23
Figura 8. Propagación lateral en bloque de roca (a y b) y propagación lateral en
tierra por licuación o flujo plástico (c) ............................................................... 24
Figura 9. Mapa de localización de la microcuenca de la Quebrada Tabacal -
municipio de La Palma .................................................................................... 27
Figura 10. Diagrama metodológico general del proceso realizado para obtener
la capa temática de susceptibilidad a los movimientos en masa en la
microcuenca de la Quebrada Tabacal - municipio de La Palma...................... 28
Figura 11. Proceso de generación del inventario de movimientos en masa ..... 30
Figura 12. Diagrama metodológico del proceso de interpretación de
movimientos en masa (información primaria)................................................... 31
Figura 13. Configuración de la geodatabase (gdb) del inventario de
movimientos en masa ...................................................................................... 32
Figura 14. Contorno de la microcuenca de la Quebrada Tabacal y cuadrángulos
de trabajo ........................................................................................................ 34
Figura 15. Interpretación preliminar del inventario de movimientos en masa .. 35
Figura 16. Interpretación final de movimientos en masa .................................. 36
Figura 17. Diagrama metodológico del proceso de gestión de información de
movimientos en masa (información secundaria) .............................................. 37
Figura 18. Inventario definitivo de movimientos en masa microcuenca de la
Quebrada Tabacal ........................................................................................... 39
Figura 19. Proceso para la obtención de frecuencias con respecto a los factores
condicionantes ................................................................................................. 43
Figura 20. Proceso para la obtención de frecuencias con respecto a los factores
condicionantes ................................................................................................. 44
Figura 21.Proceso para la obtención de factores reclasificados ...................... 44
Figura 22. Mapa de susceptibilidad a movimientos en masa- microcuenca de la
Quebrada Tabacal y distribución porcentual de la zonificación ........................ 50
Lista de tablas
Tabla 1. Entidades consultadas para el inventario de movimientos en masa ... 37
Tabla 2. Distribución de movimientos en relación con la fuente ....................... 38
Tabla 3. Valores de la reclasificación ............................................................... 45
Tabla 4. Resultados obtenidos de la fotointerpretación .................................... 49
GLOSARIO
Frecuencia: Representa el número de eventos o de procesos en un intervalo
de tiempo dado.
Probabilidad: Rama de la matemática que se ocupa del estudio de los
fenómenos aleatorios.
Riesgo: Es la probabilidad latente de que ocurra un hecho que produzca ciertos efectos, la combinación de la probabilidad de la ocurrencia de un evento y la magnitud del impacto que puede causar, así mismo es la incertidumbre frente a la ocurrencia de eventos y situaciones que afecten los beneficios de una actividad
SGC: Servicio Geológico Colombiano
Susceptibilidad: Grado de propensión de un terreno a desarrollar un fenómeno
natural potencialmente dañino, definido a partir de la interacción de la
propiedades intrínsecas caracterizadas bajo unidades de parámetro y
unidades de terreno.
UAEGRD: Unidad Administrativa Especial para la Gestión del Riesgo y
Desastres
Variable: Parámetro que cambia.
Variable parámetro de terreno: Caracterización espacial y no espacial de una
propiedad biofísica del terreno. Existen variables relacionadas con el sustrato
(cobertura de la tierra, geología, geomorfología, suelos), con la atmósfera
(clima), con el agua y con el medio biológico.
Zonificación: División de un territorio en zonas bien definidas bajo criterios
específicos. En términos de fenómenos amenazantes una zonificación es la
categorización de zonas con diferentes grados de susceptibilidad, amenaza o
riesgo. La zonificación se hace a partir de la valoración de las variables
intrínsecas de terreno que intervienen, los factores detonantes actuantes y la
distribución espacial de los elementos expuestos.
RESUMEN
El municipio La Palma en el Departamento de Cundinamarca, ha presentado
históricamente tendencia a la activación de movimientos en masa, con el objeto
de zonificar la microcuenca de la Quebrada Tabacal por susceptibilidad a los
movimientos en masa, de acuerdo con la ecuación Mora-Vahrson modificada,
en la que se adoptan los criterios de evaluación del SGC (sin factores
detonantes), se incluyeron como insumos el inventario de los movimientos en
masa y las capas de geomorfología, cobertura de la tierra, geología, suelos,
pendientes y conflicto de uso, a escala 1:25000. A las capas de geomorfología,
cobertura de la tierra, suelos y conflicto de uso, se les aplicó un dissolve con el
fin de unificar las unidades de cada una de estas en la zona de interés.
Posteriormente, haciendo uso de la herramienta intersect se efectuó el cálculo
de frecuencias de ocurrencia de los movimientos en cada variable y por medio
de herramientas matemáticas se calculó el porcentaje de ocurrencia en los
campos que se crearon previamente.
Para llegar al cálculo de susceptibilidad, se definieron los parámetros de
clasificación (0-10% Baja, 10-35% Media, 35-60% Alta y 60-100% muy alta) y
las capas fueron convertidas a formato Ráster, para poder ejecutar la
matemática de mapas con raster calculator.
Los resultados obtenidos fueron reclasificados y se obtuvo que la microcuenca
Tabacal tiene una susceptibilidad media-alta a los movimientos en masa, sin
embargo las zonas con más altas pendientes y asociaciones litológicas
sedimentarias se clasificaron alta y muy altamente susceptibles, lo que sugiere
prestar especial atención en dichos sectores.
ABSTRACT
The municipality La Palma in the Department of Cundinamarca, has historically
presented a tendency to activate mass movements, in order to zonify the
Tabacal creek micro-basin due to susceptibility to mass movements according
to the Mora-Vahrson modified equation, adopting the SGC evaluation criteria
(Does not take into account detonating factors), the inventory of mass
movements and the layers of geomorphology, land cover, geology, soils, slopes
and conflict of use, at a scale of 1: 25000, were used as information source. To
the layers of geomorphology, land cover, soil and conflict of use a dissolve was
executed in order to unify the units of each of them in the area of interest.
Subsequently, using the intersect tool, the calculation of frequency of
occurrence of the movements in each variable was carried out, and by means
of mathematical tools, the percentage of occurrence in the fields that were
previously created was calculated.
To reach the susceptibility calculation, the classification parameters were
defined (0-10% Low, 10-35% Medium, 35-60% High and 60-100% very high)
and the layers were converted to Raster format to be able to execute the math
of maps with raster calculator.
The results obtained were reclassified and it was obtained that the Tabacal
micro-basin has a medium-high susceptibility to mass movements, however the
areas with higher slopes and sedimentary lithological associations were
classified as high and very highly susceptible, which suggests paying special
attention in those sectors.
1. INTRODUCCIÓN
El municipio La Palma en Cundinamarca reposa sobre rocas sedimentarias y
una geomorfología que favorece la activación de distintos fenómenos de
movimientos en masa, como flujos y caídas. En esta morfodinámica
convergen varios factores condicionantes como son la geomorfología el uso
del suelo, la composición geológica, las pendientes, entre otros; que, al
combinarse con factores detonantes como hidrológicos, sísmicos, antrópicos y
la precipitación originan eventos que afectan tanto el entorno como a la
población en sí.
Con estos atenuantes, surge la iniciativa de saber dónde pueden ocurrir estos
fenómenos, mediante la elaboración de un mapa de zonificación de
susceptibilidad a los movimientos en masa, aplicando las herramientas SIG
para un área específica del municipio, es decir, la microcuenca de la quebrada
Tabacal.
La ejecución de éste trabajo incluye una fase de documentación proveniente
de información secundaria, fase interpretativa de imágenes Vexel Ultracam del
2011 y Google Earth (CNES/Airbus) 2018, validada por un profesional experto;
análisis de todos los datos obtenidos y llegar a reclasificar los condicionantes
generando un archivo en formato ráster, que al ser procesado
matemáticamente (ecuación Mora-Vahrson modificada), posibilita conocer la
susceptibilidad de la zona a los movimientos en masa. Dicha ecuación adopta
agentes detonantes para hacer el cálculo de susceptibilidad, sin embargo, el
SGC tan sólo contempla los factores condicionantes para hallar
susceptibilidad, pues los detonantes hacen parte del cálculo de amenaza, que
está fuera del alcance del presente estudio.
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN
Las disposiciones de la normatividad de gestión del riesgo de desastres
vigente (ley 1523 de 2012 - con la que se establece la política y el sistema
nacional de gestión del riesgo de desastres y decreto 1807 del 2014 - que
incorpora la gestión del riesgo en los planes de ordenamiento territorial), que
incorpora gradualmente la gestión del riesgo en los planes de ordenamiento
territorial - POT, planes básicos de ordenamiento territorial - PBOT y los
esquemas de ordenamiento territorial - EOT, para garantizar de forma íntegra
las condiciones físicas de los habitantes y la infraestructura de los municipios
del país.
Siguiendo los lineamientos de la normatividad vigente, se entiende que la
zona de estudio toma un carácter de alta importancia, debido a que allí se
encuentran elementos vulnerables en parte de la cabecera municipal, las
quebradas de La Chorrera, Los Tiestos y Hoya Fría, que proveen de agua al
casco urbano, infraestructura de suministro como la bocatoma y la estación de
bombeo de agua y parte de la malla vial que conecta al municipio con la
ciudad capital.
Esta situación amerita el desarrollo un modelo de susceptibilidad a los
movimientos en masa en la microcuenca de la Quebrada Tabacal del
municipio La Palma a escala 1:25.000, empleando capas temáticas
actualizadas y generadas por la subdirección de agrología del Instituto
geográfico Agustín Codazzi - IGAC y otras instituciones de orden Nacional.
Así, el presente trabajo suministrará información valiosa para la toma de
decisiones a nivel municipal y entidades de gestión del riesgo departamental y
nacional.
¿Es posible desarrollar un modelo de susceptibilidad de los movimientos en
masa basado en una modificación de la ecuación Mora Vahrson que permita
zonificar la zona de estudio?
3. OBJETIVO
Conocer y dar a conocer la probabilidad de ocurrencia de movimientos en
masa en la microcuenca de la Quebrada Tabacal del municipio de La Palma en
el Departamento de Cundinamarca a nivel semidetallado, mediante el uso de
herramientas SIG.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Ubicar de manera precisa los lugares donde han ocurrido movimientos
en masa.
Estudiar de manera sistemática cuales son los factores condicionantes
en la zona de estudio y que ponderación pueden tener al momento de
realizar una zonificación de susceptibilidad de estos fenómenos.
Conocer las áreas más y menos susceptibles a los movimientos en
masa y clasificarlas mediante un mapa temático.
4. MARCO CONCEPTUAL
4.1. Percepción remota e interpretación de imágenes
La percepción remota o teledetección es la técnica que posibilita adquirir, procesar e interpretar imágenes de la superficie terrestre, mediante el uso de sensores instalados en plataformas especiales, que relacionan la interacción energética entre la tierra y el sensor, ya sea por reflexión de la energía solar de un haz energético artificial o por emisión propia. (Chuvieco, 1995).
La interpretación de imágenes, obtenidas a partir de sensores remotos, se utiliza en un amplio campo del conocimiento, entre los que se destacan: la geología, la geomorfología, los suelos, la erosión, los bosques, la ecología, la vegetación, hidrología, agricultura, estudios urbanos y rurales, estudios ambientales, transporte y vías, minería, arqueología, geografía, catastro, geotecnia, obras civiles, oceanografía, meteorología, aeronáutica, demografía y pesca. De allí la importancia del uso de las técnicas de la interpretación para la extracción temática derivada de las imágenes en la toma de decisiones. (IGAC, 2017)
Considerando las características de las imágenes, se pueden relacionar dos tipos de interpretación: análoga y digital. La interpretación análoga o manual, implementa un conjunto de técnicas y herramientas diseñadas para reconocer y diferenciar aspectos característicos del terreno (naturales o antrópicos), que se encuentren en fotografías aéreas (pancromáticas o a color) de determinada zona de estudio, con el fin de delimitar las unidades de interés (figura 1). IGAC, 2017)
Figura 1. Interpretación análoga en estereoscopio de espejos
Fuente. Autor
La interpretación digital se apoya en el procesamiento de imágenes, mediante el uso de herramientas de software y hardware, que facilitan desarrollar productos integrados a los sistemas de información geográfica - SIG. El personal especializado debe tener conocimientos amplios en geomática y en interpretación (figura 2).
Figura 2. Interpretación digital: Software, hardware e imágenes ópticas.
Fuente. Autor
4.2. Movimientos en masa
Un movimiento en masa es un proceso denudacional en el que el material constituido por roca, suelo o detritos se desplaza a lo largo de una ladera por acción de la gravedad, bajo la influencia de fuerzas desestabilizadoras o factores detonantes como el agua, los eventos sísmicos y actividades antrópicas, y factores condicionantes del terreno como la pendiente, la geología, la geomorfología, los suelos, la cobertura de la tierra, entre otros. (Montero, 2017).
Estos factores detonantes y condicionantes son explicados más en detalle en los numerales 4.3 del presente documento.
Los movimientos en masa pueden ser explicados según sus características geomorfológicas (morfografía, morfología, morfogénesis, morfocronología y morfometria), considerando elementos propios de la masa desplazada, así como también del terreno circundante al desplazamiento.
Los términos más utilizados para nombrar estos tipos de fenómenos son: movimiento en masa, movimiento de terreno, deslizamientos de terreno, deslizamiento de vertiente, movimiento de ladera, remoción en masa, entre otros términos conocidos popularmente. (Cuervo, 2000).
Las clasificaciones de movimientos en masa son numerosas, de acuerdo con
los autores, escuelas, países de origen o del perfil profesional de quienes tratan
el tema. La mayoría de los autores adoptan como criterios de clasificación los
mecanismos de falla de los movimientos, los tipos de materiales involucrados,
la actividad de los movimientos y su velocidad. (Montero, 2017). En el numeral
4.4 del presente documento se profundizará en la clasificación (Cruden &
Varnes, 1996)
4.3. Factores detonantes y condicionantes
Los factores detonantes son considerados como elementos naturales externos (precipitaciones, sismicidad, erupciones volcánicas, tormentas, etc.) que inciden directamente en el terreno, generando un cambio acelerado en el estado de los esfuerzos y disminución de la resistencia de los materiales que conforman las laderas o taludes, dando como resultado un movimiento en masa. (SGC, 2017)
De los factores mencionados anteriormente y con mayor desarrollo e importancia en estudios de amenaza a los movimientos en masa son las precipitaciones y la sismicidad, los cuales se relacionan directamente con la probabilidad de ocurrencia más común y de magnitudes suficientes para desencadenarlos. (SGC, 2017).
A continuación, se exponen los dos factores detonantes de mayor relevancia:
Precipitación: Es la caída de agua desde la atmosfera hacia la superficie terrestre. Conforma uno de los factores más determinantes en el desencadenamiento de movimientos superficiales, en donde la frecuencia de las precipitaciones incide en el incremento de la saturación del suelo y por ende las presiones internas, haciendo más probable un movimiento en masa. (SGC, 2017)
Sismicidad: Es una condición natural en la que se producen en el interior de la tierra y se propaga en todas direcciones en forma de onda. Generalmente los deslizamientos son detonados con una aceleración pico del terreno, donde las vibraciones y las características del ambiente (humedad, erosión, aridez, compactación, entre otros) se suman para generar las condiciones propicias para un movimiento en masa. (SGC, 2017)
Cabe aclarar, que el presente trabajo sigue los lineamientos del SGC, de modo que los factores detonantes sólo se mencionan de manera conceptual, ya que según ésta entidad, incluirlos en la ecuación Mora Vahrson modificada, conlleva a hablar del cálculo de amenaza, y ese resultado está fuera del alcance planteado.
Los factores condicionantes hacen referencia a las características intrínsecas del terreno, que permanecen sin variación o cambian muy poco en el tiempo, configurándose así en zonas potencialmente estables o inestables de acuerdo a los elementos a los que se encuentre expuesto. Dichos factores son comúnmente evaluados en estudios de susceptibilidad y amenaza a movimientos en masa. (SGC, 2017).
Algunos de los factores condicionantes más estudiados son: geomorfología, litología, fallas, cobertura de la tierra, pendientes del terreno, curvatura, rugosidad, suelos, uso del suelo, entre otros. En el presente documento, en el numeral 6.3 se profundiza en los factores condicionantes objeto de este estudio.
4.4. Clasificación Cruden & Varnes
Varnes (1996) desarrolló la primera clasificación sistemática de los movimientos en masa reconocida en el medio occidental, relacionando en 1958 cinco tipos de movimientos: caída, deslizamiento, propagación lateral, flujo y avenidas torrenciales, que se desarrollan en rocas, regolitos o suelos. En 1978, este autor redefine cinco tipos básicos de movimientos reconocidos actualmente: caída, volcamiento, deslizamiento, propagación lateral y flujo, considerando las características cinemáticas de estos procesos, las que se asocian a las posibilidades de prevenirlos o tratarlos.
Finalmente, Cruden, 1996, acoge en gran parte la clasificación de Varnes en 1978, y la complementa introduciendo una terminología que considera factores tales como actividad (estado, distribución, estilo), tasa de movimiento y contenido de agua; así como también propone la combinación de nombre según el orden en que se presentan los movimientos; por ejemplo, caída de rocas-flujo de detritos. (Montero, 2017).
4.4.1. Caída
Separación rápida de una masa de roca o suelo desde un talud abrupto o de
pendiente fuerte a lo largo de una superficie en la cual el desplazamiento de
corte es mínimo o no se da. Una vez ocurrido el desprendimiento, el material
desciende a través del aire, principalmente en caída libre, rebotando si la
ladera es mayor a 45º o rodando si la ladera es menor a 45º. (Cruden &
Varnes, 1996)(figura 3).
Los factores que gobiernan este tipo de movimiento, son la pendiente del talud,
la morfología y la rugosidad de la superficie (incluyendo la cobertura vegetal).
Figura 3. Caída de suelo, rocas y detritos
Fuente. Montero, 2017.
4.4.2. Volcamiento
Comprende la rotación lenta o rápida hacia delante de una masa de roca o
suelo en una ladera, en torno a un punto o eje, por debajo del centro de
gravedad de la masa que se desplaza. Se consideran tres tipos: volcamiento
de bloques de roca, delimitados por discontinuidades preexistentes (flexural,
chevron y flexural en bloque), volcamiento de bloques aislados liberados por
tensión y volcamiento de detritos. (Varnes 1978; Cruden & Varnes 1996;
Montero, J, 2017). (Figura 4).
Los factores que gobiernan este tipo de movimiento, son las características del
buzamiento y la estratificación de las estructuras, agentes externos como el
agua en las rocas fracturadas y movimientos sísmicos.
Figura 4. Volcamiento flexural, de chevron y en bloque
Fuente. Montero, 2017
4.4.3. Deslizamiento
Es un desplazamiento ladera abajo de una masa de suelo o roca, cuyo
desplazamiento ocurre predominantemente a lo largo de una superficie de falla,
o de una delgada zona que está sometida a intensos esfuerzos de deformación
cortante. Varnes, 1978 clasifica los deslizamientos, según la forma de la
superficie de falla por la que se desplaza el material, de forma traslacional,
rotacional y compuesto. (Montero, J, 2017; Cruden & Varnes, 1996).
Deslizamiento traslacional: Es un desplazamiento a lo largo de una
superficie de ruptura planar, que puede ser escalonada y está controlada
estructuralmente. En la corona, la masa puede estar separada del
terreno estable por una enorme grieta de tensión. Hay movimientos
traslacionales de roca, de bloques de roca, de detritos y bloques de
tierra, los cuales suelen ser extremadamente rápidos, sobre todo si la
superficie de falla posee un alta pendiente (figura 5).
Figura 5. Deslizamiento traslacional de suelo y roca
Fuente. Montero, 2017.
Deslizamiento rotacional: Es un desplazamiento que rota sobre la
superficie de falla, es cóncava hacia arriba y no está controlada
estructuralmente. El material dispuesto en la cabeza del deslizamiento
se mueve casi verticalmente hacia abajo, creando escalonamientos
continuos, mientras que la superficie del terreno se inclina hacia el
escarpe de la corona. Debido a este comportamiento, el deslizamiento
rotacional se conoce también como hundimiento de velocidad lenta a
moderadamente lenta (figura 6).
Figura 6. Deslizamiento rotacional de suelo y roca
Fuente. Montero, 2017
Deslizamiento compuesto: En esos movimientos se presenta algo de
traslación y de rotación, la superficie de rotura presenta un escarpe
principal muy pendiente, que puede suavizarse en profundidad y que
remata con una sección casi plana.
4.4.4. Flujo
Es un desplazamiento espacialmente continuo semejante al de un fluido, que
se transporta a lo largo de una superficie estrecha y alargada, la cual por lo
general no se preservan. Los flujos pueden ser movimientos lentos o rápidos,
así como secos y húmedos en su gran mayoría, que se desplazan de forma
laminar o turbulenta. Se caracterizar por transportar detritos, lodos y suelo, con
densidades de flujo diferentes en relación a la cantidad de agua de la mezcla y
el material predominante. (PMA: GCA 2007; Montero, 2017)(figura 7)
Este tipo de movimiento está asociado directamente a zonas cóncavas,
drenajes existentes, intercalaciones de material, fallas, estratificaciones, altas
pendientes, entre otras.
Figura 7. Flujo de suelo, detritos y arena seca
Fuente. Montero, 2017
4.4.5. Propagación lateral
La propagación o expansión lateral es un tipo de movimiento en masa cuyo
desplazamiento ocurre predominantemente por deformación interna
(expansión) del material. La mayoría de los deslizamientos y los flujos
involucran algún grado de expansión. Las propagaciones laterales pueden
considerarse como la etapa final en una serie de movimientos donde la
deformación interna predomina decididamente sobre otros mecanismos de
desplazamiento como los que imperan en el deslizamiento o el flujo (figura 8).
Se distingue dos tipos de propagación, uno en que el movimiento afecta a todo
el material sin distinguirse la zona basal de cizalla, típico de masas rocosas, y
otro que ocurre en suelos cohesivos que suprayacen a materiales que han
sufrido licuefacción o a materiales en flujo plástico. (PMA: GCA 2007; Varnes
1978).
Figura 8. Propagación lateral en bloque de roca (a y b) y propagación lateral en tierra por licuación o flujo plástico (c)
Fuente. Montero, 2017
4.5. Antecedentes principales
De los antecedentes revisados en relación con el presente trabajo, se
evidencian estudios a nivel nacional desarrollados por diferentes entidades
públicas, entre ellos se tienen:
Servicio Geológico Colombiano - SGC, "Zonificación de la
susceptibilidad y la amenaza relativa por movimientos en masa escala
1:100.000. Plancha La Palma 189 – Villeta 208."
Este proyecto se desarrolló de manera colegiada entre el IDEAM, el equipo
técnico del SGC y las diferentes universidades del país. La evolución del
proyecto se dio agrupando las planchas IGAC escala 1:100.000, en 20 bloques,
cubriendo un área aproximada de 519.944 km² del territorio colombiano. Dentro
de las temáticas desarrolladas para la elaboración de los productos finales, se
generaron los anexos de susceptibilidad de las siguientes variables: variable
Geología, variable Suelos, variable coberturas de la tierra y variable
geomorfología, además de esta última variable se construyó el mapa de
unidades geomorfológicas con su respectiva memoria.
Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales -
IDEAM, " Mapa de Susceptibilidad a los Deslizamientos de Tierra escala
1:500.000"
El IDEAM, actualizó el Mapa de Susceptibilidad a los Deslizamientos de Tierra
que habían realizado en el año 2000. Es así como mediante un convenio
interinstitucional en el año 2009 con el SGC, se desarrolló la nueva versión del
Mapa de Susceptibilidad y el Mapa de Amenaza Relativa por Movimientos en
Masa a escala 1:500.000.
Servicio Geológico Colombiano - SGC, " Histórico e inventario de
movimientos en masa – SIMMA "
El “Sistema de Información de Movimientos en Masa – SIMMA”, registra,
almacena, administra, procesa y visualiza información de los diferentes
estudios de zonificación de susceptibilidad y amenaza por movimientos en
masa a diferentes escalas, considerando de igual forma el catálogo histórico e
inventario de movimientos en masa.
Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca – CAR,
“Estudios de Amenazas, Vulnerabilidades y Riesgos municipios de
Cundinamarca”
La corporación autónoma regional de Cundinamarca estableció el convenio
SPC045 y CAR 1068 del 8 de Noviembre de 2013, por el cual se contrata el
estudio de amenazas, vulnerabilidades y riesgo de los municipios de
Quebrabanegra, Villeta, Beltrán, Bituima, Changuaní, Pulí, San Juan de
Rioseco, Vianí, El Peñón, La Palma, Pacho, Paime, San Cayetano, Topaipí,
Villagómez, Yacopí, Zipaquirá, Subachoque, Pasca, Silvania, La Mesa y Ubaté.
5. LOCALIZACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO
La microcuenca de la Quebrada Tabacal se encuentra ubicada al sur-este del municipio de La Palma, en el departamento de Cundinamarca. Cuenta con un área total de 3.512 hectáreas y limita con 22 veredas. Hace parte de la jerarquía hidrográfica: macrocuenca Magdalena - Cauca (2), zona del medio Magdalena (3), sub-zona del Río Negro (06) y nivel I - unidad Río Murca (15), conformado así el código de cuenca establecido por el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales - IDEAM y la Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca- CAR Nº 2306 – 15. (Dec.1640/2012).
Los límites de unidades hidrológicas son: al norte con Garrapatal, La Puente e Itoco, al este con Cerropopa, al sur con La Chorrera y la Batea y al oeste con la Higuata y Zumbe. Se localiza en las coordenadas geográficas 5°19'32,337"N - 74°23'34,249"W (figura 9)
Figura 9. Mapa de localización de la microcuenca de la Quebrada Tabacal - municipio de La Palma
Fuente. Autor
6. METODOLOGÍA
Existen una gran variedad de técnicas de evaluación de la susceptibilidad a
movimientos en masa, estas se pueden agrupar en: metodologías heurísticas,
basadas en el entendimiento de los procesos geomorfológicos que actúan
sobre el terreno; metodologías estadísticas, basadas en predicciones
estadísticas por combinación de variables generadoras de deslizamientos en
el pasado y metodologías determinísticas, basadas en modelos de estabilidad.
El tipo de metodología se determina de acuerdo al alcance del estudio.
En el presente estudio se empleó la metodología Mora Vahrson modificada,
que facilita realizar un análisis a priori de áreas extensas bajo amenaza de
deslizamientos, utilizando indicadores morfodinámicos (Mora & Vahrson, 1993),
tales como el relieve relativo, la litología, la humedad del suelo, la sismicidad y
la lluvia, todo esto definido por índices de influencia para cada área, que
pueden ser trabajados en un Sistemas de Información Geográfico (SIG), para
obtener un mapa de potencial a deslizamientos.
6.1. Generalidades
El desarrollo del trabajo se llevó a cabo en cinco fases principales, las que
enmarcaron el correcto desarrollo de todos los objetivos propuestos y lograron
sincronizar de forma correcta el proceso en cada una de sus fases, para
obtener el resultado obtenido.
Figura 10. Diagrama metodológico general del proceso realizado para obtener la capa temática de susceptibilidad a los movimientos en masa en la microcuenca de la Quebrada Tabacal -
municipio de La Palma
Fuente. Autor
Fase 1:
Consistió en el procesamiento de la información primaria, la que radica en la
interpretación y delimitación de los movimientos en masa del área de estudio,
teniendo en cuenta el uso de fotos aéreas Vexel Ultracam del año 2011
dispuestas por el IGAC e imágenes satelitales recientes del año 2018, de
Google Earth (CNES/ Airbus).
De igual forma, se realizó la gestión y búsqueda de información secundaria
correspondiente a los registros de movimientos en masa que las entidades
públicas disponen, con el fin de complementar y generar una única base de
datos.
Fase 2:
Se realizó el análisis de frecuencia, empleando los datos obtenidos en el
inventario de movimientos y cada uno de los factores condicionantes
seleccionados (geomorfología, geología, suelos, cobertura, pendientes y
conflicto uso), con el fin de establecer las unidades que poseen más
periodicidad en los movimientos.
Fase 3:
Se establecieron los valores de reclasificación de cada uno de los factores
condicionantes, fijando criterios y valores cualitativos y cuantitativos incluídos
en la metodología para zonificación de amenaza por movimientos en masa
escala 1:25.000 del Servicio Geológico Colombiano.
Fase 4:
Se implementó la ecuación de inestabilidad de laderas (Mora-Vahrson, 1993),
para la unión de los factores condicionantes reclasificados.
Fase 5:
Se generó el mapa de susceptibilidad a los movimientos en masa a escala
1:25.000 para la microcuenca de la Quebrada Tabacal del municipio de La
Palma, siguiendo parámetros cartográficos de calidad.
De igual manera, se ajustó, revisó y probó el modelo propuesto en
ModelBuilder del software ArcGIS, para medir su efectividad y eficiencia con
respecto a las necesidades planteadas.
6.2. Inventario de movimientos en masa
Un inventario de movimientos en masa es un registro ordenado de la
localización y las características individuales de una serie de movimientos
ocurridos en un área determinada. Donde, las características a registrar en el
inventario se encuentran asociadas directamente al interés para el cual este es
realizado. (PMA: GCA 2007).
El presente trabajo tuvo en cuenta algunos de los parámetros establecidos por
la guía metodología para la zonificación de amenaza por movimientos en masa
escala 1:25.000 propuesta por el Servicio Geológico Colombiano (2015), la que
adopta la estandarización propuesta por el Proyecto Multinacional Andino -
PMA: Geociencias para la Comunidad Andina Preparado como una iniciativa
interinstitucional, a través del Grupo de Estándares para Movimientos en Masa
(GEMMA).
En la figura 11, se muestra el diagrama metodológico general empleado en
este trabajo para el desarrollo del inventario de movimientos en masa.
Figura 11. Proceso de generación del inventario de movimientos en masa
Fuente. Autor
6.2.1. Información Primaria
Es la pesquisa primaria corresponde a todos los recursos que se producen
directamente para el desarrollo integral de un tema. Este tipo de información
puede ser nueva, original, autogenerada, colaborativa, entre otras.
El levantamiento de la información primaria de los movimientos en masa,
consistió en la interpretación visual y procesamiento digital de imágenes
multitemporales correspondientes al área de estudio.
En la figura 12 se ilustra el diagrama metodológico del proceso empleado en
este trabajo para la interpretación de movimientos en masa.
Figura 12. Diagrama metodológico del proceso de interpretación de movimientos en masa (información primaria)
Fuente. Autor
Inicialmente se procedió a realizar la solicitud de la información necesaria para
ordenar la fase uno del trabajo (cartografía base, imágenes ópticas, DEM 12 m
Alos Palsar, entre otras). Paralelo a esto, realizó la estructuración de la base
de datos geográfica en formato geodatabase (.gdb) de ArcGIS, la que se
estructuró para almacenar, ordenar y clasificar la información interpretada,
garantizando una adecuada gestión de la información geográfica.
En la figura 13 se puede ver la forma cómo se nombró y conformo la gdb
empleada para el almacenamiento de datos de movimientos en masa. La gdb
en su interior posee un feature dataset, que a su vez contiene dos feature
class de geometría punto; uno para almacenar los datos provenientes de la
interpretación visual, y otro para almacenar puntos de inquietud o difícil
identificación que se generaron a lo largo de la interpretación, con el fin de ser
resueltos en la validación con el profesional experto.
Figura 13. Configuración de la geodatabase (gdb) del inventario de movimientos en masa
Fuente. Autor
El feature class denominado “Movimientos_identificados”, el cual tuvo el
propósito de almacenar los datos provenientes de la interpretación visual,
estaba conformado por los siguientes campos:
Tipo de movimiento: En este campo se creó un dominio en que contiene
los cinco tipos de movimientos clasificados por (Cruden & Varnes,
1996) descritos en el numeral 4.4 (caída, volcamiento, deslizamiento,
flujo y propagación lateral).
Estado: En este campo se creó un dominio que contiene dos variables
de cada movimiento. Si el movimiento es activo, es decir, si de acuerdo
con la resolución temporal de las imágenes ópticas el movimiento sigue
presente y muestra señales de dinámica continua o intermitente en el
tiempo, y si el movimiento es inactivo, es decir, que solo se evidencia
un evento en la temporalidad vista desde las imágenes.
Fuente: En este campo se estableció la información de procedencia de
la unidad espacial marcada, es decir si provino de la interpretación
visual o de información suministrada por alguna entidad pública o
privada.
Insumo: En este campo se instauró para señalar la imagen óptica con la
que fue interpretada la unidad y así poder tener certeza del insumo
empleado en caso de una revisión o verificación interna como externa.
Cuadrángulo: En este campo se señala el rectángulo donde se
encuentra ubicado el movimiento, de acuerdo con la grilla de
organización de la interpretación que se implementó para el correcto
orden y continuidad del proceso.
Seguido de la estructuración de la base de datos, se procedió a realizar un
patronamiento a nivel regional y local de la zona de estudio, con el objetivo de
fortalecer y sensibilizar el nivel de referencia del intérprete frente a los
diferentes procesos morfodinámicos del entorno. Para esto se realizó un
paneo general a escala 1: 2.000 de las imágenes temporales empleadas en la
interpretación, y así ir identificando elementos morfométricos, morfográficos,
morfogenéticos, morfológicos del terreno y los movimientos en masa;
enriqueciendo así los elementos de juicio frente al proceso de interpretación.
Una vez realizado el patronamiento regional y local de la zona de estudio, se
continuó con el proceso de interpretación de los movimientos en masa. Para
ello se empleó el software ArcGIS Desktop 10.4.1 de ESRI, en el que se creó
el proyecto con todos los insumos necesarios para el proceso:
Cartografía básica IGAC 1:25.000, de las planchas 189 IIID y 208IB
DEM Alos Palsar 12 metros
Mosaico de fotos aéreas Vexel Ultracam del año 2011 - IGAC
Mosaico de imágenes satelitales Google Earth (CNES/ Airbus) del año
2018
Contorno de la microcuenca de la Quebrada Tabacal
Una vez organizado el proyecto, se procedió a realizar la interpretación visual
de los movimientos en masa de 35 km² correspondiente a la zona de estudio,
teniendo en cuenta una subdivisión de toda el área en cuadrángulos de 1 km²,
con el fin de realizar la interpretación de forma ordenada, sistemática y
garantizando que toda el área fuera revisada e interpretada correctamente. En
la figura 14 se muestra el contorno del área de trabajo y la cuadricula
dispuesta para esto.
Figura 14. Contorno de la microcuenca de la Quebrada Tabacal y cuadrángulos de trabajo
Fuente. Autor
En la figura 15 se muestra la interpretación preliminar, donde los triángulos de
color verde son los movimientos interpretados y los interrogantes son las
dudas e inquietudes surgidas a lo largo de la interpretación.
Figura 15. Interpretación preliminar del inventario de movimientos en masa
Fuente. Autor
Teniendo la interpretación preliminar ya realizada, normalmente se procede a
realizar una salida de campo a la zona de estudio para verificar, ajustar y
complementar las unidades interpretadas en oficina, sin embargo, por
cuestiones logísticas y de tiempo, se tornó compleja esta actividad para la
verificación de unidades. Por esta razón se tomó la decisión de realizar una
validación de la interpretación con un profesional experto en el tema.
El profesor Héctor Jaime López Salgado, Agrologó - Magister en ciencias de la
tierra, fue la persona encargada de realizar la validación de la interpretación de
movimientos en masa, el cual atendió todas y cada una de las inquietudes
surgidas en el proceso, así como también sugirió el ajuste de algunos puntos
que por causas antrópicas se observaban como posibles movimientos.
Posterior a esta validación y ajuste de las observaciones realizadas por el
profesional experto, se generó la versión final de la interpretación de
movimientos en masa, dejando un total de 441 movimientos identificados
como caídas, flujos y deslizamientos. En la figura 16 se ilustra la versión final
de la interpretación de movimientos en masa.
Figura 16. Interpretación final de movimientos en masa
Fuente. Autor
6.2.2. Información secundaria
La información secundaria corresponde a todos aquellos recursos provenientes
de fuentes externas (entidades públicas o privadas), que disponen de datos
recopilados y elaborados con diversos propósitos, los cuales son empleados en
el desarrollo integral de un tema.
El levantamiento de la información secundaria de los movimientos en masa,
consistió en la búsqueda, gestión y procesamiento de los datos suministrados
por las entidades consultadas, con incidencia directa sobre el área de estudio.
En la figura 17, se muestra el diagrama metodológico del proceso empleado en
la gestión de información secundaria con entidades públicas y privadas.
Figura 17. Diagrama metodológico del proceso de gestión de información de movimientos en masa (información secundaria)
Fuente. Autor
Considerando lo establecido en la guía metodológica para la zonificación de
amenaza por movimientos en masa a escala 1:25.000 del SGC, 2017 se
consultaron las entidades de orden nacional, departamental y municipal que se
resumen en la tabla 1
Tabla 1. Entidades consultadas para el inventario de movimientos en masa
Tipo de información secundaria Entidades
Bases de datos e inventario de
movimientos en masa
SIMMA (Base de datos del SGC), DESINVENTAR
(Base de datos),
INVIAS, CAR´s, Planeación Municipal y
Departamental, UNGRD, CAR’s, Empresas
consultoras
Informes y Mapas de Movimientos
en Masa
SGC, CAR´s, Universidades Públicas y Privadas,
Planeación Municipal y Departamental, Empresas
Consultoras
Reportes de emergencias por
Movimientos en Masa
UNGRD, SGC, INVIAS, Defensa Civil, Cuerpo de
Bomberos, Ejército Nacional, Policía Nacional,
CMGRD
Fuente. SGC, 2017
Después de realizar la búsqueda de información (páginas web, centros de
documentación y solicitudes formales) detallada de registros, informes,
reportes, bases de datos e inventarios de movimientos en masa de cada una
de las entidades descritas, solo en dos entidades se pudo encontrar datos
relacionados y oportunos.
La primera entidad fue el SGC con su plataforma SIMMA, que cuenta con un
sistema de información geográfico de movimientos en masa a nivel nacional.
En esta página se pudo descargar libremente la información del catálogo e
inventario de movimientos en archivo shapefile.
La segunda entidad fue la gobernación de Cundinamarca por medio de su
Unidad Administrativa Especial para la Gestión del Riesgo de Desastres de
Cundinamarca – UAEGRD, la cual dio respuesta oportuna a una solicitud
formal de información radicada por medio de PQR. La información suministrada
fue sometida a un preprocesamiento, debido a que esta se encontraba en
formato pdf, fue espacializada y se generó en un archivo shapefile.
6.2.3. Inventario final de movimientos en masa
El inventario final de movimientos en masa consistió en la unión de la
información primaria y secundaria, unificando las bases de datos, con el fin de
suministrar una gdb final parametrizada y estructurada de forma correcta y
consistente con los datos de movimientos.
Los movimientos que se encuentran en la gdb final están distribuidos de la
como se ve en la tabla 2.
Tabla 2. Distribución de movimientos en relación con la fuente
Fuente Nº movimientos identificados
Interpretación Visual 441
SIMMA 11
UAEGRD 3
Total 455
Fuente. Autor
En la figura 18 se ilustra el inventario definitivo de movimientos en masa, una
vez unificada la base de datos primaria y secundaria.
Figura 18. Inventario definitivo de movimientos en masa microcuenca de la Quebrada Tabacal
Fuente. Autor
6.3. Factores condicionantes a evaluar
Los factores condicionantes predisponen un terreno a presentar movimientos
en masa y se consideran inherentes al área de estudio debido a su
invariabilidad en el tiempo. Para el caso de este estudio están representadas
en los factores que se describen a continuación.
6.3.1. Geomorfología
La geomorfología es la rama de la geología y de la geografía que estudia las
formas de la superficie terrestre en cuanto a los procesos que las han
originado, la configuración que presentan, la edad relativa y los procesos
morfodinámicos que están actuando. Dado que la cartografía geomorfológica
registra información de las formas del terreno, los materiales que las
constituyen y los procesos superficiales que los afectan (Carvajal, 2012), en la
ejecución de éste tipo de estudios de movimientos en masa es obligatoria la
elaboración de estos mapas tanto para los análisis de amenaza como para su
validación e incorporación en la planificación territorial. La información se
obtuvo de la subdirección de agrología del IGAC, que elabora interpretación
geomorfológica aplicada a levantamiento de suelos a escala 1:25.000.
6.3.2. Cobertura de la tierra
La "Cobertura" de la tierra, es la cobertura (bio) física que se observa sobre la
superficie de la tierra (Di Gregorio, 2005), en un término amplio que no
solamente describe la vegetación y los elementos antrópicos existentes sobre
la tierra, sino que también describen otras superficies terrestres como
afloramientos rocosos y cuerpos de agua.
La cobertura de la tierra y el uso del suelo en general son considerados
factores estáticos dentro de los análisis de movimientos en masa y pueden ser
incluidos como capas de información independientes que representan las
condiciones actuales de vegetación o la dinámica antrópica dentro del territorio
(van Westen et al., 2008). Las coberturas densas ofrecen una mejor
protección; contribuyen a la disipación de la energía de la lluvia lo que genera
un mayor factor de protección al suelo.
La información se obtuvo de la subdirección de agrología del IGAC, que
elabora interpretación geomorfológica aplicada a levantamiento de suelos a
escala 1:25.000.
6.3.3. Geología
La geología es la ciencia que estudia la composición y estructura tanto interna
como superficial del planeta Tierra, las unidades geológicas son uno de los
factores condicionantes más importantes en la inestabilidad de las laderas, por
lo que es necesario mapear los datos relacionados con sus características.
La información geológica fue obtenida del SGC, de las planchas 189 y 208
escala 1:100.000, y de elaboración de la interpretación geomorfológica
aplicada a levantamiento de suelos del IGAC a escala 1:25.000.
6.3.4. Suelos
Es un cuerpo natural suelto o blando formado en la superficie de la Tierra,
resultado de procesos físicos, químicos y biológicos que actúan para producir
un material rico en materia orgánica con horizontes característicos (capas) a
poca profundidad el que sostiene la vegetación y/los cultivos. Este se debilita o
pierde consistencia física por saturación de agua.
Los datos se obtuvieron en la subdirección de agrología del IGAC, que elaboró
el estudio de suelos de Cundinamarca a escala 1:100.000.
6.3.5. Pendientes
La pendiente se define como el ángulo existente entre la superficie del terreno
y la horizontal, cuyo valor se expresa de 0 a 90 grados. La pendiente se puede
considerar como un factor importante en la ocurrencia de movimientos en
masa en la medida en que se relaciona directamente con las tensiones de
corte tangenciales y normales en los materiales superficiales, e influye también
en la distribución de agua en la ladera (Santacana, 2001). La pendiente es el
principal factor geométrico a incluir en el análisis de estabilidad y puede
obtenerse como una variable cuantitativa continua que se deriva del modelo
digital de Elevación DEM.
Los datos de pendientes se obtuvieron del modelo digital de elevación ALOS
Palsar de 12 m, que a partir de la interpretación de geomorfología de la
subdirección de agrología del IGAC, fue unificada mediante la agrupación de
pixeles del mismo valor a escala 1:25.000.
6.3.6. Conflicto de uso
El término "Uso" implica la utilidad que presta un tipo de cobertura al ser
humano, para Janssen (2000) el uso se relaciona con las actividades humanas
o las funciones económicas de una porción específica de la Tierra (como el
uso urbano o industrial, de reserva natural, etc.).
La información conflicto de uso fue obtenida de la subdirección de agrología
del IGAC, que elaboró esta información temática a escala 1:100.000.
6.4. Metodología Mora – Vahrson modificada
La metodología de inestabilidad de laderas, fue elaborada en Costa Rica por Sergio Mora y Wilhelm-Guenther Vahrson en el año 1991, con el objetivo de determinar de forma sencilla y con pocas variables la zonificación de áreas susceptibles a deslizamientos mediante la combinación de factores condicionantes (pasivos) y factores detonantes (activos) en áreas tropicales que posean niveles medios y altos de sismicidad. (Mora & Vahrson, 1991).
La ventaja de este método es su aporte en la toma de decisiones en procesos de planificación del uso del terreno, planificación urbana y de líneas vitales (Mora, Vahrson & Mora, 1992), evaluaciones regionales de amenazas por deslizamientos y en planes de gestión de riesgo.
Esta metodología consiste en la combinación de parámetros, que se obtienen de la observación y medición de indicadores morfodinámicos y su distribución espacial. Dichos parámetros reflejan los factores que conducen a la inestabilidad de la ladera, tales como litología, el contenido de humedad del suelo, el grado de pendiente de la ladera, entre otros; con estos parámetros se determina un grado de susceptibilidad por elementos pasivos. A partir de estas se establecen índices que reflejan el peso relativo de cada uno de los parámetros. (Mora & Vahrson, 1991)
En la metodología modificada, se realiza un análisis estadístico donde se
combinan factores que han generado los movimientos en masa en el pasado y
estima la probabilidad de que puedan presentarse en el futuro, mediante la
combinación de un inventario de movimientos en masa y cada uno de los
factores condicionantes.
En el análisis estadístico cada factor condicionante (geomorfología, cobertura
de la tierra, geología, suelos, pendientes y conflicto de uso), se combina con el
inventario de movimientos en masa, para determinar la frecuencia de cada
unidad de cada factor condicionante y se calculan valores porcentuales, que, al
reclasificarse, quedan evaluados de forma cualitativa en una escala de cuatro
categorías de susceptibilidad (4 muy alta, 3 alta, 2 media y 1 baja),
posteriormente se unifican los factores condicionantes clasificados para la
generación de la información temática de susceptibilidad a movimientos en
masa.
Para este método, específicamente denominado método de proporción de la
frecuencia (frequency ratio method), la evaluación de la susceptibilidad
involucra cuatro pasos: (1) el inventario de movimientos en masa. (2)
Determinación de los factores condicionantes y la distribución espacial de los
movimientos, con su análisis de frecuencias. (3) reclasificación de los factores
condicionantes con respecto a la escala categórica cualitativa a la cual
pertenezca porcentualmente. (4) la unificación de los factores condicionantes
clasificados mediante la ecuación de inestabilidad de laderas Mora – Vahrson,
para la generación de la información temática de susceptibilidad a movimientos
en masa.
6.4.1. Análisis de frecuencias de movimientos en masa
El análisis de frecuencia se ha desarrollado mediante el estudio estadístico de
las frecuencias de los movimientos en masa ocurridos en el área de la
microcuenca de la Quebrada Tabacal, los cuales fueron confrontados con cada
uno de los factores condicionantes de susceptibilidad que han sido
seleccionados para el estudio.
El objeto de este método fue hallar las frecuencias de movimientos ocurrido en
cada unidad de cada factor condicionante; es decir, conocer el número de
movimientos que se han producido en un determinado material geológico, en
un intervalo de pendiente, en una unidad de cobertura, etc.
Para esto se emplearon herramientas de procesamiento SIG, con las cuales se
obtuvieron las frecuencias por cada unidad de cada factor condicionante. A
continuación, se presenta el diagrama del proceso realizado para la obtención
de esta información y las frecuencias de cada factor condicionante a evaluar en
este estudio.
Figura 19. Proceso para la obtención de frecuencias con respecto a los factores condicionantes
Fuente. Autor
Figura 20. Proceso para la obtención de frecuencias con respecto a los factores condicionantes
Fuente. Autor
6.4.2. Reclasificación de factores condicionantes
La reclasificación de los factores condicionantes estuvo determinada en la
forma de como las variables cuantitativas se transformaban en variables
cualitativas de acuerdo en los parámetros definidos para el trabajo. En la figura
21 se puede ver el proceso de generación de los factores condicionantes
reclasificados de acuerdo al número de eventos en cada unidad.
Figura 21.Proceso para la obtención de factores reclasificados
Fuente. Autor
Para el desarrollo de la reclasificación fue necesaria la conversión de cada
factor condicionante, de formato vector a formato ráster, con el fin de facilitar la
unión de todos los factores al estar reclasificados. Realizado esto, se procedió
hacer una unión de tablas de atributos, donde a cada factor condicionante se le
unió la tabla de frecuencias generada anteriormente, para poder integrar las
frecuencias de cada símbolo.
Posteriormente se añaden dos campos nuevos a cada factor condiciónate; uno
para calcular el porcentaje de acuerdo al número total de movimientos del
inventario con respecto al número de movimientos de cada unidad, y dos para
realizar la clasificación con respecto a la escala categórica determinada para el
trabajo.
Tabla 3. Valores de la reclasificación
Porcentaje
(%) Clasificación
Valor
Representativo Color Cod. RGB
100 – 60 Muy Alto 4 242-0-0
60 – 35 Alto 3 227-134-11
35 – 10 Medio 2 225-230-12
10 – 0 Bajo 1 96-170-22
Fuente. Autor
6.4.3. Implementación de la ecuación de inestabilidad de laderas (Mora -
Vahrson) modificada
En la implementación de la ecuación Mora – Vahrson modificada para la
determinación del grado de susceptibilidad de movimientos en masa,
comprende el uso de factores condicionantes y detonantes, los cuales fijan
parámetros de la metodología.
El grado de susceptibilidad a movimientos en masa es el producto de los
factores condicionantes y los detonantes.
𝑆 = 𝑃 ∗ 𝐷
Donde:
S: Grado de susceptibilidad a movimientos en masa
P: Valor del producto de la combinación de los factores condicionantes
D: Valor del producto de la combinación de los factores detonantes
Sin embargo la metodología empleada en este estudio se ajusta a la
normatividad del SGC, que toma en cuenta únicamente los factores
condicionantes para hallar susceptibilidad, ya que los factores detonantes se
consideran parte del cálculo de amenaza que no es el objetivo planteado por
los autores.
Los factores condicionantes se componen de los siguientes parámetros:
𝑃 = 𝑃𝑔𝑚𝑜𝑟 ∗ 𝑃𝑐𝑜𝑏 ∗ 𝑃𝑔𝑒𝑜𝑙 ∗ 𝑃𝑠 ∗ 𝑃𝑝 ∗ 𝑃𝑐𝑜𝑛𝑓
Donde:
𝑃𝑔𝑚𝑜𝑟 : Parámetro de geomorfología
𝑃𝑐𝑜𝑏 : Parámetro de cobertura de la tierra
𝑃𝑔𝑒𝑜𝑙 : Parámetro de geología
𝑃𝑠: Parámetro de suelos
𝑃𝑝 : Parámetro de pendientes
𝑃𝑐𝑜𝑛𝑓 : Parámetro de conflicto de uso
6.4.4. Modelamiento de susceptibilidad a movimientos en masa (Model Builder)
En el proceso de desarrollo de la automatización del modelo, se empleó la extensión Model Builder del software ArcGIS, para
su diseño y modelado. A continuación, se muestra el modelo conceptual y el Model Builder, resultantes del proceso global.
MODELO CONCEPTUAL
MODELO MODEL BUILDER
7. RESULTADOS
Al finalizar éste trabajo se obtuvo un inventario a movimientos en masa, el
modelo sistemático y un mapa de susceptibilidad a los movimientos en masa
en la zona de interés, de acuerdo a la ecuación Mora-Varhson modificada.
7.1. Inventario de los movimientos en masa de la microcuenca de la
Quebrada Tabacal
Resultado de la interpretación se logró identificar 455 movimientos en masa. En
la tabla 4 se sintetizan las principales características:
Tabla 4. Resultados obtenidos de la fotointerpretación
MOVIMIENTOS EN MASA IDENTIFICADOS
ESTADO Activo 51
TIPO Caída 2
Deslizamiento 418
Flujo 35
FUENTE Medio 441
SIMMA 11
UAGRED 3
INSUMO Google Earth
35
Reporte de Fenómeno 14
Vexcel Ultracam D (2011) 406
Fuente: Autor
Se identificaron zonas con mayor frecuencia de ocurrencia de movimientos, lo
que conlleva a un primer acercamiento de zonificación del área de interés de
acuerdo al control de estabilidad, debido a las condiciones físicas y
ambientales del terreno.
En el anexo 1 se encuentra la base de datos del inventario y en el anexo 2 el
mapa de dicho inventario.
7.2. Modelo sistemático
Dada la importancia y la eficiencia ofrecida por el módulo de ArcGis, Model
Builder, se diseñó y ejecutó un modelo sistemático para el cálculo de la
susceptibilidad. Basados en la ecuación Mora-Vahrson modificada, se hicieron
cálculos y operaciones entre las seis variables base del análisis del presente
estudio, las variables consideradas agentes condicionantes son
(geomorfología, pendientes, geología, cobertura de la tierra, suelos y conflicto
de uso). El anexo 3 corresponde al modelo ejecutado.
7.3. Mapa de susceptibilidad a los movimientos en masa a escala 1: 25.000
Finalmente, se obtuvo un producto geográfico que zonifica la microcuenca de la
Quebrada Tabacal en susceptibilidad a movimientos en masa (Figura 22).
Figura 22. Mapa de susceptibilidad a movimientos en masa- microcuenca de la Quebrada Tabacal y distribución porcentual de la zonificación
Fuente: Autor
De acuerdo con la distribución porcentual obtenida, se observa que el 46%
correspondiente a 1.623 Ha posee una susceptibilidad baja, el 32% (1128 Ha)
media; mientras que sólo el 14% (474 Ha) es altamente susceptible y el 8%
equivalente a 287 Ha, se clasificó con susceptibilidad muy alta a movimientos
en masa.
En términos generales, puede considerarse la microcuenca de la Quebrada
Tabacal como una zona de especial atención para los sectores clasificados con
susceptibilidad media, alta y muy alta, ya que la combinación de variables
podría llegar a desencadenar un evento catastrófico, debido a que en la zona
de estudio se encuentran elementos expuestos de infraestructura (vías, líneas
vitales (acueducto, alcantarillado, energía eléctrica, gas, etc) y población
(viviendas)) en los sectores aledaños a dicha clasificación.
El anexo 4 corresponde al mapa de susceptibilidad, el cual permitió identificar
los sectores más propensos a presentar movimientos en masa, según el
cálculo ejecutado siguiendo la ecuación Mora-Vahrson modificada. Parte de la
validación consistió en evaluar la presencia o no, de los movimientos en masa
reportados en el inventario con respecto al mapa de zonificación obtenido, los
resultados son coherentes con las frecuencias de movimientos y la calificación
de susceptibilidad calculada. Analizando cada una de las variables, se ratificó
la veracidad del mapa obtenido.
8. CONCLUSIONES
La microcuenca de la Quebrada Tabacal presenta de manera general,
susceptibilidad media-alta a los movimientos en masa, ya que el 54% del
área sea zonifica entre media y muy alta susceptibilidad.
Los sectores con mayor ocurrencia de movimientos en masa corresponden
a las zonas de más alta pendiente (341 movimientos interpretados en zonas
de pendiente mayor 25°), en las unidades geomorfológicas conocidas como
espinazos que son geoformas estructurales y denudacionales que
favorecen la ocurrencia de los movimientos en masa y finalmente la
composición geológica de materiales blandos deleznables (limolitas,
arcillolitas, lodolitas) que al sumarse a las condiciones anteriores dan como
resultados susceptibilidad media a muy alta en el sector
Para el área de estudio, las variables suelos, cobertura de la tierra y
conflicto de uso, tienen una baja incidencia en la susceptibilidad a los
movimientos en masa; no obstante, bajo condiciones específicas pueden
tomar una importancia considerable, incrementando el nivel de
susceptibilidad al que se exponga un sector determinado.
En el área se pueden encontrar 13 movimientos en masa por cada kilómetro
cuadrado.
El resultado aparentemente estable para la zona de interés, dependió de la
combinación del método y la ponderación al aplicarlo, esto es que para la
correcta aplicación del método debieron analizarse y evaluarse las variables
involucradas para definir su ponderación, y por tanto su incidencia en el
cálculo de zonificación.
El SIG fue un instrumento fundamental para el desarrollo en éste estudio,
todas las actividades fueron ejecutadas a través de las diferentes
herramientas ofrecidas por Arcgis, desde la preparación de los datos y su
procesamiento esquemático para llegar al mapa, inventario y modelo
finales.
El modelo esquemático Model Builder, depende de las variables usadas y
por tal motivo su actualización o modificación está sujeta a las variaciones
que sobre éstas se efectúen.
9. RECOMENDACIONES
Previo al uso de datos temáticos, es de vital importancia realizar una
revisión detalla de la información que se va a procesar en la zonificación
de susceptibilidad, ya que, de la calidad de los datos, dependerán
directamente los resultados.
Debido a la presencia de infraestructura vital y parte de la cabecera
municipal del municipio La Palma dentro de la zona de estudio, se
recomienda tomar las medidas preventivas y de mitigación para
salvaguardar tanto la integridad de los habitantes como la conservación
del paisaje.
Es necesario hacer labores de campo para poder validar la información
de la interpretación y de los resultados de la susceptibilidad a
movimientos en masa en el área de estudio; esto con el fin de
complementar, ajustar y corroborar la información generada en el
desarrollo de este proyecto.
BIBLIOGRAFÍA
Chuvieco, E. (1995). Fundamentos de teledetección espacial. Segunda Edición.
Ediciones RIALP, S.A, Madrid - España.
Cruden, D. M. & Varnes D. J. 1996. Landslide Types and Processes. In Special Report
247Landslides Investigation and Mitigation.Turner, A. K. and Schuster R. L.
(eds.) TRBNRC, National Academy Press: Washington, pp. 36-75.
Figueredo M, Alejandro. Remoción en masa, 2015. (Puede consultarse:
http://www.academia.edu/17962845/Remoci%C3%B3n_en_masa).
IDIGER. Caracterización General del Escenario de Riesgo
por Movimientos en Masa en Bogotá. (Puede consultarse:
http://www.idiger.gov.co/rmovmasa).
Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales – IDEAM (2010).
Sistemas morfogenéticos del territorio Colombiano. Bogotá D.C. Colombia.
Instituto de Hidrologia, Meteorología Y Estudios Ambientales (IDEAM).
http://www.ideam.gov.co/web/tiempo-y-clima/clima.
Instituto Geográfico Agustín Codazzi - IGAC. (2017). Instructivo de
Interpretación de fotografías aéreas para geomorfologia aplicado a
levantamiento de suelos. Subdireccion de Agrologia. GIT Interpretación.
Instituto Nacional de Defensa Civil (INDECI). Manual de estimación del riesgo ante
movimientos en masa en laderas, 2011 93 P.
Montero, J. (2017). Clasificación de movimientos en masa y su distribución en terrenos
geológicos de Colombia, SGC.
Mora, R.; Vahrson, W. & Mora, S. (1992). Mapa de Amenaza de Deslizamientos, Valle
Central, Costa Rica. CEPREDENAR.
Mora, S. & Vahrson, W. (1991). Determinación a priori de la amenaza de
deslizamientos sobre grandes áreas, utilizando indicadores morfodinámicos. En:
Memoria sobre el Primer Simposio. Bogotá, Colombia. pp. 259-273.
Proyecto Multinacional Andino (PMA): Geociencias para las Comunidades Andinas
(GCA). (2007, Noviembre). Movimientos en Masa en la Región Andina: Una Guía
para la Evaluación de Amenazas. (Servicio Nacional de Geología y Minería, Ed.)
Publicación Geológica Multinacional.
República de Colombia. Congreso de Colombia. (2012). Ley 1523, Por la cual se
adopta la política nacional de gestión del riesgo de desastres y se establece el
Sistema Nacional de Gestión del Riesgo de Desastres y se dictan otras
disposiciones.
República de Colombia. Rama ejecutiva del poder público. Ministerio de Medio
Ambiente y Desarrollo Sostenible. (2012). Decreto 1640, por medio del cual se
reglamentan los instrumentos para la planificación, ordenación y manejo de las
cuencas hidrográficas y acuíferos, y se dictan otras disposiciones.
República de Colombia. Rama ejecutiva del poder público. Ministerio de vivienda,
ciudad y territorio. (2014). Decreto 1807, por el cual se reglamenta el artículo 189
del Decreto Ley 019 de 2012 en lo relativo a la incorporación de la gestión del
riesgo en los planes de ordenamiento territorial y se dictan otras disposiciones.
Servicio Geológico Colombiano (SGC). Guía metodológica para la zonificación de
amenaza por movimientos en masa escala 1: 25.000 (Colección guías y
manuales), 2017. 218 p.
Servicio Geológico Colombiano. Metodología de la zonificación de susceptibilidad y
amenaza por movimientos en masa escala 1:100.000, Bogotá D.C, Agosto de
2014, 158 p. versión 2.0.
Sieron, Katrin. Mecanismos asociados a la inestabilidad de laderas: Factores que
condicionan y desencadenan los deslizamientos. 2014. (Puede consultarse:
http://www.veracruz.gob.mx/wp-content/uploads/sites/5/2014/11/1-Katrin-Sieron-
CCT-UV.pdf).
SIMMA - Servicio Geológico Colombiano 2011. Sistema de información demovimientos
en masa.
Suarez, J. Deslizamientos. Análisis Geotécnico. Capítulo 1: Nomenclatura y
clasificación de movimientos, pp 8 – 36.
Vargas C, Germán. Guía técnica para la zonificación de la susceptibilidad y la
amenaza por movimientos en masa: Cooperación Colombo - Alemana, Proyecto
Río Guatiquía (PRG), 1999. 197p.
Vargas Cuervo, G. (2000). Criterios para la clasificación y descripción de movimientos
en masa, Boletín de geología, Vol. 22 Nº 37.
Varnes, D. J., (1978). Slope Movement Types and Processes. En Special Report 1976:
Landslides Analysis and control (R. L. Schuster and R. J. Krizec, eds). TRB-NRC
Washington D. C.
Zink, A. J. (2012). Geopedologia. Elementos de Geomorfología para Estudios de
Suelos y Riesgos Naturales. International Institute for Geoinformation Science
and Earth Observation (ITC). Enschede - The Netherlands.