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Master Thesis ǀ Tesis de Maestría UNIGIS MSc programme presentada para el Programa UNIGIS MSc at/en

Interfaculty Department of Geoinformatics- Z_GIS Departamento de Geomática – Z_GIS University of Salzburg ǀ Universidad de Salzburg

Zonificación de zonas vulnerables a Fenómenos de Remoción en Masa en San José de Chimbo. Ecuador Zoning of areas vulnerable to mass movements in San José de Chimbo. Ecuador by/por

Giovanny Xavier García Camacho 01524634 A thesis submitted in partial fulfilment of the requirements of the degree of Master of Science (Geographical Information Science & Systems) – MSc (GIS) Advisor ǀ Supervisor:

(Leonardo Zurita Arthos PhD)

Quito - Ecuador, Agosto 2018


Compromiso de Ciencia Por medio del presente documento, incluyendo mi firma personal certifico y aseguro que mi tesis es completamente el resultado de mi propio trabajo. He citado todas las fuentes que he usado en mi tesis y en todos los casos he indicado su origen. Quito, Agosto 2018 ____________________________________________________________________

(Lugar, Fecha)

(Firma)


Resumen Los fenómenos de remoción en masa, son fenómenos geodinámicos, componentes del geo-sistema natural, contribuyen significativamente en la evolución del relieve y del paisaje. Están entre los riesgos de origen geológico más extendidos en el mundo ocasionando mayores pérdidas materiales, humanas y económicas cada año. Los fenómenos de remoción en masa son procesos comunes en la zona andina, implican un considerable riesgo tanto para las zonas urbanas como para el medio ambiente. En el Ecuador, eventos de remoción en masa, como el ocurrido en la Josefina (1993) en la provincia del Azuay, ocasiono la pérdida de vidas humanas e infraestructuras importantes; desencadenado por la presencia de fallas geológicas, sobrecarga y saturación de agua. El deslizamiento ocurrido en la provincia de Chimborazo (2014), aisló a 27 comunidades de la localidad de Achupallas, desencadenado por la filtración de agua de un canal de riego y la presencia de una falla geológica, otro evento de relevancia fue el de Guasuntos (2000), al sur de la provincia de Chimborazo. En este estudio, se evalúa la exposición por fenómenos de remoción en masa en la localidad de San José de Chimbo, con el uso de los sistemas de información geográfica (SIG), esta evaluación incorpora los factores condicionantes y desencadenantes de los movimientos en masa, fundamentales para determinar la amenaza y susceptibilidad ante estos fenómenos, logrando identificar y delimitar las zonas vulnerables. Uno de los métodos utilizados en este estudio fue el Heurístico de Mora-Varshon, además la metodología propuesta por la SENPLADES (2012) que permitieron el análisis y la evaluación de la amenaza por tipo de movimiento en masa de la localidad, necesarios para desarrollar la cartografía temática, generación del mapa de susceptibilidad y zonificación ante estos eventos. Palabras claves:

Fenómenos de remoción en masa, Susanga, Santa María, Catequilla, Rio Chimbo, Batan, San José de Chimbo.


ABSTRACT Landslides phenomena are natural geo-system components and geodynamic phenomena that significantly contribute to the evolution of the topography and landscape. They are among the most widespread geological risks in the world causing major material, human and economic losses each year. Landslides are common processes in the Andean area and involve a considerable risk for the environment both urban areas. In Ecuador, events of landslides, such as the one that occurred in the Josefina (1993) in the province of Azuay, caused the loss of human lives and the damage of significant infrastructures. They are triggered by the presence of geological faults, overload and saturated with water. A big landslide occurred in the province of Chimborazo in 2014, isolated 27 communities of the town of Achupallas and was triggered by the filtration of water of a canal of irrigation and the presence of a geological fault. Another important event was the Guasuntos Landslide in 2000 in the South of the province of Chimborazo. This study evaluates the exposure to phenomena of mass movements of the town of San JosĂŠ de Chimbo using of Geographic Information Systems (GIS). This assessment includes the analysis of factors that trigger mass movements what is fundamental to determine the threat and susceptibility to these phenomena, and to identify and delimit vulnerable areas in the study area. One of the methods used in this study was the heuristic approach of Mora-Varshon. In addition, the methodology proposed by SENPLADES (2012) that allows analyzing and evaluating the threat by specific types of mass movements in San JosĂŠ de Chimbo, was applied. This was necessary to develop thematic cartography, and generating maps of susceptibility and zoning of these events. Keywords: Landslides phenomena, susceptibility, Susanga, Santa Maria, Catequilla, Rio Chimbo, Batan, San JosĂŠ de Chimbo.


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TABLA DE CONTENIDOS

1.

INTRODUCCIÓN.......................................................................................................... 9

1.1.

ANTECEDENTES ........................................................................................................ 10

1.2.

OBJETIVOS Y PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN ........................................................ 11

1.2.1. Objetivo General ...................................................................................................... 11 1.2.2. Objetivos específicos ............................................................................................... 11 1.2.3. Preguntas de investigación ...................................................................................... 12 1.3.

HIPÓTESIS................................................................................................................. 12

1.4.

JUSTIFICACIÓN ......................................................................................................... 12

1.5.

ALCANCES ................................................................................................................ 13

2.

REVISIÓN DE LITERATURA........................................................................................ 14

2.1.

LOS FENÓMENOS DE REMOCIÓN EN MASA ............................................................ 14

2.2.

EVENTOS DE REMOCIÓN EN MASA A NIVEL MUNDIAL. .......................................... 15

2.3.

MOVIMIENTOS EN MASA. ....................................................................................... 16

2.3.1. CLASIFICACIÓN DE LOS DESLIZAMIENTOS. .............................................................. 17 2.3.2. DIMENSIONES DE LOS MOVIMIENTOS .................................................................... 23 2.3.3. VOLUMEN DE UN DESLIZAMIENTO ......................................................................... 24 2.4.

FACTORES QUE INCIDEN A LOS MOVIMIENTOS EN MASA ...................................... 26

2.5.

SUSCEPTIBILIDAD A LOS FENÓMENOS DE REMOCIÓN EN MASA ........................... 27

2.6.

ANALISIS DE LA SUSCEPTIBILIDAD A MOVIMIENTOS EN MASA .............................. 28

2.7.

MÉTODOS PARA EL ANÁLISIS DE LA AMENAZA POR MOVIMIENTOS EN MASA ..... 30

2.7.1. Métodos Heurísticos ................................................................................................ 30 2.7.2. Metodología Mora & Vahrson ................................................................................. 31 2.7.3. Métodos Determinísticos ........................................................................................ 33 2.7.4. Métodos estadísticos ............................................................................................... 34 3.

ZONA DE ESTUDIO ................................................................................................... 35

3.1.

Marco geológico regional de la zona de estudio ..................................................... 35

3.1.1. Formaciones geológicas y depósitos. ...................................................................... 37 3.1.2. Fallas geológicas. Estructuras. ................................................................................. 38 3.1.3. Sismicidad ................................................................................................................ 40


6

3.2.

Geomorfología. ........................................................................................................ 42

3.3.

Clima. ....................................................................................................................... 45

3.4.

Red hidrográfica ....................................................................................................... 48

3.5.

Cobertura Vegetal y uso de suelo ............................................................................ 50

3.6.

Topografía ................................................................................................................ 53

4.

MÉTODOLOGÍA ........................................................................................................ 56

4.1.

DEFINICIÓN DE LA METODOLOGÍA .......................................................................... 56

4.2.

DATOS PARA APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA ................................................... 60

4.3.

ANALISIS DE LOS DATOS .......................................................................................... 61

4.3.1. Pendiente ................................................................................................................. 61 4.3.2. Litología.................................................................................................................... 61 4.3.3. Cobertura de suelo .................................................................................................. 62 4.3.4. Precipitaciones ......................................................................................................... 62 4.3.5. Intensidad Sísmica ................................................................................................... 62 4.4.

PONDERACIÓN DE LOS PARAMETROS. .................................................................... 63

5.

RESULTADOS ............................................................................................................ 64

5.1.

Pendientes ............................................................................................................... 66

5.2.

Litología.................................................................................................................... 67

5.3.

Precipitación (isoyetas) ............................................................................................ 68

5.4.

Cobertura de suelo .................................................................................................. 69

5.5.

Intensidad Sismicidad. ............................................................................................. 69

5.6.

Mapa de susceptibilidad .......................................................................................... 71

6.

DISCUSIÓN ............................................................................................................... 73

INDICE DE FIGURAS Figura 1. Partes de un Deslizamiento rotacional

20

Figura 2. Dimensiones de los movimientos

23

Figura 3. Factores que inciden a los movimientos en masa

27

Figura 4. Ubicación de la zona de estudio, izquierda zona ampliada

35

Figura 5. Esquema geomorfológico y geológico de Ecuador, localización de la zona de estudio

36


7

Figura 6. Formaciones geológicas y depósitos de la zona de estudio

38

Figura 7. Sistema de fallas geológicas de la zona de estudio

40

Figura 8. Mapa de intensidad sísmica máxima de Ecuador

41

Figura 9. Mapa de intensidad sísmica registrada el 16 de abril del 2016 en la zona de estudio

42

Figura 10. Morfología de disección de la Cuenca de Guaranda, zona de estudio

43

Figura 11. Geomorfología de la zona de estudio

44

Figura 12. Climas de Ecuador y zona de estudio

46

Figura 13. Temperatura media de Ecuador y zona de estudio

47

Figura 14. Precipitación media anual de Ecuador y zona de estudio

48

Figura 15. Red hídrica, zona de estudio

49

Figura 16. Mapa general de suelos de Ecuador, zona de estudio

52

Figura 17. Curvas de nivel de la zona de estudio

54

Figura 18. Mapa topográfico de la zona de estudio

55

Figura 19. Metodología para la zonificación

58

Figura 20. Esquema general del análisis para la zonificación, generación de mapas

60

Figura 21. Inventario de los fenómenos de remoción en masa en San José de Chimbo

65

Figura 22. Mapa de pendientes de la zona de estudio

66

Figura 23. Formaciones geológicas de zona de estudio y litología

67

Figura 24. Precipitación zona de estudio

68

Figura 25. Cobertura y uso de suelo, zona de estudio

69

Figura 26. Intensidad sísmica. Escala Macrosismica Europea (EMS98)

70

Figura 27. Susceptibilidad a fenómenos de remoción en masa

72

Figura 28. Comparación de la susceptibilidad de acuerdo a la superficie

73

INDICE DE TABLAS Tabla 1. Desastres causados por remoción en masa en la región Andina, con mayor número de víctimas fatales superficie

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Tabla 2. Tipos de movimientos y mecanismos de deslizamiento

18

Tabla 3. Calificativo de la susceptibilidad a movimientos en masa

33

Tabla 4. Posibilidad de FRM causados por sismos

41

Tabla 5. Descripción de los suelos San José de Chimbo

51

Tabla 6. Variables para el análisis de la susceptibilidad

59

Tabla 7. Reclasificación del factor pendiente

60

Tabla 8. Reclasificación del factor litología

61

Tabla 9. Reclasificación del factor cobertura

62

Tabla 10. Reclasificación del factor precipitación

62

Tabla 11. Reclasificación del factor sismicidad

63

Tabla 12. Valores de ponderación

63

Tabla 13. Niveles de susceptibilidad

64

Tabla 14. Superficie de susceptibilidad

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ACRÓNIMOS

CLIRSEN

Centro de Levantamientos Integrados de Recursos Naturales por Sensores Remotos

EMS

Escala Macrosísmica Europea 1998

FRM

Fenómenos de remoción en masa

GAD

Gobierno Autónomo Descentralizado

IGEPN

Instituto Geofísico Escuela Politécnica Nacional

IGM

Instituto Geográfico Militar, Ecuador

INAMHI

Instituto Nacional de Hidrología y Meteorología

INDECI

Instituto Nacional de Defensa Civil, Perú

INEC

Instituto Nacional de Estadísticas y Censos

INIGEMM

Instituto Nacional de Investigación Geológico Minero Metalúrgico

MAGAP

Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca

SENPLADES

Secretaria Nacional de Planificación y desarrollo

SINAGAP

Sistema de Información del Agro, Ganadería, Acuacultura y Pesca

SGR

Secretaria de Gestión de Riesgos


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1. INTRODUCCIÓN Los fenómenos de remoción en masa, son fenómenos geodinámicos, componentes del geo-sistema natural, que en numerosas regiones contribuyen significativamente en la evolución del relieve y del paisaje. Son por tanto procesos geomorfológicos naturales que ocurren en lugares caracterizados por unas condiciones medioambientales específicas. Son muy importantes en el ciclo de erosiónsedimentación, tanto en zonas de montaña (cordilleras, volcanes y cerros) como en el medio litoral y el marino (deltas y talud continental). Los movimientos en masa, son procesos que tienen lugar en la superficie terrestre (lugar de ocupación y desarrollo de las principales actividades humanas) modificando bruscamente sus condiciones, están entre los riesgos de origen geológico más extendidos a nivel mundial. Son uno de los eventos naturales que mayores pérdidas materiales, humanas y económicas ocasionan cada año. (García & Mercedes, 2005). Las condiciones naturales para el desarrollo de procesos de remoción en masa varían considerablemente de un lugar a otro, específicamente en cuanto a topografía, geología, actividad sísmica y volcánica, clima y vegetación; lo mismo ocurre con el grado y la forma de intervención antrópica. San José de Chimbo se encuentra ubicado en la provincia Bolívar a 15 Km al sur de la cabecera cantonal (Guaranda), en la cordillera de los Andes, exactamente se encuentra en la hoya del Chimbo. La localidad de San José de Chimbo se encuentra ubicado en un sistema estructural compuesto por tres cerros (Susanga, Santa María y Loma de Catequilla) y atravesado por un sistema de fallas geológicas (Falla Rio Chimbo, Yanayacu, Santa María), en esta localidad se han presentado fenómenos de remoción en masa y afectaciones considerables. El presente estudio tiene como objetivo general identificar las zonas vulnerables ante la amenaza a fenómenos de remoción en masa en la localidad de San José de Chimbo, a partir de un índice de susceptibilidad. Busca además contribuir desde


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una perspectiva geográfica al conocimiento y comportamiento espacial de estos fenómenos, para ello se realiza un análisis de los factores que intervienen en la ocurrencia de estos fenómenos.

1.1. ANTECEDENTES Los fenómenos de remoción en masa constituyen un riesgo geológico de origen natural o inducido que debe tenerse en cuenta en la planificación del territorio sobre todo en zonas montañosas. Son procesos comunes en la zona andina relacionados con la geodinámica externa de la corteza terrestre, suponen un considerable riesgo tanto para las zonas urbanas como para el medio ambiente. El 23 de marzo de 1993 en la provincia del Azuay en el sector de la Josefina, ocurrió movimiento en masa de dimensiones considerables, más de 20 millones de metros cúbicos de material removido sepulto un poblado llamado la Josefina; formó una represa de 191 millones de metros cúbicos de agua en el rio Paute. Este gran deslizamiento también afecto a las vías de comunicación, zonas agrícolas y obras de infraestructura social. La presencia de fallas geológicas, sobrecarga de humedad por fuertes precipitaciones y debilitamiento de la base por acciones mineras pudieron haber desencadenado el gran deslizamiento (Jijon, Noroña, Calle, & Gambarroti, 1993). En diciembre 2014, en la provincia de Chimborazo, 27 comunidades quedaron aisladas en el sector de Batinac producto de un gran deslizamiento que está activo y perjudica a cerca de 9000 personas que habitan en el sector de Achupallas. Este deslizamiento no solo destruyó la comunidad, también bloqueo la vía de ingreso a esa parroquia. Entre los factores intervinientes para que este fenómeno se produzca esta la presencia de filtraciones de agua y un sinnúmero de fallas geológicas que atraviesan por el lugar (Márquez, 2017). En la localidad de San José de Chimbo han ocurrido eventos históricos que han afectado seriamente sus alrededores. El cerro Susanga, siendo la mayor elevación de localidad de San José de Chimbo, ha experimentado diversos procesos


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geológicos que han modificado trascendentalmente su morfología a lo largo de su historia, como grandes movimientos en masa y otros procesos menores que aunque no han alterado su morfología constituyen una amenaza sobre los actuales asentamientos humanos e infraestructuras (Acosta, y otros, 2013). Eventos como los acaecidos en los años 1674 y 1775, en la que se produjeron grandes movimientos de tierra en especial del cerro Susanga, destruyendo gran parte de la localidad, pueblos aledaños y represando parte del rio Chimbo. Recientemente se han producido eventos que ha afectado a esta localidad como los ocurridos en el año 2011 afectando directamente a uno de los barrios de la localidad ubicado en la loma de Catequilla, además afectaciones a obras civiles y zonas agrícolas. Durante este proceso se evacuó a un número considerable de habitantes a una zona más segura, de igual manera se pudo evidenciar estos fenómenos durante el sismo ocurrido en abril el 2016. Este tema es de relevancia para la localidad de San José de Chimbo, ya que estos eventos de remoción en masa se han convertido en una amenaza, especialmente durante la época invernal donde son más frecuentes.

1.2. OBJETIVOS Y PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN 1.2.1. Objetivo General Identificar las zonas vulnerables ante la amenaza por fenómenos de remoción en masa en la localidad de San José de Chimbo (Ecuador).

1.2.2. Objetivos específicos Geolocalizar los fenómenos de remoción en masa que han afectado a la localidad de San José de Chimbo (Ecuador) ocurridos en el pasado.

Determinar los factores que intervienen y la probabilidad de ocurrencia de los fenómenos de remoción en masa en la localidad de San José de Chimbo.


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Delimitar las zonas vulnerables los fenómenos de remoción en masa que afectan a la localidad de San José de Chimbo.

1.2.3. Preguntas de investigación -

¿Qué eventos de remoción en masa han afectado a la localidad?

-

¿Qué factores intervienen en la ocurrencia de los fenómenos de remoción en masa en la localidad de San José de Chimbo?

-

¿Cuáles son las zonas vulnerables que se han visto afectadas por este tipo de fenómenos?

1.3. HIPÓTESIS Es posible zonificar las zonas vulnerables ante la amenaza a fenómenos de remoción en masa en la localidad de San José de Chimbo (Ecuador) mediante la aplicación de los Sistemas de Información Geográfica.

1.4. JUSTIFICACIÓN La identificación y zonificación de las amenazas forman parte de las primeras y más importantes labores en el contexto de la prevención y mitigación en la gestión de riesgos. Actualmente hay diversas técnicas propuestas para ello, la tarea más difícil está en seleccionar la técnica que permita obtener los resultados más precisos teniendo en cuenta la información del lugar, la escala del trabajo, la extensión del área de estudio y los recursos disponibles. La investigación se lo realiza ante la falta de estudios y propuestas que permitan identificar y zonificar los lugares que se ven amenazados por fenómenos de remoción en masa en el área de estudio. La ocurrencia de los fenómenos de remoción en masa y la peligrosidad que estos representan, hace que se proceda a realizar la zonificación de estos fenómenos en la localidad de San José de Chimbo, tomando en consideración cuales son los factores que condicionan y desencadenan a que se produzcan y su afectación.


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Además, con esta investigación, se pretende aportar a la municipalidad la zonificación de fenómenos de remoción en masa, lo que permitirá tomar decisiones para una buena planificación en la expansión de la zona urbana,

1.5. ALCANCES Con esta investigación se pretende aportar información a los gobiernos locales que permita identificar aquellas zonas amenazadas por movimientos en masa, permitiendo de esta manera la toma de decisiones en los planes de ordenamiento territorial enfocándose en la gestión de riesgos por amenazas naturales. Durante el proceso de esta investigación se procedió a la identificación de aquellas zonas susceptibles a movimientos en masa en la localidad de San José de Chimbo. Por medio del análisis, procesamiento de información de campo y ponderación de aquellos factores que intervienen en la ocurrencia de fenómenos de remoción en masa mediante la aplicación de los sistemas de información geográfica, se tuvo como resultado los respetivos mapas para la zonificación del área de estudio Para el proceso de esta investigación se procedió a tomar información de los siguientes organismos: Instituto geográfico Militar (IGM), Secretaria Nacional de Planificación y Desarrollo (SENPLADES), Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMHI), GAD_Municipal del Cantón Chimbo a escala 1:50.000.

En la primera fase de la investigación un inconveniente fue la recopilación de datos acerca de los fenómenos de remoción en masa ocurridos en la zona, debido a que el municipio de la localidad no cuenta con una base de datos de los eventos que vienen ocurriendo año tras año.


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2. REVISIÓN DE LITERATURA 2.1. LOS FENÓMENOS DE REMOCIÓN EN MASA Los fenómenos de remoción en masa son acontecimientos producto de las condiciones geológicas, hidrológicas y geomorfológicas y la modificación de éstas por procesos geodinámicos, vegetación, uso de la tierra y actividades antrópicas, así como la frecuencia e intensidad de las precipitaciones y la intensidad sismicidad. Los fenómenos de remoción en masa, son procesos geológicos destructivos que afectan a los humanos, causando miles de muertes y daños en las propiedades. Además, estos fenómenos producen cambios en la morfología del terreno, diversos daños ambientales, daños en obras de infraestructura, destrucción de viviendas, puentes, bloqueo de ríos. Se estima que el volumen total de daños producidos por deslizamientos, es superior al de los terremotos y las inundaciones. Sin embargo, un gran porcentaje de las pérdidas por movimientos en masa son evitables si el problema se identifica con anterioridad y se implementan las medidas de prevención o control (Suarez, 2009). Hartlen y Viberg (1988), manifiestan, una evaluación completa de peligrosidad por movimientos de ladera, incluidos los deslizamientos, debería dar respuesta al menos a las siguientes cuestiones: 1. ¿Dónde ocurrirán los movimientos? 2. ¿Cuál será su volumen y qué distancia recorrerán? 3. ¿Qué clase de movimiento tendrá lugar? 4. ¿Cómo de rápido se moverán? 5. ¿Cuándo ocurrirán? Sin embargo, en este estudio sólo se responde a la primera mediante un análisis de susceptibilidad. La susceptibilidad frente a los movimientos de remoción en masa puede definirse como la tendencia o propensión de una zona a verse afectada por este tipo de procesos en el futuro (Brabb, 1984). Los procedimientos para la estimación de la susceptibilidad a escala media-regional son de tres tipos (Baeza & Corominas, 2001): (1) basados en el análisis geomorfológico, (2) técnicas de tratamiento de datos, se aplican con frecuencia en análisis regionales, estos


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análisis puede basarse en técnicas fotointerpretación o análisis directo en campo y (3) aproximaciones determinísticas, se suele utilizar en estudios de detalle, en los que se calcula el factor de seguridad de las laderas mediante análisis de estabilidad. Las aproximaciones determinísticas son, a pesar de sus limitaciones, probablemente el mejor tipo de procedimiento para determinados tipos de movimientos de ladera ya que tienen en cuenta los principios físicos que rigen la estabilidad de las laderas. Sin embargo, la gran cantidad de datos que requieren y lo gravoso que resulta su obtención hace que sólo sean utilizados en laderas individuales o pequeñas áreas (Acosta, 2006).

2.2. EVENTOS DE REMOCIÓN EN MASA A NIVEL MUNDIAL. Los movimientos en masa se caracterizan por su capacidad de generar pérdidas de vidas humanas e infraestructura (Mendoza & Aristizabal, 2017), afectando también a la economía en los territorios en los cuales se producen, a nivel mundial. Específicamente en la región andina, en la zona noroeste es una de las más propensas a los riesgos por remoción en masa, así Colombia y Perú, son los países en los cuales se ha registrado el mayor número de víctimas fatales (Mergili, Marchant, & Mloreiras, 2015), tal como se detalla en la tabla 1. Tabla 1. Desastres causados por remoción en masa en la región Andina, con mayor número de víctimas fatales. Agente Número de Año País Evento desencadenador víctimas fatales Vargas: deslizamientos y flujo de 1999 Venezuela Precipitaciones 30.000 detritos. 1985 Colombia Nevado del Ruiz: lahar (Armero). Erupción volcánica 21.800 Huascarán avalancha de roca, 1970 Perú Terremoto 6.000 flujo de detritos (Yungay). Falla de represa 1941 Perú Huaraz: flujo de detritos 5.000 natural Páez: deslizamiento y flujo de 1994 Colombia Terremoto 1.100 detritos Huascarán: avalancha de roca, 1962 Perú Desconocido 650 flujo de detritos (Ranrahirca) 1987 Colombia Villatina: deslizamiento (Medellin) Fugas de canal 640 Chungar: deslizamiento y ola de 1971 Perú Desconocidos 600 inundaciones Fuente: EM-DAT 2011, Evans et ál 2009, Avila et ál, citado en: (Mergili, Marchant, & Mloreiras, 2015).


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Eventos hidromorfodinámicos afectaron seriamente a la población y a la infraestructura de la cuenca del rio Cumuri Grande, Estado Vargas-Venezuela, en los años 1999 y 2005; planteando una investigación para el diseño de un modelo de la amenaza por deslizamientos (Mujica & Pacheco, 2013), aplicado a esta cuenca, para la zonificación de las áreas susceptibles a movimientos en masa y de esta manera proteger a la población. En México una de las zonas más afectadas por eventos de remoción es masa es la Sierra Nevada de Puebla. A partir de un análisis por percepción remota fueron identificados 741 procesos de esta naturaleza (Alcantara & Murillo, 2008). Registrando en el año de 1999 un proceso muy significativo de remoción en masa en Puebla, como respuesta a esta problemática se ha elaborado un inventario nacional que contiene: la dinámica de la superficie terrestre y las modificaciones derivadas por las modificaciones antrópicas, por lo cual consta en este inventario las características del desastre, información de número de víctimas, número de heridos, población afectada, casas destruidas y dañadas, número de personas evacuadas, reubicación, perdidas en agricultura, ganadería entre otros. En el Ecuador los movimientos de remoción en masa como el ocurrido en la localidad de Guasuntos (2000), al sur de la provincia de Chimborazo, el volumen de la masa desplazada se estimó en 1`800.000 m3, causando la pérdida de vidas humanas, destrucción de viviendas, daños en un tramo de la vía panamericana sur, red eléctrica, represamiento del rio Zula que afectó a la población de La Moya. Entre los factores que condicionaron la ocurrencia del deslizamiento fueron la fuerte pendiente del terreno, tipo de materiales, procesos erosivos en la ladera, filtraciones de agua debido a las fuertes precipitaciones y la intervención antrópica en zonas sin vegetación. Actualmente el riesgo en las poblaciones aledañas continua por la eventual reactivación del pie del deslizamiento (Lima & Salomón, 2007).

2.3. MOVIMIENTOS EN MASA. Los fenómenos de remoción en masa se presentan sobre la superficie terrestre a diferentes escalas, lugares, condiciones geológicas, geomorfológicas, climáticas e inclusive sociales. Estos fenómenos constituyen una amenaza importante ya que,


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en combinación con la vulnerabilidad de las poblaciones expuestas, determinan el riesgo. A lo largo de la historia han causado un considerable número de desastres en diversas partes del mundo. Una adecuada evaluación de dichas amenazas requiere en su fase inicial, de la identificación y clasificación tipológica de los movimientos en su contexto espacio-temporal; esto comúnmente se realiza mediante la elaboración de diferentes tipos de mapas y de la construcción de un inventario (Alcantara & Murillo, 2008).

2.3.1. CLASIFICACIÓN DE LOS DESLIZAMIENTOS. La clasificación de los movimientos en masa usada para este estudio se apoya en las publicaciones de Varnes (Varnes, 1978), este sistema de clasificación se basa en dos términos; el primero describe el tipo de material movido, y el segundo describe el mecanismo del movimiento (Novotný, 1978), estos se detallan en la tabla 2.


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Tabla 2. Tipos de movimientos y mecanismos de deslizamiento. MOVIMIENTOS DE LADERA MECANISMO

DIVISION

Desprendimientos, Caídas

Rocas (suelos, detritos)

Rocas (bloques) Vuelcos

Flexural de roca o del macizo rocoso

Rotacionales

Deslizamientos

Traslacionales

En cuña

Desplazamientos Laterales

Lentos Por licuefacción

Flujos

Detritos Lodo

Lentos Reptación Extremadamente lentos Fuente: (Varnes, 1978)

GRAFICO


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Desprendimientos, Caídas Corresponde a movimientos abruptos de suelos y fragmentos aislados de rocas que se originan en pendientes muy fuertes y acantilados, por lo que el movimiento es prácticamente en caída libre, rodando y rebotando; estos incluye: Desprendimientos, caída de suelos, producto de la erosión o de bloques rocosos, por lo general atendiendo a discontinuidades estructurales (grietas, planos de estratificación o fracturamiento) proclives a la inestabilidad. Vuelcos o volteos, caída de bloques rocosos comúnmente con giro hacia adelante, favorecido por la presencia de discontinuidades estructurales (grietas de tensión, formaciones columnares, o diaclasas), tienden a producirse en zonas casi verticales (Mendoza & Domínguez, 2014). Deslizamientos Los deslizamientos (Landslides), son movimientos de masas de suelo o roca hacia abajo, moviéndose relativamente respecto al sustrato, sobre una o varias superficies de falla; generalmente se la masa se desplaza en conjunto, comportándose como una unidad en su recorrido; estos movimientos pueden ser variables o rápidos y alcanzar grandes volúmenes (hasta varios millones de metros cúbicos). En ocasiones, cuando el material deslizado no alcanza el equilibrio al pie de la ladera (por su pérdida de resistencia, contenido en agua o por la pendiente existente), puede seguir en movimiento por varios metros y alcanzar velocidades muy elevadas, dando lugar a un flujo; los deslizamientos también pueden ocasionar avalanchas rocosas (González de Vallejo, Ferrer, Ortuño, & Oteo, 2006). En la figura 1 se hace referencia un movimiento en masa (deslizamiento rotacional), en el que se muestra las partes principales de este (Suarez, 2009).


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Figura 1. Partes de un Deslizamiento rotacional Fuente: Suarez 2009.

Cabeza. Parte superior de la masa de material que se mueve. La cabeza del deslizamiento no corresponde necesariamente a la cabeza del talud. Arriba de la cabeza está la corona. Cima. El punto más alto de la cabeza, en el contacto entre el material perturbado y el escarpe principal. Corona. El material que se encuentra en el sitio, (prácticamente inalterado), adyacente a la parte más alta del escarpe principal, por encima de la cabeza. Escarpe principal. Superficie muy inclinada a lo largo de la periferia posterior del área en movimiento, causado por el desplazamiento del material. La continuación de la superficie del escarpe dentro del material conforma la superficie de la falla. Escarpe secundario. Superficie muy inclinada producida por el desplazamiento diferencial dentro de la masa que se mueve. En un deslizamiento pueden formarse varios escarpes secundarios. Superficie de falla. Área por debajo del movimiento y que delimita el volumen del material desplazado. El suelo por debajo de la superficie de la falla no se mueve, mientras que el que se encuentra por encima de ésta, se desplaza. En algunos movimientos no hay superficie de falla. Pie de la superficie de falla. La línea de interceptación (algunas veces tapada) entre la parte inferior de la superficie de rotura y la superficie original del terreno.


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Base. El área cubierta por el material perturbado abajo del pie de la superficie de falla. Punta o uña. El punto de la base que se encuentra a más distancia de la cima. Cuerpo principal del deslizamiento. El material desplazado que se encuentra por encima de la superficie de falla. Se pueden presentar varios cuerpos en movimiento. Superficie original del terreno. La superficie que existía antes de que se presentara el movimiento. Costado o flanco. Un lado (perfil lateral) del movimiento. Se debe diferenciar el flanco derecho y el izquierdo. Derecha e izquierda. Para describir un deslizamiento se recomienda utilizar la orientación geográfica (Norte, Sur, Este, Oeste); pero si se emplean las palabras derecha e izquierda, deben referirse al deslizamiento observado desde la corona hacia el pie. Los deslizamientos de dividen a su vez en: rotacionales y traslacionales. Deslizamientos Rotacionales. Este tipo de movimiento se da con frecuencia en suelos cohesivos (homogéneos), la rotura superficial o profunda tiene lugar a favor de superficies curvas o en forma de cuchara, una vez iniciada la inestabilidad, la masa empieza a rotar, pudiendo dividirse en varios bloques que deslizan entre si y dan lugar a escalones con la superficie basculada hacia la ladera y a grietas de tracción estriadas, las dimensiones pueden variar a lo largo de varios metros, tanto en longitud como en anchura, y pueden ser superficiales o profundas, la parte inferior de la masa deslizada se acumula al pie de la ladera formando un depósito tipo lóbulo con grietas de tracción transversales, dependiendo del tipo de suelos y del contenido de agua, se pueden generar flujos (González de Vallejo, Ferrer, Ortuño, & Oteo, 2006). Deslizamientos Traslacionales. Con frecuencia, este tipo de movimientos se desarrollan en macizos rocosos con discontinuidades bien marcadas, suelen fallar a lo largo de discontinuidades geológicas tales como fallas, grietas de tracción, superficies de los lechos o el contacto entre la roca y el


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suelo. La masa de terreno se desplaza hacia afuera y abajo a lo largo de una superficie relativamente plana con poco movimiento de rotación o inclinación hacia atrás, comúnmente el movimiento de la masa deslizada hace que esta quede sobre la superficie original del terreno. Inicialmente estos movimientos son lentos, pudiendo alcanzar velocidades moderadas a extremadamente rápidas, en sí, son más rápidos que los de rotación (Higland & Bobrowsky, 2008). Deslizamientos en cuña. La rotura en cuña es un tipo de deslizamiento traslacional que está controlado por dos o más discontinuidades (estratificación, esquistosidad, diaclasas, fallas, etc). Este tipo de deslizamientos generalmente se dan en macizos rocosos resistentes, con discontinuidades bien marcadas (Ramírez & Alejano, 2004). Desplazamientos Laterales Corresponden a movimientos de extensión lateral acompañados por fracturamiento cortante o tensional, (extensión lateral o lateral spreading). Hace referencia al movimiento de bloques rocosos o masas de suelo muy coherente y cementado sobre un material blando y deformable, los bloques se desplazan muy lentamente a favor de pendientes muy bajas, movimientos son debidos a la pérdida de resistencia del material subyacente, que fluye o se deforma bajo el peso de los bloques rígidos; los desplazamientos laterales, también pueden ser provocados por licuefacción del material infrayacente, o por procesos de extrusión lateral de arcillas blandas y húmedas, bajo el peso de las masas superiores, se dan en laderas suaves, y pueden ser muy extensos. Las capas superiores se fragmentan generándose grietas, desplazamientos diferenciales, vuelcos, presentando las zonas afectadas un aspecto caótico (González de Vallejo, Ferrer, Ortuño, & Oteo, 2006). Flujos Son movimientos pendientes abajo de una ladera de masas de suelos, fragmentos de rocas con abundante la presencia de agua, en donde sus partículas, granos o fragmentos tienen movimientos relativos dentro de la masa que se mueve o desliza sobre una superficie de falla. Pueden ser de muy lentos a muy rápidos, así como


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secos o húmedos; estos flujos pueden ser de lodo, de tierra, avalancha de detritos, creep o flujo muy lento, coladas de derrubios o debris flow y flujos de lahares. Los flujos pueden darse en laderas con pendientes menores 10 grados (Mendoza & Domínguez, 2014). Reptación También conocido como creep, consiste en movimientos del suelo subsuperficial que van desde muy lentos a extremadamente lentos sin una superficie definida de falla, la profundidad del movimiento puede variar desde pocos centímetros hasta varios metros, el desplazamiento horizontal es de unos pocos centímetros al año y afecta a grandes áreas de terreno, pueden estar relacionados a procesos de meteorización. Este tipo de movimiento se hace evidente en la inclinación de los postes, árboles, construcciones con agrietamientos y fisuras (Suarez, 2009). 2.3.2. DIMENSIONES DE LOS MOVIMIENTOS Suarez 2009, considera que para definir las dimensiones de un movimiento se debe utilizar la terminología recomendada por la International Association For Enginering Geology and the Environment (IAEG), tal como se expone en la figura 2.

Figura 2. Dimensiones de los movimientos Fuente: Suarez, 2009.

Ancho de la masa desplazada Wd. Ancho máximo de la masa desplazada, perpendicular a la longitud Ld.


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Ancho de la superficie de falla Wr. Ancho mĂĄximo entre los flancos del deslizamiento perpendicular a la longitud Lr. Longitud de la masa deslizada Ld. Distancia mĂ­nima entre la punta y la cabeza. Longitud de la superficie de falla Lr. Distancia mĂ­nima desde el pie de la superficie de falla y la corona. Profundidad de la masa desplazada Dd. MĂĄxima profundidad de la masa movida perpendicular al plano conformado por Wd y Ld. Profundidad de la superficie de falla Dr. MĂĄxima profundidad de la superficie de falla con respecto a la superficie original del terreno, medida perpendicularmente al plano conformado por Wr y Lr. Longitud total L. Distancia mĂ­nima desde la punta a la corona del deslizamiento. Longitud de la lĂ­nea central Lc. Distancia que hay desde la punta (o uĂąa) hasta la corona del deslizamiento, a lo largo de los puntos ubicados sobre la superficie original y equidistantes de los bordes laterales o flancos. Igualmente, se deben medir alturas del nivel freĂĄtico, alturas de los escarpes, radios de rotaciĂłn del movimiento, pendientes de la superficie antes y despuĂŠs de la falla.

2.3.3. VOLUMEN DE UN DESLIZAMIENTO El volumen de un deslizamiento de acuerdo a Suarez 2009, se mide en metros cĂşbicos despuĂŠs de la falla. El volumen aproximado de un desplazamiento de rotaciĂłn puede calcularse utilizando la expresiĂłn: 1 đ?‘‰đ?‘œđ?‘™đ?‘‘đ?‘’đ?‘ = ( đ?œ‹đ??ˇđ?‘&#x; đ?‘Šđ?‘&#x; đ?‘Ľđ??żđ?‘&#x; ) đ??šđ?‘’đ?‘Ľ 2 Donde Fex: Factor de expansiĂłn del suelo al ser perturbado. El volumen de material medido antes del deslizamiento, generalmente aumenta con el movimiento debido a que el material se dilata. El tĂŠrmino “Factor de expansiĂłnâ€? puede ser utilizado para describir este aumento en volumen, como un porcentaje del volumen antes del movimiento.


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Este factor es comúnmente de 1.25 a 1.30. En algunas ocasiones, como en el caso de la roca el factor de expansión puede ser hasta de un 70% (F expansión = 1.7). “El volumen del deslizamiento es importante para determinar la amenaza y el riesgo en los flujos y avalanchas. De acuerdo con el volumen y la concentración de sedimentos se puede determinar la velocidad del flujo” (Suarez, 2009, pág. 6).


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2.4. FACTORES QUE INCIDEN A LOS MOVIMIENTOS EN MASA Los movimientos en masa, están íntimamente ligados al ciclo geológico. La epirogénesis, meteorización, erosión, son procesos de ladera de larga duración que preparan las condiciones para que se desencadenen los movimientos en masa (Gutiérrez, 2008). Además de la clasificación de los movimientos en masa, debe considerarse también aquellos factores condicionantes y desencadenantes de los movimientos (Ayala & Olcina, 2002). Los factores condicionantes o factores pasivos, estos factores, están construidos por las propiedades intrínsecas del propio terreno (litología, estratigrafía, resistencia al corte, grado de meteorización), las características morfológicas y geométricas de la ladera (topografía, pendiente), condiciones hidrogeológicas (humedad del terreno, nivel freático) y otros factores como estructuras geológicas, discontinuidades, fallas, diaclasamientos y estados de tensión-deformación. Los factores desencadenantes activos o de disparo, estos factores están relacionados con las precipitaciones (que afectan el nivel freático y provocan erosión) tanto prolongadas como intensas, movimientos sísmicos, actividad antrópica (excavaciones, represas, sobrecarga de edificaciones, construcción de carreteras, rellenos de laderas, filtraciones en áreas urbanas) y ocasionalmente el vulcanismo (deslizamientos, lahares o avalancha de detritos, estos relacionados con actividad volcánica) (Barrantes, Barrantes, & Nuñez, 2011).

La figura 3, hace énfasis de estos factores.


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FACTORES CONDICIONANTES

LITOLOGÍA

HIDROGEOLOGÍA

ESTRUCTURA

RELIEVE

CLIMA

Variación lenta

MOVIMIENTOS EN MASA

Variación rápida EXCAVACIÓN

SOBRECARGA

TERREMOTO

CLIMA

DEFORESTACIÓN

DESHIELO

(antrópica o natural)

LLUVIA

INUNDACIÓN (embalses)

FACTORES DESENCADENANTES Figura 3. Factores que inciden a los movimientos en masa. Fuente: (Ayala & Olcina, 2002)

Del acuerdo al grafico mencionado existen una variedad de factores condicionantes que inciden en los procesos de remoción en masa que son relativos a la propia naturaleza o características de la laderas, esos factores pueden ser: litológicos, geológicos, hidrogeológicos, geomorfológicos, clima, estos factores son de variación lenta. Los factores desencadenantes, son aquellos que disparan o detonan los movimientos en masa. Una causa desencadenante pequeña puede ser suficiente para provocar la inestabilidad, esos factores pueden ser: sobrecarga, lluvia, deforestaciones, excavaciones, deshielo. De acuerdo al contexto en el que se realice el análisis de movimientos en masa, un mismo factor puede actuar como factor condicionante o desencadenante (Muñoz, Cruz, Bonilla, Guillermo, & Castellón, 2005).

2.5. SUSCEPTIBILIDAD A LOS FENÓMENOS DE REMOCIÓN EN MASA El análisis y evaluación de la susceptibilidad por fenómenos de remoción en masa, permite por medio de la zonificación de la susceptibilidad, determinar donde se


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pueden generar nuevos movimientos en masa (Eras, 2014). La susceptibilidad hace referencia a la mayor o menor predisposición a que un evento suceda u ocurra sobre un determinado ámbito geográfico y las condiciones locales del terreno, esto depende de los factores condicionantes y desencadenantes del fenómeno y su respectivo ámbito geográfico (Aricochea, 2016). El mapa de susceptibilidad clasifica la estabilidad relativa de un área, en categorías que van de estable a inestable, muestra donde pueden darse las condiciones para que puedan ocurrir movimientos en masa. La probabilidad de ocurrencia de un factor detonante como una lluvia o un sismo no se considera en un análisis de susceptibilidad (Suarez, 2009).

2.6. ANALISIS DE LA SUSCEPTIBILIDAD A MOVIMIENTOS EN MASA Los mapas de movimientos de masa, tienen por finalidad de asegurar el correcto uso del territorio, prevenir los riesgos y como base para los estudios de detalle para la urbanización y obras de ingeniería. Las representaciones cartográficas pueden incluir: Localización de los procesos y zonas afectadas, representación de las factores que condicionan los movimientos, representación de zonas susceptibles y zonificación de la peligrosidad (González de Vallejo, Ferrer, Ortuño, & Oteo, 2006). La susceptibilidad de movimientos de masa se puede evaluar de dos formas diferentes: (1), sistema de la experiencia, se utiliza la observación directa de la mayor cantidad de fenómenos de remoción en masa ocurridos en la zona de estudio, se evalúa la relación entre los deslizamientos y la geomorfología del terreno y (2), sistema teórico, se mapea el mayor número de factores que se considera que puedan afectar la ocurrencia de deslizamientos y luego se procede al análisis de la posible contribución de cada uno de los factores (Suarez, 2009). En el Manual de Estimación del Riesgo ante Movimientos en Masa en Laderas, Cuaderno técnico N° 3, publicado por el Instituto Nacional de Defensa Civil, Perú (INDECI, 2011), determinan que, existen tres principios que orientan la evaluación del peligro por movimientos en masa (Bisbal, Masana, & Rojas, 2011).


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Primero. Los movimientos en masa en laderas, probablemente ocurrirán bajo las mismas condiciones geomorfológicas y geológicas, en que se han producido en el pasado y se están produciendo en la actualidad. Segundo. Las condiciones y procesos subyacentes que causan los deslizamientos pueden ser comprendidos luego de los análisis de los factores de susceptibilidad. Tercero. Se puede determinar el valor relativo de las condiciones y procesos que contribuyen a la ocurrencia de los movimientos en masa, asignándole a cada condición un orden que refleje su contribución en la ocurrencia de movimientos en masa. A fin de interpretar la probabilidad de futuros movimientos en masa, se requiere comprender las condiciones y procesos que controlan los movimientos en masa, se puede lograr analizando y cartografiando anteriores movimientos en masa en la zona de estudio (DeGraff, Earl, & Alien, 1993). Además, hace énfasis a tres factores físicos que se deben tomar en cuenta y que son el mínimo de componentes necesarios para evaluar el peligro de movimientos en masa, estos factores son: Anteriores movimientos en masa de la zona. A fin de interpretar la probabilidad de futuros movimientos en masa se requiere comprender las condiciones y procesos que controlaron los movimientos anteriores en la zona de estudio. Esto se puede lograr examinando y cartografiando los movimientos de masa pasados, se estudian rasgos generales llevando un inventario de su topología y distribución espacial. La calidad de las pendientes. Generalmente las pendientes más pronunciadas tienen mayor probabilidad de deslizamientos, sin descartar que ocurran deslizamientos en pendientes suaves. Las pendientes pronunciadas son menos proclives a acumular una gruesa capa de material en superficie, la cual estaría sujeta a ciertos tipos de movimientos. El tipo de roca. La roca firme tiene influencia sobre la ocurrencia de movimientos en masa de varias maneras. Una roca débil, probablemente ha


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de fallar más que roca fuerte. La resistencia de una masa rocosa depende del tipo de roca y de la presencia y naturaleza de discontinuidades tales como uniones u otras fracturas. A más discontinuidades en la roca firme, mayor será la probabilidad de inestabilidad de la roca. El tipo de roca puede ejercer control sobre movimientos en masa por su influencia sobre la resistencia del material de superficie en el área. El factor hidrológico, juega un rol importante, ya que las aguas subterráneas y superficiales frecuentemente intervienen en la ocurrencia de los movimientos en masa. La información sobre la capa freática y sus fluctuaciones raramente se encuentran disponibles, por lo que se pueden usar medidas indirectas que pueden ser cartografiadas para mostrar la influencia de la hidrología en la zona de estudio, tal como la vegetación, la orientación de las pendientes, o zonas de precipitación (DeGraff, Earl, & Alien, 1993).

2.7. MÉTODOS PARA EL ANÁLISIS DE LA AMENAZA POR MOVIMIENTOS EN MASA Los métodos de análisis a susceptibilidad por fenómenos de remoción en masa se basan

en

planteamiento

físico

matemático

donde

intervienen

fuerzas

estabilizadoras y desestabilizadoras que actúan sobre el terreno y determinan su comportamiento y condiciones de estabilidad. Para determinar la susceptibilidad se pueden aplicar los siguientes métodos (González de Vallejo, Ferrer, Ortuño, & Oteo, 2006).

2.7.1. Métodos Heurísticos Los métodos heurísticos se basan en el estudio conceptual de los procesos de ocurrencia de los fenómenos de remoción en masa y requiere del análisis por parte de profesionales con conocimientos y experiencia tanto de la región estudiada como de los procesos (Suarez, 2009). El análisis heurístico es utilizado para generar el inventario de movimientos en masa y para definir las unidades morfodinámicas independientes de análisis


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regional. Las unidades morfodinámicas independientes son definidas como la “unidad del territorio que enmarca la ladera de interés y que presenta un comportamiento independiente de las unidades adyacentes” (Mendoza & Aristizabal, 2017, pág. 181). Es considerado que cualquier proceso morfodinámico que se presente en el exterior no afecta su interior e igualmente, cualquier proceso morfodinámico que se presente en el interior no afecta las unidades adyacentes. Estas unidades son delimitadas por divisorias de agua, drenajes o expresiones geomorfológicas. Los métodos heurísticos están basados en el conocimiento de las causas de inestabilidad en el área de estudio. La ventaja del análisis heurístico destaca en que, permiten una rápida evaluación de las condiciones de estabilidad de un área dada considerando una gran cantidad de factores, característica fundamental para elaborar el inventario de movimientos en masa (Mendoza & Aristizabal, 2017).

2.7.2. Metodología Mora & Vahrson Esta metodología fue desarrollada en Costa Rica por Sergio Mora y WilhelmGuenther Varhson en el año 1991 con el propósito de clasificar la amenaza por deslizamientos en determinada zona o región utilizando indicadores morfo dinámicos del terreno. La información se basa en la interacción de los llamados factores de susceptibilidad (relieve relativo, litología, humedad del suelo) y los factores de disparo (actividad sísmica, precipitación). Los factores de susceptibilidad toman en cuenta no solo las condiciones litológicas, freáticas, humedad, espesor de suelos, así como la rugosidad del terreno. Los factores de disparo de los deslizamientos son: intensidades sísmicas y lluvias intensas. La metodología puede resumirse de la siguiente manera (Mora & Vahrson, 1991):

Se aplica mediante la combinación de parámetros, los cuales 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 y el grado de


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pendiente de la ladera. Con estos parĂĄmetros se determina un grado de susceptibilidad por elementos pasivos. A partir de estas condiciones, factores morfodinĂĄmicos desestabilizan las laderas que presentan cierto grado de susceptibilidad por factores pasivos. En esta metodologĂ­a se utiliza la sismicidad y las lluvias intensas como elementos activos o factores de disparo que perturban el equilibrio de los materiales de la ladera. El grado de susceptibilidad al deslizamiento es el producto de los elementos pasivos y de la acciĂłn de los factores de disparo (ecuaciĂłn 1): đ?‘† = đ?‘ƒ ∗ đ??ˇ (1) Donde: S: grado de susceptibilidad a deslizamientos P: valor producto de la combinaciĂłn de los parĂĄmetros pasivos D: valor del factor de disparo de los parĂĄmetros activos Los elementos pasivos se componen de los siguientes parĂĄmetros (ecuaciĂłn 2): đ?‘ƒ = đ?‘ƒđ?‘™ ∗ đ?‘ƒâ„Ž ∗ đ?‘ƒđ?‘? (2) Donde: Pl: valor del parĂĄmetro de susceptibilidad litolĂłgica Ph: valor del parĂĄmetro de humedad del terreno Pp: valor del parĂĄmetro pendiente El factor de disparo se compone de los siguientes parĂĄmetros (ecuaciĂłn 3): đ??ˇ = đ??ˇđ?‘ + đ??ˇđ?‘™đ?‘™ (3) Donde: Ds: valor del parĂĄmetro de disparo por sismicidad Dll: valor del parĂĄmetro de disparo por lluvia Sustituyendo los parĂĄmetros, la ecuaciĂłn completa se expresa como sigue (ecuaciĂłn 4): đ?‘† = (đ?‘ƒđ?‘™ ∗ đ?‘ƒâ„Ž ∗ đ?‘ƒđ?‘?) ∗ (đ??ˇđ?‘  + đ??ˇđ?‘™đ?‘™ ) (4)


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El resultado de la combinación de todos los factores (acorde con la fórmula 4) no se establece en una escala única de valores del indicador, pues éstos deben ajustarse a las condiciones de cada área estudiada. En este método se divide el rango de valores obtenidos para cada área de estudio en cinco clases de susceptibilidad y asignar los calificativos tal como se muestra en la tabla 3. Tabla 3. Calificativo de la susceptibilidad a movimientos en masa. Calificativo de la Clase Características susceptibilidad Sectores estables, no se requieren medidas correctivas. Se debe considerar la influencia de los sectores aledaños con I Muy baja susceptibilidad de moderada a muy alta. Sectores aptos para usos urbanos de alta densidad y ubicación de edificios indispensables Sectores estables que requieren medidas correctivas menores, solamente en caso de obras de infraestructura de gran envergadura. Se debe considerar la influencia de los sectores II Baja aledaños con susceptibilidad de moderada a muy alta. Sectores aptos para usos urbanos de alta densidad y ubicación de edificios indispensables. Los sectores con rellenos mal compactados son de especial cuidado. No se recomienda la construcción de infraestructura si no se realizan estudios geotécnicos y se mejora la condición del sitio. Las mejoras pueden incluir: movimientos de tierra, estructuras de II Moderada retención, manejo de aguas superficiales y subterráneas, reforestación, entre otros. Los sectores con rellenos mal compactados son de especial cuidado. Recomendable para usos agropecuario. No se recomienda la construcción de infraestructura, para su utilización se deben realizar estudios de estabilidad a detalle y la IV Alta implementación de medidas correctivas que aseguren la estabilidad del sector, en caso contrario, deben mantenerse como áreas de protección. No se recomienda la construcción de infraestructura, se V Muy alta recomienda como áreas de protección. Fuente: (Mora, Vahrson, & Mora, 1992), citado en: Efectividad de la metodología Mora-Vahrson en el caso de los deslizamientos provocados por el Terremoto de Cinchona, Costa Rica. (2011).

2.7.3. Métodos Determinísticos En los métodos determinísticos el grado de amenaza se expresa con el factor de seguridad de la ladera. Se elaboran los modelos de análisis de estabilidad de taludes con base en la información obtenida y se calculan los factores de seguridad para el deslizamiento. Estos modelos requieren información específica sobre la estratificación, estructura, propiedades de resistencia de los materiales y modelos de simulación de niveles freáticos, de acuerdo con los períodos de retorno (Suarez, 2009).


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Los métodos determinísticos se suele utilizar en estudios de detalle, en los que se calcula el factor de seguridad de las laderas mediante análisis de estabilidad (Acosta, 2006).

2.7.4. Métodos estadísticos Los métodos estadísticos generalmente, se refieren al cálculo de la densidad en los deslizamientos, para cada unidad geomorfológicamente homogénea o para determinados rangos de factores determinantes de la estabilidad. La densidad de los deslizamientos se toma típicamente, como el porcentaje del área que es ocupada por éstos. Los modelos estadísticos se basan en la suposición, que un área donde han ocurrido los fenómenos de remoción en masa, posee un ambiente susceptible para la ocurrencia de nuevos deslizamientos de forma similar a los deslizamientos históricos, Entre los métodos de tratamiento de datos, el análisis multivariado es una de las técnicas más sofisticadas para la estimación de la susceptibilidad a movimientos en masa. El análisis estadístico multivariado de factores importantes relacionados con la ocurrencia de deslizamientos, da como resultado, la contribución relativa de cada uno de esos factores a la amenaza total dentro de una unidad definida de área. (Suarez, 2009). El análisis de datos engloba un conjunto de procedimientos diseñados para (1) seleccionar datos, (2) describirlos y (3) extraer conclusiones de ellos. Estos procedimientos, aun siendo utilizados por todas las ciencias empíricas (Medicina, Biología, Geología, Psicología, Sociología, Economía, Antropología, etc.) no pertenece a ninguna de ellas, sino a una rama de las Matemáticas conocida como Estadística. (Amón, 1979, Citado en Acosta. 2009. p 148).


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3. ZONA DE ESTUDIO El cantón Chimbo está ubicado en la Provincia de Bolívar, Ecuador, en un repliegue de la cordillera Occidental de los Andes que corresponde a la hoya del Chimbo compartiendo territorios de la meseta interandina y una pequeña parte del subtrópico. Cuenta con una superficie de 26.452,20 ha. La cabecera cantonal, San José de Chimbo, se encuentra a 15 kilómetros de la ciudad de Guaranda (capital de la provincia Bolívar) a una altura de 2.450 m.s.n.m. Esta localidad se encuentra rodeado por tres estructuras importantes, cerro Susanga, cerro Santa María y loma de Catequilla, a la ves atravesado por las fallas del rio Chimbo, la falla de Cunuyacu y Santa María. La zona de estudio limita al norte con Llacan, al sur con la quebrada El Batan y parte de la quebrada de Yanayacu, al este con el Rio Chimbo y al oeste con la parroquia La Asunción (Figura. 4).

Figura. 4. Ubicación de la zona de estudio, izquierda zona ampliada. Fuente: (INEC, 2017).

3.1.

Marco geológico regional de la zona de estudio

Desde el punto de vista geológico regional, el cerro Susanga se encuentra en la cordillera occidental de los Andes (Figura 5), exactamente en la hoya de Chimbo.


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Esta depresión o valle está limitado al este por la cordillera occidental de los Andes y al oeste por la Cordillera del Chimbo, la bifurcación o ramal occidental de la cordillera occidental de los Andes que se desprende de las faldas del Chimborazo y se extiende de norte a sur (Casa de la Cultura. Núcleo Bolívar). Esta zona se encuentra influenciada por la falla del rio Chimbo, la falla de Yanayacu, la falla Santa María, además está influenciada por sección sur de la falla del rio salinas, estas se pueden apreciar claramente en campo las cuales se describirán más adelante. Este sistemas de fallas pudieron ser las responsables de los eventos sísmicos que provoco el gran deslizamiento del cerro Susanga que sepulto en gran parte el corregimiento en los años 1674 y 1775 y la destrucción de pueblos aledaños, así como el represamiento del rio Chimbo.

Figura 5. Esquema geomorfológico y geológico de Ecuador. Zona de estudio Fuente: (Baldock, 1982).


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3.1.1. Formaciones geológicas y depósitos. Se identifican las siguientes formaciones geológicas y depósitos superficiales basándose en las cartas geológicas Guaranda y San Miguel, edición provisional 1979 (Figura 6). Estas formaciones y depósitos son: Volcánicos Lourdes (PI-PL). Correspondiente al Pleistoceno. Comprende en gran parte la zona de estudio, esta formación se caracteriza por la presencia de dacita porfirítica (dao), brecha (br) roca volcánica con fenocristales de cuarzo (qov) plagioclasa (pov) y feldespato (Zuñiga, Daste, Huacho, & Arguello, 1979). Afloran como una secuencia pobremente expuesta de rocas volcánicas ácidas fuertemente meteorizadas y alteradas hidrotermalmente (Duque, 2000, págs. 44-45). Los Volcánicos Lourdes cubren en su mayoría el cerro Susanga que constituye el punto más alto de esta zona, el cerro Santa María que se encuentra hacia el este del Susanga y gran parte de la Loma de Catequilla hacia el suroeste. Volcánicos Guaranda (PG). Esta formación del pleistoceno, se puede identificar al este de la zona de estudio hacia la rivera del rio Chimbo en una parte y al oeste hacia la quebrada El Batan y parte de la quebrada de Yanayacu, en la cual se puede diferenciar tobas (h) andesiticas (n) de grano fino de color café a amarillo claro que contienen andesitas porfiriticas, las tobas están como un recubrimiento superficial concordante con la superficie topográfica. Formación Macuchi (KM). Domina la geología de gran parte de la Cordillera Occidental; toma su nombre del pequeño pueblo de Macuchi en la ruta La Maná Latacunga. Se localiza en la parte sureste hacia el Rio Chimbo de la zona de estudio. Compuesta por Arenisca volcánica calcárea (avz), arenisca volcánica (av) y volcanoclastita gruesa (vc). La mayor parte de las facies de la Unidad Macuchi son productos de actividad volcánica efusiva submarina, ya sean productos eruptivos o material retrabajado depositado por procesos de flujos de masa. Depósitos coluviales (c). Estos depósitos que corresponden al Holoceno, se localizan al sur de cerro Susanga y sureste de la ciudad de San José de Chimbo, en el valle del Rio Chimbo, aquí, se encuentran depósitos de cantos rodados en una base arenácea con un espesor de 50 metros.


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Intrusivos (g). Afloran al noreste de la zona de estudio hacia el Rio Chimbo en el sector del Tejar. Su composición varía de roca granítica a granodiorita y cuarzo diorita, son de carácter ácido intermedio constituyendo las bases de las estribaciones la cordillera (Zuñiga, Daste, Huacho, & Arguello, 1979).

Figura. 6. Formaciones geológicas y depósitos, zona de estudio. Fuente. (INIGEMM, 2017).

3.1.2. Fallas geológicas. Estructuras. La geología y la presencia de fallas son un factor determinante para que los fenómenos de remoción en masa se produzcan. La zona de estudio se encuentra influenciada por un sistema de fallas geológicas (Figura. 7) las cuales se describen a continuación:


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La falla de Rio Chimbo, de rumbo norte-sur, de tipo inverso, con una longitud aproximada de 98 km, esta falla es evidente hacia el este de la zona de estudio. Límite de las provincias de Bolívar y Chimborazo, importante por su actividad sísmica a cuya actividad se atribuyen diferentes eventos sismo–tectónicos, que afecta de forma directa a las poblaciones de Guaranda, Chimbo, San Miguel y Chillanes. La falla de Yanayacu, con rumbo noroeste-sureste hacia el río Chimbo, con una longitud aproximada de 8.90 Km, de tipo inversa, atraviesa en si la zona de estudio. La falla Santa María, hacia el noroeste de la zona de estudio, corresponde a un movimiento de rumbo, con rumbo este-oeste desde la quebrada de Yanayacu hacia el rio Chimbo, con una longitud aproximada de 2.80 Km, entre el cerro Susanga y Santa María. Además la influencia del sistema de fallas de la sección sur de la falla del Rio Salinas, hacia el noroeste de la zona de estudio. Esta forma una escarpadura muy curvada que sugiere una geometría de falla inversa (empuje) con una longitud promedio de 21.6 Km de noroeste 15° a suroeste 25°, esta se sumerge hacia el oeste (Eguez, Alvarado, & Yepez, 2003). También se puede apreciar en esta zona, en lo que corresponde al cerro Susanga hacia el flanco sureste dos fracturas importantes, en la que se encuentran vestigios de antiguos deslizamientos de gran magnitud.


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Figura. 7. Sistema de fallas geológicas de zona de estudio. Fuente. (Eguez, Alvarado, & Yepez, 2003). Mapa de fallas y pliegues del Ecuador y regiones oceánicas adyacentes (2003). Trabajo de campo. Imagen Google Earth.

3.1.3. Sismicidad De acuerdo al mapa de intensidad sísmica en el Ecuador, el cantón Chimbo y la zona de estudio (Figura 8) toma valores comprendidos entre 7,5 y 9, según la escala macrosismica europea EMS-98 (Singaucho, 2009) .


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Figura 8. Mapa de intensidad sísmica máxima de Ecuador (Modificada de Singaucho, 2009). Derecha: Superposición de las fallas regionales al mapa de intensidad sísmica. Fuente: (Baldock, 1982).

Es evidente que la incidencia de casos de inestabilidad aumenta con la magnitud del sismo, especialmente cuando la magnitud del sismo es de seis o mayor y la fuente de liberación de energía es poco profunda, caso en el cual la posibilidad de fallas por licuación aumenta (Tabla 4). Tabla 4. Posibilidad de FRM causados por sismos. Magnitud del Tipo de FRM sismo Caídos de roca, deslizamientos de roca, caídos de suelo y alteración de 4.0 masas de suelo. 4.5 Deslizamiento de translación, rotación y bloques de suelo. 5.0 Flujos de suelo, esparcimientos laterales, deslizamientos subacuáticos. 6.0 Avalanchas de roca. 6.5 Avalanchas de suelo. Fuente: (Keefer, 1984), citado en (Suarez 2009).

La ocurrencia de los fenómenos de remoción en masa relacionada con un sismo depende de la intensidad del sismo y de otros factores topográficos, geológicos e hidrogeológicos. La mayoría de los grandes FRM están relacionados con eventos sísmicos de gran magnitud en el Cinturón de Fuego del Pacífico y generalmente, son de gran magnitud, presentando foco poco profundo. Entre más cercano sea el sitio al epicentro la posibilidad de activación de deslizamientos, es mayor (Suarez, 2009).


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Esta actividad sísmica puede estar asociada a tres fuentes: (I) actividad volcánica, (II) zona de subducción, y (III) las fallas de Puna-Pallatanga-Riobamba, MilagroGuaranda y la falla del Chimbo. En el sismo ocurrido en abril del 2016 que afecto a parte de la costa ecuatoriana, se registraron intensidades sísmicas de 4 a 5 en la zona andina y lo que corresponde al sector de San José de Chimbo (Figura. 9), según la escala macrosísmica europea EMS-98 (IGEPN, 2016).

Figura 9. Mapa de intensidad sísmica registrada el 16 de abril del 2016 en la zona de estudio. Fuente: (IGEPN, 2016).

3.2.

Geomorfología.

En el libro, Los paisajes naturales del Ecuador, la zona de estudio corresponde hacia el noreste a las Cuencas Extra-andinas (Unidad 128) situadas sobre la


43

vertiente de la cordillera occidental al oeste (Figura 10). Esta disposición es excepcional en toda la cadena andina ecuatoriana, donde las cuencas están siempre ubicadas en posición central, encerradas entre las dos cordilleras meridianas y las altas tierras frías que les son asociadas (Winkel, Zebrowski, & Sourdat, 1997).

Fig. 10. Morfología de disección de la Cuenca de Guaranda, zona de estudio. Fuente: (Winkel, Zebrowski, & Sourdat, 1997).

En sí, corresponde a cuencas deprimidas con relieves colinares moderados sobre relleno volcánico sedimentario y piroclástico de tipo inter-andino (Cuencas de Guaranda y Chillanes) con cobertura piroclástica continua. Suelos con una capa


44

profunda rica en humus (isohúmicos) dentro de un cemento arenoso o areniscoso de color pardo-negruzco. Estos depósitos se encuentran generalmente en posición horizontal. (Figura 11).

Figura. 11. Geomorfología de la zona de estudio. Fuente. Instituto Geográfico Militar. Modelo generado a partir de: ASTGTM2_S02W080, USGS


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3.3.

Clima.

El agua es el factor que más comúnmente es asociada con las fallas de los taludes, debido a que la mayoría de los deslizamientos ocurren después de lluvias fuertes o durante períodos lluviosos; de igual forma el control del agua subterránea es uno de los sistemas más efectivos para la estabilización de los deslizamientos (Suarez, 2009). Las precipitaciones intensas durante horas o días pueden desencadenar movimientos superficiales, (como los que se ha observado en la localidad de san José de Chimbo en la última temporada invernal, en especial en el sector del cerro Susanga) como deslizamiento y flujos de barro o derrubios que afectan a materiales de alteración y a suelos, y desprendimientos de bloques rocosos previamente independizados del macizo, siendo frecuentes también las reactivaciones de antiguos deslizamientos (González de Vallejo, Ferrer, Ortuño, & Oteo, 2006). Determinado por la incidencia de los factores meteorológicos, el clima de la zona depende específicamente de la ubicación geográfica, topografía y cobertura vegetal. De acuerdo al mapa de climas de Ecuador del Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMHI) (Figura 12), esta localidad presenta un clima ecuatorial con un régimen térmico templado-frío (tipo B’2), un índice hídrico subhúmedo (tipo C2), en época seca presenta un gran déficit hídrico (subtipo s2), hacia el este de la localidad, hacia la margen izquierda del río Chimbo la variación estacional de la humedad es nula o pequeña de déficit hídrico (subtipo “r”).


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Figura 12. Climas de Ecuador y zona de estudio. Modificada de INAMHI. Fuente. (INAMHI, 2017).

Tomando como referencia el mapa de temperatura media del Ecuador, en la zona de estudio, la temperatura va desde los 12 a 14 °C hacia las partes altas de la localidad que corresponde al cerro Susanga y Santa María, pudiendo estas temperaturas variar dependiendo de las condiciones climáticas, hacia la margen del rio Chimbo y la quebrada del Batán, las partes bajas de la zona de estudio, la temperatura oscila desde los 14 a 16 °C, igualmente pueden ser variantes de acuerdo a las condiciones climáticas (Figura 13).


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Figura 13. Temperatura media de Ecuador y zona de estudio. Modificadas de INAMHI Fuente. (INAMHI, 2017).

El promedio anual de precipitaciones en la zona de estudio es de 500-750 mm, que corresponde 79.91% de la localidad y de 750-1000 mm correspondiente al 20.09% (Figura 14).


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Figura 14. Precipitación media anual de Ecuador, zona de estudio. Modificadas de INAMHI. Fuente. (INAMHI, 2017).

3.4.

Red hidrográfica

La red hidrográfica de la zona de estudio corresponde a la cuenca del Rio Guayas, el sistema hídrico de la microcuenca Batan-Yanayacu es afluente del Rio Chimbo (GAD_SJCHIMBO, 2007). El sistema de drenaje se clasifica con base en su forma o distribución geométrica, que corresponde al arreglo geométrico de los tributarios primarios secundarios y terciarios que lo constituyen y la textura o densidad que describe el espacio relativo entre los cauces y el número de estos por unidad de superficie, que a la vez nos permite establecer las propiedades de la roca o suelo.


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La red hidrográfica de la zona de estudio (Figura 15) se adapta a las principales estructuras, lo que se considera como control estructural, la cual tiene en cuenta la tendencia en la orientación de los cauces por efecto de los factores geológicos y litológicos responsables de la orientación, lo que da origen a un valle longitudinal que se puede observar hacia el rio Chimbo. De igual manera se puede apreciar el cambio de angularidad en los cauces, lo que es un indicativo de heterogeneidad de materiales, fallas y fracturas (González, 2007).

Figura. 15. Red hídrica, zona de estudio. Fuente. (GAD_SJCHIMBO, 2007). Modelo generado a partir de: ASTGTM2_S02W080, USGS


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3.5.

Cobertura Vegetal y uso de suelo

El tipo de vegetación tanto en el talud como en el área arriba del talud es un parámetro importante para la estabilidad. La vegetación cumple dos funciones importantes: en primer lugar tiende a determinar el contenido de agua en la superficie y además da consistencia por el entramado mecánico de sus raíces. De acuerdo a un estudio realizado por Hudec y Wharton(1993) en Trinidad, el 64.9% de los deslizamientos analizados están relacionados con alteraciones arriba de la corona, de los cuales el 38.3% corresponde a áreas de cultivos y el 35.1% a deforestación. La quema de la vegetación aumenta la inestabilidad de los taludes, especialmente si esto ocurre en áreas de coluviones en los cuales la vegetación ejerce un papel preponderante en la estabilidad, especialmente por la eliminación del refuerzo de las raíces y por la exposición a la erosión acelerada. Los fenómenos de remoción en masa son un problema muy común en las ciudades construidas en zonas de montaña, como resultado de las presiones poblacionales se ha acelerado la susceptibilidad a FRM en zonas urbanas (Suarez, 2009). En la localidad de san José de Chimbo se puede distinguir tres órdenes de suelos que se describen en la tabla 15: Mh1 que abarca en su totalidad el área de estudio, Mm2 que corresponde en parte al Tejar y Rio Chimbo y Id4, al sur este hacia la rivera del rio Chimbo. En la Figura 16 se aprecian los suelos descritos (Mejia, Maldonado, & Miranda, 1986).


Tabla 5. Descripción de los suelos San José de Chimbo.

SUELOS DE LA LOCALIDAD DE SAN JOSÉ DE CHIMBO

TEMPLADO

SECO

Relieves ondulados a colinados de las vertientes y partes bajas norte y centro

Negros a pardo oscuros; con acumulación de arcilla (50 – 100 cm); a veces sobre cangahua a más de 1 metro

Mm2

Sin horizonte argílico; ph ligeramente ácido a neutro

Negros; profundo; arenosos finos con limo o limosos con arena; incremento de arcilla en profundidad

Mh1

Francos o limosos con arena muy fina; profundos; ph ligeramente acido a neutro; saturados en bases; ricos en M,O; negros o pardos (zonas frías o templadas) pardo rojizos (zonas cálidas) buena fertilidad.

FRIO O TEMPLADO

Proyeccione s volcánicas: ceniza reciente suave permeable y/o ceniza reciente sobre materiales diversos y/o recientes.

SIMB

Con horizonte argílico: ph neutro a ligeramente alcalino

Relieves fuertemente ondulados o socavados de las vertientes norte y centro

TEMPLADO A CALIDO

ANDEPTS. Originaos de cenizas volcánicas; apreciable contenido de alofano (arcillas amorfas) o alto material piroclástico vítreo, baja densidad aparente < 0.85 g/cc; alta capacidad de fijación de fosforo.

Proyeccione s volcánicas: ceniza reciente fina y permeable

CARATERISTICAS DE LOS SUELOS

FISIOGRAFIA Y RELIEVE

HUMEDO

ARGIUSTOLL

UDOLLS No permanecen secos ni siquiera 90 días al año o 60 días acumulados

HAPLUDOLLS

GRANGRUP O

USTOLLS. De área subhúmedas o secas, con sequias frecuentes o fuertes

CLIMAS, ZONAS DE HUMEDAD Y TEMPERATURA

HÚMEDO A HÚMEDO SECO

INCEPTISOLES. Suelos minerales con un incipiente desarrollo de horizontes pedogenéticos (uno o más horizontes de alteración o concentración) de superficies geomórficas jóvenes. Representan una etapa subsiguiente de evolución en relación con los entisoles.

MATERIAL DE ORIGEN

EUTRANDEPTS

MOLLISOLES. Suelos minerales con superficie muy oscura de gran espesor y rica en C.O (epipedón mólico) con presencia de algunos horizontes de mayor desarrollo pedogenético, ricos en bases de alta fertilidad

SUBORDEN

ORDEN

CLASIFICACION DEL SUELO

Relieves ondulados a socavados de las vertientes andinas norte y centro; ondulaciones suaves de llanuras aluviales costeras.

Id4

Fuente: Mapa General de los Suelos del Ecuador, Escala 1: 1’000.000, 1986

51


52

Figura 16. Mapa general de suelos de Ecuador, zona de estudio. Fuente. (Mejia, Maldonado, & Miranda, 1986).

El comportamiento de los suelos residuales y las rocas blandas en el caso de los deslizamientos, difiere del de las rocas duras y del de los suelos transportados. La meteorización o la falta de litificación traen como resultado, un material con discontinuidades o superficies de debilidad y con posibilidad de movimiento por desplazamiento, a lo largo de las discontinuidades y/o por rotura al cortante o a tensión a través de la matriz del material (Suarez, 2009). Los árboles y arbustos de raíz profunda le aportan una resistencia cohesiva significativa a los mantos de suelo más superficiales y al mismo tiempo, facilitan el


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drenaje subterráneo, reduciendo en esta forma la probabilidad de deslizamientos poco profundos, pero su efecto no es el mismo en deslizamientos profundos. El tipo de vegetación tanto en el talud como en el área arriba del talud es un parámetro importante para su estabilidad. La vegetación cumple dos funciones principales: en primer lugar tiende a determinar el contenido de agua en la superficie y además da consistencia por el entramado mecánico de sus raíces. Como controlador de infiltraciones tiene efecto directo sobre el régimen de aguas subterráneas y actúa posteriormente como secador del suelo al tomar el agua que requiere para vivir. La deforestación puede afectar la estabilidad de un talud de varias formas: 

Disminuyen las tensiones capilares de la humedad superficial

Se elimina el factor de refuerzo de las raíces

Se facilita la infiltración masiva de agua

La quema de la vegetación aumenta la inestabilidad de los taludes, especialmente si esto ocurre en áreas de coluviones en los cuales la vegetación ejerce un papel preponderante en la estabilidad, especialmente por la eliminación del refuerzo de las raíces y por la exposición a la erosión acelerada (Suárez, 2009).

3.6.

Topografía

A partir de un modelo digital de elevación DEM 30m, se procedió a generar las curvas de nivel de la zona de estudio, reclasificadas a intervalos de 40 metros las primarias, y las secundarias a intervalos de 10 metros. (Figura 17).


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Figura 17. Curvas de nivel de la zona de estudio. Fuente. (GAD_SJCHIMBO). Modelo generado a partir de: ASTGTM2_S02W080, USGS

La cota máxima 2880 m.s.n.m corresponde a la cumbre del cerro Susanga. Tomando en consideración el modelo digital de terreno obtenido, esta zona presenta fuertes pendientes de hasta 74º en las zonas próximas a las divisorias y escarpes, y terrenos llanos (0º) en los fondos de valle, población de San José Chimbo y en el centro de algunas divisorias. La presencia de escarpes (línea de nivel muy cercanas) que cambian de dirección y la presencia de esquemas no simétricos de estas depresiones pueden corresponder a zonas de fenómenos de remoción en masa que han ocurrido o están ocurriendo (Figura 18). Líneas discontinuas o cambios de dirección brusca de vías, líneas de transmisión eléctrica, de canales o cuerpos de agua pueden coincidir con fenómenos activos. En el plano topográfico se pueden identificar, además, los sitios de deslizamiento, canales de flujo o zonas de acumulación (Suárez, 1998).


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Figura 18. Mapa topográfico de la zona de estudio, se puede apreciar algunas depresiones que corresponden a fenómenos de remoción en masa. Fuente. (IGM, 2017), (GAD_SJCHIMBO). (Acosta, y otros, 2013). Modelo generado a partir de: ASTGTM2_S02W080, USGS.

La pendiente topográfica y altura de las laderas son factores que condicionan al proceso de fenómenos de remoción en masa. Topográficamente la zona de estudio corresponde a un relieve montañoso.


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4. MÉTODOLOGÍA Uno de los primeros pasos en la gestión de riesgos por fenómenos de remoción en masa es la determinación de las zonas de amenaza. Para esto existen una serie de metodologías como: los métodos heurísticos, determinísticos, estadísticos, cada cual con un nivel de complejidad y detalle, cuya selección dependerá del tipo y calidad de datos disponibles en cada región, así como la utilidad de la información generada para el tomador de decisiones. Una de las metodologías más ampliamente utilizadas para la zonificación de la susceptibilidad ante la amenaza por fenómenos de remoción en masa (FRM) es el método heurístico Mora-Vahrson. Se aplica mediante la combinación de parámetros, los cuales 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 pendiente, litología, geología, cobertura y uso del suelo, precipitaciones y sismicidad (Barrantes, Barrantes, & Nuñez, 2011). En la localidad de San José de Chimbo se ha propuesto aplicar esta metodología, debido a que se ajusta mejor a la información obtenida y generada, en la cual se tomaron en cuentas los siguientes factores medioambientales para el análisis de la susceptibilidad ante fenómenos de remoción en masa: pendiente, litología, cobertura de suelo, precipitación e intensidad sísmica, que son los que condicionan y desencadenan los movimientos en masa.

4.1. DEFINICIÓN DE LA METODOLOGÍA La metodología a seguir para la zonificación a movimientos en masa en la localidad de San José de Chimbo consiste en 4 fases que se describen a continuación: (Figura 19). Fase 1: Inventario Como primer paso se procedió a realizar la recopilación de información en la localidad de San José de Chimbo, información como: eventos de movimientos en masa históricos y sucedidos recientemente, cartografía


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digital y física, fotografías aéreas y ortofotografías, libros de temas en lo que se refiere a movimientos en masa y en digital, trabajo de campo previo a las otras fases. Fase 2: Delimitación y análisis. Se procedió a delimitar la zona de estudio en la zona de San José de Chimbo, se planifico la salida de campo para proceder a identificar los fenómenos de remoción en masa de la zona, de igual manera la identificación de estos se los hizo por medio de fotointerpretación. Estos datos fueron clasificados topológicamente. Fase 3: Evaluación de los parámetros condicionantes En esta fase se procedió a evaluar la geología, geomorfología y fisiografía, topografía y sistema de drenaje de la zona, datos muy importantes para evaluar la amenaza por fenómenos de remoción en masa. Fase 4: Aplicación del SIG para mapas temáticos y susceptibilidad Se aplicó el método Mora-Vahrson, para la asignación de pesos y ponderación de cada uno de los parámetros (pendiente, litología, cobertura de suelo, precipitación e intensidad sísmica). Estos datos son tratados en un sistema de información geográfica para la elaboración del mapa de susceptibilidad.


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Figura 19. Metodología para la zonificación.

Para este análisis se tomó como base la metodología de SENPLADES (SENPLADES, 2012), desarrollada con la participación de CLIRSEN, MAGAP a través del SINAGAP, e INIGEMM, mediante los cuales se determinaran las zonas expuestas a amenaza por tipo de movimiento en masa. Se emplea esta metodología por adaptarse mejor para este tipo de estudio, tomando en consideración que esta permite clasificar la amenaza por fenómenos de remoción en masa utilizando los factores y parámetros que condicionan o desencadenan estos movimientos. En la tabla 6, se describen las variables para el respectivo análisis de la susceptibilidad a FRM en la zona de estudio.


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Tabla 6. Variables para el análisis de la susceptibilidad. Variable Descripción Fuente Se reclasifica y se expresa en grados (°), corresponde a Modelo digital de la inclinación del terreno con elevación (DEM), Pendiente respecto a la horizontal, la USGS (Octubre, pendiente es uno de los 2011) factores que condicionan la inestabilidad. La estabilidad de las laderas se estima en función de las características geológicas, litológicas, geomorfológicas Litología INIGEM, mapas y estado de meteorización, a estos se les asigna un valor numérico dependiendo de sus génesis o formación. La cobertura vegetal y uso de suelos es determinante en la estabilidad de la ladera, la falta de cobertura Cobertura MAGAP vegetal favorece a que se produzca los FRM, mientras que la presencia de esta la disminuye. La intensidad de las precipitaciones es uno de los factores que más Precipitaciones contribuyen a los FRM. La INHAMI mayor parte de movimientos son inducidos por las fuertes precipitaciones. En un factor desencadenante de los FRM, la intensidad sísmica Intensidad asociada a las fallas IGEPN sísmica geológicas favorece a que los FRM se produzcan de estos eventos.

Uso

Análisis de la susceptibilidad a FRM

Análisis de la susceptibilidad a FRM

Análisis de la susceptibilidad a FRM

Análisis de la susceptibilidad a FRM

Análisis de la susceptibilidad a FRM

Una vez generado los mapas iniciales de cada uno de los parámetros tomados en consideración para el análisis de la susceptibilidad en formato vector, se les asigno valores y pesos de acuerdo a la metodología propuesta por la SENPLADES (SENPLADES, 2012), se convirtieron a formato raster para su respectivo a análisis. Por medio del algebra de mapas en un sistema de información geográfica que incluye el conjunto de técnicas y procedimientos que permiten operar sobre una o varias capas raster de entrada lo que permitirá obtener información derivada de las mismas, estas operaciones serán de tipo lógico y relacional, con lo cual se determinara la susceptibilidad a fenómenos de remoción en masa en masa en la zona de estudio. (Figura. 20).


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Figura 20. Esquema general del análisis para la zonificación, generación de mapas.

4.2. DATOS PARA APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA Los datos que se toman en consideración para la aplicación de la metodología son los siguientes: Pendiente. Litología. Cobertura de suelo Precipitaciones. Intensidad Sísmica (EMS). Datos que son considerados como factores que intervienen en la ocurrencia de los fenómenos de remoción en masa, estos son reclasificados en clases y ponderados en niveles de complejidad para generar el respectivo mapa de susceptibilidad.


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4.3. ANALISIS DE LOS DATOS 4.3.1. Pendiente El mapa de pendientes proporciona una aproximación a la topografía del terreno, permite medir la calidad del terreno y su vulnerabilidad a los deslizamientos. La tabla 7 se muestra la reclasificación y a asignación de valores asignados de acuerdo a la metodología SENPLADES (SENPLADES, 2012). Tabla 7. Reclasificación del factor pendiente. Factor – pendiente Cod 1 2 3

Pendiente (°) 0 - 15 15 – 30 30 - 70

Calificativo Bajo Medio Alto

4.3.2. Litología La litología, es una de las principales variables ambientales que intervienen en la estabilidad de las laderas. Esta puede ser valorada a partir de las siguientes propiedades: composición mineralógica, tipo de suelo, roca, formación superficial, textura, estructura, grado de meteorización y grado de fracturamiento. Para este factor se utilizó una descripción geológica de la zona. La tabla 8 se muestra la reclasificación para y a asignación de valores asignados de acuerdo a la metodología SENPLADES (SENPLADES, 2012). Tabla 8. Reclasificación del factor litología. Factor – Litología Cod

Formación

3

PI–PL

Volcánicos Lourdes

1

g

Intrusivos

2

KM

3

c

3

PG

Formación Macuchi Deposito coluvial Volcánicos Guaranda

Material Dacita porfiritica/brecha/roca volcánica con fenocristales de cuarzo y plagioclasas Intrusivo acido o intermedio indiferenciado Arenisca volcánica/caliza Grava/ceniza Toba, andesita

Calificativo Alto Bajo Medio Alto Alto


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4.3.3. Cobertura de suelo La presencia de vegetación en diferentes zonas expresan humedad y la presencia de aguas subterráneas, lo que es un indicativo de niveles freáticos muy cerca de la superficie o a la vez la existencia de vertientes de agua. En zonas en las que le vegetación es escasa o nula la susceptibilidad a movimientos en masa es mayor. La tabla 9 se muestra la reclasificación para y a asignación de valores asignados de acuerdo a la metodología SENPLADES (SENPLADES, 2012). Tabla 9. Reclasificación del factor cobertura. Factor – cobertura Cod Cobertura Calificativo 3 Area poblada Medio 1 Bosque nativo Bajo 3 Cuerpo de agua Alto 3 Cultivo Medio 2 Erial Medio 3 Infraestructura antrópica Medio 3 Pastizal Medio 3 Plantación forestal Bajo 2 Vegetación arbustiva Bajo

4.3.4. Precipitaciones En la tabla 10 se muestra los rangos de precipitación en la zona de estudio, tomando en consideración el mapa de isoyetas de la localidad y datos de la estación meteorológica Tres de Marzo. Tabla 10. Reclasificación del factor precipitación. Factor – precipitación mm Cod Precipitación Area_ha Area_ha% 2 500 – 750 817.37 79.91 3 750 - 1000 205.52 20.09

Calificativo Medio Alto

4.3.5. Intensidad Sísmica Los movimientos sísmicos pueden activar los FRM, como, desprendimientos de rocas, deslizamiento, flujos y otros, dependiendo de las características de los materiales de la magnitud y la distancia el epicentro. Antiguos deslizamientos en condiciones cercanas al equilibrio límite pueden también ser reactivados, además en materiales finos y sueltos como arenas y limos, pueden producirse procesos de licuefacción (González de Vallejo, Ferrer, Ortuño, & Oteo, 2006).


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Tomando en consideración la escala macrosismica europea, la intensidad sísmica de la zona sigue la siguiente ponderación como se indica en la tabla 11. Tabla 11. Reclasificación del factor sismicidad. Factor – sismicidad Cod Intensidad Calificativo 1

7 – 7,4

Medio

2

7,5 – 7,6

Medio

3

7,7 – 8

Alto

4.4. PONDERACIÓN DE LOS PARAMETROS. Una vez que se ha procedido con el análisis de los datos de cada una de las variables que intervienen en la ocurrencia de los fenómenos de remoción en masa se debe asignar a cada uno de estos valores de ponderación. Aquellas variables que tienen mayor participación en los procesos de remoción en masa poseen valores mayores (Tabla 12). Tabla 12. Valores de ponderación.

Variable Ponderación % Pendiente 15 Litología 15 Cobertura 15 Precipitaciones 20 Sismicidad 35 Total 100 Los valores de ponderación fueron tomados del informe “Escenario por probabilidad de ocurrencia de Movimientos en Masa: Diciembre 2015 – Febrero 2016 de la Secretaria de Gestión de Riesgos (SGR, 2016). Los valores no son exactos en lo que refiere a sismicidad, ya que en la metodología este factor no es considerado. Luego de realizado la incorporación de factores de la zona de estudio se clasificó en 5 clases de susceptibilidad tomando en consideración los valores obtenidos (Tabla 13).


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Tabla 13. Niveles de susceptibilidad.

Nº Amenaza Niveles Susceptibilidad 1 FRM Muy baja 2 FRM Baja 3 FRM Media 4 FRM Alta 5 FRM Muy alta Los niveles de susceptibilidad a los fenómenos de remoción en masa en la localidad de San José de Chimbo fueron representados en el mapa correspondiente que se detalla en el siguiente capítulo.

5. RESULTADOS Este capítulo presenta los resultados de la investigación organizado a través de las preguntas de investigación planteadas para este estudio. ¿Qué eventos de remoción en masa han afectado a la localidad? Luego de haber identificado e inventariado los fenómenos de remoción en masa, tanto los eventos actuales como los ocurridos en el pasado y clasificarlos de acuerdo a sus características morfológicas, se

obtuvo un total de 123

movimientos en masa. Cincuenta y cuatro (54) corresponden a deslizamientos de tipo traslacional, siendo los más frecuentes en la zona, movimientos que están favorecidos por la fuerte pendiente. Veinte y cinco (25) de tipo rotacional, que se relacionan con la superficie de falla. Diecisiete (17) movimientos de reptación que son desplazamientos muy lentos, por lo general inducidos por el agua. Estos fueron identificados por las características que presentan ciertos elementos como la inclinación de los postes, arboles, cercas y otras estructuras afectadas. Veinte y cuatro (24) que corresponden a caída de rocas y 3 a flujos de lodo y detritos (Figura 21).


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Figura 21. Inventario de los fenómenos de remoción en masa en San José de Chimbo Fuente. GAD_SJChimbo. Modelo generado a partir de: ASTGTM2_S02W080, USGS. (Acosta, Gavilanes, & García. 2013). Trabajo de campo 2017.

¿Qué factores intervienen en la ocurrencia de los fenómenos de remoción en masa en la localidad de San José de Chimbo? Igualmente se identificó los factores condicionantes y desencadenantes que originan los movimientos en masa en la zona de estudio como son: pendiente, litología, precipitaciones, cobertura de suelos e intensidad sísmica, siendo las precipitaciones, la litología y la sismicidad los más influyentes en la incidencia de los fenómenos de remoción en masa.


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5.1.

Pendientes

SegĂşn el modelo digital del terreno obtenido mediante un sistema de informaciĂłn geogrĂĄfica se obtuvo el mapa de pendientes, procediendo a reclasificar en tres clases que va desde los 0 a los 70 grados. Como se puede apreciar en el mapa generado, la zona presenta fuertes pendientes principalmente en lo que corresponde al cerro Susanga, cerro Santa MarĂ­a y hacia la ribera del rio Chimbo, hacia la zona urbana la pendiente va decayendo (Figura. 22).

Figura 22. Mapa de pendientes, zona de estudio.


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5.2.

Litología.

Según el mapa generado y tomando en consideración las formaciones geológicas, la zona urbana y lo que corresponde al cerro Susanga y Santa María se encuentra en un sitio de alta susceptibilidad a fenómenos de remoción en masa, debido a la litología aquí presente, mientras que hacia la parte este que corresponde al rio Chimbo la susceptibilidad va disminuyendo de media a baja (Figura 23).

Figura. 23. Formaciones geológicas, zona de estudio y litología


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5.3.

Precipitación (isoyetas)

De acuerdo a la reclasificación realizada de las precipitaciones en la zona d estudio, se puede apreciar que el nivel de susceptibilidad a los fenómenos de remoción en masa es considerable, debido las fuertes precipitaciones que se dan en esta zona, en especial en la época invernal. (Figura 24).

Figura. 24. Precipitación, zona de estudio.


69

5.4.

Cobertura de suelo

Como se puede apreciar en el mapa generado, un gran porcentaje de la zona de estudio estĂĄ ocupado por cultivos, en especial hacia el cerro Susanga y Santa MarĂ­a. (Figura 25).

Figura. 25. Cobertura y uso de suelo, zona de estudio.

5.5.

Intensidad Sismicidad.

Para la sismicidad se toma en consideraciĂłn la escala macrosismica europea, con los valores asignados de acuerdo a esta escala, se puede apreciar que esta toma


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valores de intensidad entre 7 y 8, pudiendo observarse que la mayor intensidad sísmica se registra hacia el norte de la zona de estudio, que corresponde al flanco sur del cerro Santa María y cerro Susanga, lo que se considera de acuerdo a esta escala que estas intensidades causan daños severos. (Figura 26).

Figura. 26. Intensidad sísmica. Escala Macrosismica Europea (EMS98). Fuente. (Singaucho, 2009)


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¿Cuáles son las zonas vulnerables que se han visto afectadas por este tipo de fenómenos? Se determinaron las zonas afectadas por estos fenómenos realizando el análisis respectivo de los parámetros y la generación de los respectivos mapas, de esta manera identificar los lugares donde son más frecuentes los FRM. Para esto se procedió a aplicar el método heurístico, emplear la metodología Mora-Vahrson y la propuesta por SENPLADES (SENPLADES, 2012). 5.6.

Mapa de susceptibilidad

El mapa de susceptibilidad a fenómenos de remoción en masa se genera tomando en consideración los factores condicionantes (pendiente, cobertura, litología) y los factores desencadenantes (precipitación, intensidad sísmica). (Figura 27).


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Figura. 27. Susceptibilidad a fenómenos de remoción en masa.

La zona abarca unas 944.34 Ha, la susceptibilidad se reclasifico en 5 niveles, lo que permitió identificar cuáles son las zonas más vulnerables a los fenómenos de remoción en masa, en la tabla 14 se muestra la relación de cada nivel y la figura 28 una comparación de la susceptibilidad de acuerdo a la superficie.


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Tabla 14. Superficie de susceptibilidad.

Nivel Muy alto Alto Medio Bajo Muy bajo Total .

Superf_Ha 99,12 376,57 328,70 110,18 29,77 944,34

% 10 40 35 12 3 100

Figura 28. Comparación de la susceptibilidad de acuerdo a la superficie.

Como se puede apreciar en el gráfico, el 10% de la zona de estudio está en nivel muy alto a fenómenos de remoción en masa; 40% se encuentra en nivel alto; 35% en nivel medio, lo cual da como indicativo que la zona de San José de Chimbo es susceptible a fenómenos de remoción en masa de acuerdo a los límites establecidos. Lo que corresponde al nivel bajo se tiene un 12% y muy bajo un 3%, lo que nos indica que el 15% de la zona no presenta problemas de inestabilidad.

6. DISCUSIÓN La metodología para el desarrollo de la zonificación a fenómenos de remoción en masa fue la propuesta por la SENPLADES, (SENPLADES, 2012) y la de Mora y Varhson (Barrantes, Barrantes, & Nuñez, 2011), esta última fue aplicada en Costa Rica para evaluar la amenaza por movimientos en masa.


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Una de las limitaciones para el desarrollo de este estudio fue la falta de información acerca de estos fenómenos, un inventario de deslizamientos en la zona de estudio en periodos de tiempo por parte del GAD_Municipal, lo cual hubiese permitido la aplicación de algún método estadístico que permita resultados más satisfactorios. Mediante fotointerpretación se pudo identificar rasgos de movimientos antiguos y recientes en la zona de estudio, permitiendo una mejor planificación para el trabajo de campo y así realizar una clasificación de los movimientos en masa, además identificar zonas que han sido intervenidas por actividad antrópica. Se tomó en consideración aquellos factores desencadenantes y condicionantes más significativos y que intervienen en la ocurrencia de los fenómenos de remoción en masa, para este estudio se utilizó 5 variables: pendiente, litología, cobertura de suelo, precipitación e intensidad sísmica. Uno de los factores más influyentes para que se produzcan los fenómenos de remoción en masa, en la zona estudio, es el pendiente, debido a que la geometría de las laderas y por consiguiente sus pendientes son factores que determinan la estabilidad. Por lo general las pendientes más inclinadas tienen mayor probabilidad a los movimientos en masa determinados por efectos de la gravedad. Sin embargo en zonas de menor pendiente pueden producirse otros tipos de movimientos, se debe tomar en consideración que las precipitaciones y la intensidad sísmica son factores que también inciden a los fenómenos de remoción masa en la zona de estudio. Con el mapa de pendientes se tiene una aproximación a la topografía del terreno, permitiendo medir la calidad del terreno y la vulnerabilidad a los FRM, ya que la pendiente es determinante a la generación de movimientos en masa. Como se aprecia en el mapa de pendientes (Figura. 22), la máxima pendiente es de 70º y la mínima de 0º. Las máximas pendientes son apreciables hacia el norte de la zona de estudio que corresponde al cerro Susanga y Santa María. De igual manera se hace notorio hacia el este y sureste que corresponde a la rivera de rio Chimbo, las pendientes medianas y bajas son notorias casi por toda la zona de estudio, más acentuadas hacia el centro y suroeste.


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El mapa de susceptibilidad generado muestra los resultados y las zonas donde estos fenómenos son más frecuentes. Se puede apreciar que estos fenómenos se distribuyen en casi toda la zona de estudio, pero la frecuencia donde se produzcan estos fenómenos son: Hacia el norte, que corresponde al cerro Susanga y Santa María donde los niveles de susceptibilidad van de alto a muy alto. Es aquí donde se ha producido la mayoría de movimientos en masa y al este que corresponde a la rivera del rio Chimbo. Hacia el noreste se aprecia una zona donde los niveles de susceptibilidad van desde medio a muy bajo. Esto puede deberse a la litología que se presenta. Hacia el sur y sureste los niveles van desde muy bajo a alto, al oeste de esta los niveles van de bajo, medio y alto, tomando en cuenta que esta zona corresponde a la quebrada del Batan. Lo que corresponde a la zona urbana de San José de Chimbo se aprecia que la susceptibilidad a movimientos en masa es media, hay que tomar en consideración que esta población se encuentra asentada sobre una falla geológica. De acuerdo a la tabla 12, se tiene que el 50% de la zona de estudio presenta problemas de inestabilidad y es más susceptible que se presenten fenómenos de remoción en masa. En el 35% de la zona es menos probable a que se den estos eventos, el 15% es menos susceptible a estos eventos, aunque pueden verse afectados si no se toman medidas de remediación.


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Zonificación de zonas vulnerables a Fenómenos de Remoción en Masa en San José de Chimbo. Ecuador  

Trabajo de titulación - Master of Science (Geographical Information Science & Systems) – MSc (GIS)

Zonificación de zonas vulnerables a Fenómenos de Remoción en Masa en San José de Chimbo. Ecuador  

Trabajo de titulación - Master of Science (Geographical Information Science & Systems) – MSc (GIS)

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