GENERACIÓN DE GEOINFORMACIÓN PARA LA GESTIÓN DEL TERRITORIO A NIVEL NACIONAL, ESCALA 1:25.000

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1 GENERACIÓN DE GEOINFORMACIÓN PARA LA GESTIÓN DEL TERRITORIO A NIVEL NACIONAL, ESCALA 1: ESTUDIO ANÁLISIS DE AMENAZA POR TIPO DE MOVIMIENTO EN MASA Versión 2012 FEBRERO 2012 QUITO-ECUADOR 1

2 TABLA DE CONTENIDO I.- INTRODUCCION II.- TERMINOS DE REFERENCIA III.- CONCEPTUALIZACION IV.- DESARROLLO DE LA METODOLOGIA 4.1 REVISION Y VALIDACION DE INFORMACION SECUNDARIA 4.2 METODOLOGÍA DE ANÁLISIS DE AMENAZA POR MOVIMIENTO EN MASA Método de Mora-Vahrson para la cuantificación de la amenaza Grado de amenaza de las unidades geomorfológicas Limitaciones de la metodología Validación 4.3 CARTOGRAFIA DEFINITIVA 4.4 MEMORIA TECNICA 2

3 I.- INTRODUCCION En el marco de la ejecución del proyecto Generación de Geoinformación para la Gestión del Territorio a Nivel Nacional, escala 1: , que se realiza bajo la coordinación y soporte de la Secretaria Nacional de Planificación y Desarrollo -SENPLADES-, está considerado el estudio de síntesis para amenaza por tipo de movimiento en masa. Este estudio se lo viene desarrollando con la participación de CLIRSEN y MAGAP en coordinación con el SINAGAP y el INIGEMM, los productos obtenidos aportarán a los planes de ordenamiento territorial y planes de desarrollo locales desarrollados por municipios y gobiernos provinciales, los cuales determinan zonas de infraestructura o futuras obras expuestas a amenaza por tipo de movimiento en masa. Para el presente estudio se ha llegado a un consenso con el INIGEMM para analizar cuatro tipos de movimiento en masa (deslizamientos, caídas, flujos y reptaciones) que son los de mayor frecuencia en el país y han sido estudiados y descritos ampliamente en la clasificación de Varnes (1978). El objetivo general del estudio es generar cartografía geodinámica, mediante la utilización de insumos básicos generados por los diferentes componentes del proyecto, entre estos se encuentran el mapa de capacidad de uso de las tierras, el mapa de cobertura vegetal, el modelo digital del terreno, el mapa de precipitaciones medias anuales y el mapa de magnitudes sísmicas generado a partir de datos proporcionados por el Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional. Con el procesamiento de esta información se obtendrán los mapas de amenazas para los cuatro tipos de movimientos en masa a estudiarse. II.- TERMINOS DE REFERENCIA Insumos básicos: estudio geomorfológico, de suelos, clima, cobertura y uso del suelo, generados en el proyecto. Información secundaria: sismicidad. Categorización: acorde al PMA, análisis de los cuatro tipos principales de amenazas por caídas, deslizamientos, flujos y reptaciones. Variables del modelamiento: Factores condicionantes (compuesta por a su vez por factores estáticos: relieve, macizo rocoso, suelo, y depósitos superficiales, y morfometría; y dinámico: cobertura del suelo), factores detonantes (precipitación y sismicidad). Unidad de análisis: forma del relieve, dividida gráficamente solo por la cobertura vegetal. Todas las ponderaciones se realizan a nivel de base de datos. Nivel de Estudio: Semi-Detallado Sistema espacial de referencia: UTM-WGS84-Zona 17 S Escalas de trabajo: 1: Formato digital de entrega: *. shp 3

4 III.- CONCEPTUALIZACION 3.1 Análisis de amenazas por tipo de movimiento en masa Amenaza por movimientos en masa es la probabilidad de ocurrencia de un fenómeno potencialmente nocivo, dentro de un período específico de tiempo y en un área dada. Para la determinación de amenazas por movimientos en masa se requiere de la determinación de los factores condicionantes y desencadenantes de los eventos. La topografía, geomorfología, geología, uso y cobertura vegetal, son factores condicionantes, cuya interacción define la susceptibilidad o probabilidad de ocurrencia de movimientos en masa en una determinada zona de estudio. Los factores desencadenantes a considerarse en este estudio son los sismos y las precipitaciones, los mismos que poseen la capacidad de provocar o disparar el evento. De esta manera, el proceso de análisis de amenazas por tipo de movimiento en masa, busca proporcionar zonas identificables de probables afectaciones y a su vez permite realizar un análisis de riesgos y una planificación adecuada para su mitigación. IV.- DESARROLLO DE LA METODOLOGÍA 4.1 REVISIÓN Y VALIDACIÓN DE INFORMACIÓN SECUNDARIA Fuentes de información Las siguientes instituciones y/o dependencias son identificadas como generadoras de información en relación a los insumos básicos requeridos: Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca (MAGAP): SINAGAP (Quito-Pichincha) Centro de Levantamientos Integrados de Recursos Naturales por Sensores Remotos (CLIRSEN) (Quito-Pichincha) Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (Quito-Pichincha) Estudios y documentación secundaria Los estudios y documentos cartográficos considerados importantes para ser analizados con propósitos de ser utilizados como insumos para alcanzar los objetivos propuestos en el presente estudio constituyen los siguientes: Cartografía base topográfica a escala 1: IGM Mapa de uso y cobertura del suelo escala 1: CLIRSEN-MAGAP Mapa de capacidad de uso de las tierras escala 1: CLIRSEN-MAGAP Registro de sismos de la zona a analizarse. IG Registros de precipitaciones o intensidad de lluvias. CLIRSEN-MAGAP Movimientos en masa en la Región Andina: Una guía para la evaluación de amenazas. PMA (INIGEMM) Análisis, evaluación y tratamiento de la información secundaria 4

5 Este proceso contempla la aplicación de cuatro criterios que permiten calificar la información para su posterior selección. Estos criterios de calificación son: Nivel de detalle: la información secundaria, con la que se va a trabajar presenta un nivel de semidetalle de acuerdo a la escala del Proyecto. Actualidad: la información secundaria con la que se está trabajando está actualizada dentro del Proyecto Generación de Geoinformación para la Gestión del Territorio a Nivel Nacional, escala 1: vigente desde el año Cobertura geográfica: la cobertura geográfica de la información secundaria es la apropiada para la generación de los modelos de amenazas por movimientos en masa para cada cantón. Escala: la escala de la información secundaria se presenta a semidetalle 1:25.000, lo cual nos permite generar los modelos de amenazas por tipo de movimiento en masa requeridos. 4.2 Metodología de análisis de amenaza por movimiento en masa La metodología a utilizarse está basada en el Método de Mora-Vahrson para la cuantificación de la amenaza; consiste en la ponderación de parámetros condicionantes y desencadenantes de acuerdo al análisis de cada uno de los tipos de movimientos en masa a estudiarse Método de Mora-Vahrson para la cuantificación de la amenaza Para la determinación de la amenaza por movimientos en masa se tomará como base el método de Mora Vahrson (1993), el cual ha sido modificado de acuerdo a la información preliminar disponible en el proyecto, de esta manera los factores condicionantes y desencadenantes considerados para el análisis son los siguientes: Donde: H = (S m * S c * S l ) * (T s + T p ) H: Grado de amenaza de las unidades geomorfológicas S m : Factor morfométrico S c : Factor de cobertura vegetal S l : Factor litológico T s : Factor de disparo por sismos T p : Factor de disparo por lluvias Los factores e insumos necesarios se muestran en el siguiente cuadro. Cuadro 2.1. Factores e insumos para la generación del modelo 5

6 Factores considerados en el modelo Insumos requeridos S m Morfometría Valores de Pendientes Longitud de vertiente S c Cobertura vegetal Tipo de cobertura vegetal. S l Macizo rocoso Tipo de roca Depósitos superficiales Tipo de material T s Intensidad sísmica Inventario o registro de sismos. T p Intensidad de precipitaciones Intensidad máxima en 24 horas. Fuente. CLIRSEN Una vez ponderados los factores, se realizan las operaciones entre condicionantes para obtener la susceptibilidad de ocurrencia de movimientos en masa por tipo de evento. Posteriormente se procederá a relacionar los factores condicionantes con los desencadenantes para la obtención de la amenaza por movimientos en masa. a. Factores condicionantes Factor morfométrico (S m ) Este factor constituye las características numéricas de las unidades geomorfológicas, para el caso particular de esta metodología se van a considerar dos factores, la pendiente del terreno y la longitud de las vertientes. Estos insumos se encuentran dentro de la base de datos de los cantones estudiados dentro del proyecto Generación de geoinformación para la gestión del territorio a nivel nacional desarrollado por el CLIRSEN, para los fines de este estudio se realizará la ponderación de las pendientes y de las longitudes de vertiente para agruparlas en las siguientes clases: Cuadro 2.2. Categorización de Pendiente (P) 6

7 Rango (%) Clase Descripción * 0 12; NA 1 > > > > > > > Fuente: CLIRSEN Corresponde a relieves completamente planos, casi planos y ligeramente ondulados. Además de todas las áreas que no son suelo como: centros poblados, ríos dobles o con características similares a estas al representarlas o cartografiarlas. Corresponde a relieves medianamente ondulados a moderadamente disectados. Corresponden principalmente a relieves fuertemente disectados. Corresponden principalmente a relieves fuertemente disectados. Corresponden principalmente a relieves muy fuertemente disectados Corresponden principalmente a relieves escarpados. Corresponden principalmente a relieves muy escarpados. Corresponde a las zonas reconocidas como mayores a 200% en el mapa de pendientes. Cuadro 2.3. Categorización de longitud de vertientes (Lv) Longitud (m) Calificativo < a 15 m Muy corta 16 a 50 m Corta 51 a 250 m Media 251 a 500 m Larga > a 501 m Muy larga Fuente: CLIRSEN Una vez definidos los valores para estos dos parámetros se tiene una categorización del factor morfométrico de acuerdo a la siguiente fórmula en la que se le da mayor peso a la pendiente, ya que este parámetro tiene una influencia alta en la probabilidad de ocurrencia de fenómenos de movimientos en masa en relación a la longitud de vertiente. Factor litológico (S l ) Sm = 4P + Lv Se refiere a la composición de las formas del relieve en cuanto a su sustrato rocoso y a los depósitos superficiales. Es un factor determinante para la determinación de la amenaza por movimientos en masa por lo que es necesario describir un tipo de roca lo más específico posible. Para la ponderación del factor litológico se tomará en cuenta la categorización realizada por Mora Vahrson (1993) y se la relacionará con las formaciones geológicas detalladas en el catálogo de objetos del proyecto: Generación de geoinformación para la gestión del territorio a nivel nacional. 7

8 Cuadro 2.4. Categorización del factor litológico Litología (Mora-Vahrson, 1993) Litología (catálogo de objetos) Calizas permeables, intrusiones, basaltos, andesitas, granitos, ignimbritas, gneises, hornfels pobremente figurados; bajo grado de meteorización, tabla de agua baja, fracturas lisas, alta resistencia al corte. Alto grado de meteorización de las litologías antes mencionadas y de rocas sedimentarias clásticas masivas; bajo resistencia al corte; fracturas tendientes a romperse. Rocas sedimentarias, metamórficas, intrusivas, volcánicas considerablemente húmedas, suelos regolíticos compactados, considerable fracturación, tablas de aguas fluctuante, coluviales y aluviales compactados. Cualquier tipo de rocas hidrotermalmente alteradas, considerablemente húmedas, fuertemente fracturadas y fisurada, arcillas, suelos fluvio-lacustre y piroclásticos pobremente compactados, tablas de agua poco profundas. Rocas extremadamente alteradas, suelos residuales, coluviales y aluviales con baja resistencia al corte, tablas de agua poco profundas. QvChC, QD, MPI P, EocMioS, EocU, KY, K 3y1, K3y, K3P, JPe, JMz, Cz Mio SP1, MioTi, Eoc SM, Eoc SE QS, PLQB, Plio Bb, Mio Oz, Mio An, Mio Ts, Mio SP3, Mio SP2, PalEocAp, PalEocM, JG QP 1, 2,3 Fuente de datos: Tablas de atributos de mapas CUT (Capacidad de uso de las Tierras, mapas geológicos, reconocimiento de campo Factor cobertura del suelo El efecto de la vegetación sobre la estabilidad de los taludes ha sido muy debatido en los últimos años; el estado del arte actual deja muchas dudas e inquietudes y la cuantificación de los efectos de estabilización de las plantas sobre el suelo, no ha tenido una explicación universalmente aceptada. Sin embargo la experiencia ha demostrado el efecto positivo de la vegetación, para evitar problemas de erosión, reptación y fallas subsuperficiales (Suarez, 1998). Rice y Krames (1970) sugirieron que el clima determina el efecto relativo de la vegetación para prevenir deslizamientos en los climas en los cuales la precipitación es muy grande, el efecto de la cobertura vegetal sobre la estabilidad es mínimo y en áreas de clima árido la cobertura vegetal puede afectar en forma significativa la ocurrencia de deslizamientos. La ocurrencia de deslizamientos es mayor en áreas cultivadas que en los bosques naturales. Las características de las raíces dependen de la especie vegetal, la edad, las propiedades del perfil de suelo y el medio ambiente. La profundidad de las raíces generalmente, no supera los cinco metros en árboles grandes, dos metros en los arbustos y 30 centímetros en los pastos (Suárez, 1998). Para fines del modelamiento se han definido cuatro grupos de cobertura vegetal definida en base a un análisis fenológico: Cuadro 2.5. Calificación del factor cobertura vegetal (Sc) Categoría Calificativo Descripción 8

9 Categoría Calificativo Descripción Bosque: Ecosistema arbóreo, primario o secundario, regenerado por sucesión natural, que se caracteriza por la presencia de árboles de diferentes especies Bosques Cultivos permanentes Manglares Alta cobertura nativas, edades y portes variados, con uno o más estratos. Cultivos: Comprenden aquellas tierras dedicadas a cultivos agrícolas cuyo ciclo vegetativo es mayor a tres años, y ofrece durante éste periodo varias cosechas. Vegetación Arbustiva: Áreas con un componente substancial de especies leñosas nativas cuya estructura no cumple con la definición de bosque. Vegetación Herbácea: Vegetación dominante constituida por especies herbáceas nativas con un crecimiento espontáneo, que no reciben cuidados especiales, utilizados con fines de pastoreo Vegetación arbustiva Vegetación herbácea Páramos esporádico, vida silvestre o protección. Vegetación desarrollada en abruptos o sobre cangagua. Páramo: Incluye ecosistemas de páramo denso y en Cultivos distintas etapas de recuperación después de disturbios Baja cobertura semipermanentes antrópicos. Cultivos anuales. Cultivo Semipermanente: Comprenden aquellas Agropecuario mixto Procesos de erosión tierras dedicadas a cultivos agrícolas cuyo ciclo vegetativo dura entre uno y tres años. Cultivo Anual: Comprende aquellas tierras dedicadas a cultivos agrícolas, cuyo ciclo vegetativo es estacional, pudiendo ser cosechados una o más veces al año. Agropecuario mixto: Comprende las tierras usadas para diferente clase de cultivos donde se uso esta caracterizado por variedad de productos. Áreas con poca o ninguna cobertura vegetal. Incluye Sin cobertura playas, desiertos, gravas, salina industrial, salina Sin cobertura Zonas erosionadas natural, afloramientos rocosos y áreas erosionadas por procesos naturales o de origen antrópico. Infraestructura Mediana cobertura (antrópica) Establecimiento de un grupo de personas en un área determinada, incluyendo la infraestructura civil que lo complementa. Fuente de datos: Tablas de atributos de mapa de uso y cobertura, reconocimiento de campo b. Factores desencadenantes Factor de disparo por sismos (T) Se seguirá el criterio de Mora Vahrson (1993) para la categorización del factor de disparo sismos, en cuantos a sismos: Cuadro 2.6. Calificación del Factor Sismicidad Intensidad Mercalli Modificada Magnitud Richter (estimada) Calificativo III 3,5 Leve 9

10 Intensidad Mercalli Modificada IV Magnitud Richter (estimada) Calificativo Muy Bajo V Bajo VI VII 4,5 Moderado Medio VIII IX 6,0 Elevado Fuerte X 7,0 Bastante Fuerte XI XII 8,0 Muy Fuerte Extremadamente Fuerte Fuente de datos: Tomado de mora-vahrson, 1993 magnitud estimada deacuerdo a intensidada Instituto Geofísico Factor de disparo Precipitaciones (T p ) Mora Vahrson (1993) considera el factor de Intensidad de Precipitaciones, en este trabajo se modificará el modelo para trabajar con los valores de precipitaciones medias anuales. Cuadro 2.7. Categorización del factor de disparo precipitaciones Precipitaciones media mensual anual (mm), N 10 años, promedio*. Calificativo Valor del parámetro T p. < 20 Muy bajo 1 < Bajo 2 < Mediano 3 < 70 Alto 4 Fuente: La ponderación de la capa de valores se realizara de acuerdo a las condiciones presentes en cada cantón Grado de amenaza de las unidades geomorfológicas Teniendo en cuenta los máximos valores obtenidos en el análisis de amenazas por tipo de movimiento en masa se categorizará la amenaza de las unidades geomorfológicas en cuatro clases con grados (siendo estas): nulo, bajo, medio y alto. 10

11 Los factores que intervienen para el análisis de la susceptibilidad, tienen diferente ponderación de acuerdo al tipo de movimiento en masa, no así los factores desencadenantes, cuya ponderación será la misma para todo tipo de movimiento Validación La información obtenida se valida mediante la comparación con el inventario de movimientos en masa realizado en la interpretación geomorfológica Limitaciones de la metodología La metodología propuesta tiene limitantes que pueden modificar los resultados parciales y/o finales, básicamente dependen de la falta de información secundaria disponible, entre los principales se tienen: a. Nivel de detalle de geología base Comúnmente se ha venido desarrollando el estudio geológico base con los mapas de la Dirección Nacional de Geología escala 1: que corresponde a una geología regional y con comprobaciones en campo, para el caso en particular los productos generados por el componente, incluyen únicamente una caracterización del tipo de roca y depósitos superficiales puntuales, que se presentan en el mapa Geomorfológico a escala 1: por lo que no se tiene un nivel de detalle adecuado en la caracterización geológica. b. Categorización de la cobertura vegetal Este factor es muy dinámico y en muchos casos no constituye un determinante para la ocurrencia de movimientos en masa, se necesita una categorización muy sensible para poder aplicarla al modelo. Si se necesita que el modelo sea aplicable en el tiempo se debe considerar actualizar el mapa de uso cada 5 años. c. Análisis en formato Vector Al realizar el análisis en base a las unidades geomorfológicas, existe una generalización de la información obtenida, debido principalmente a los valores de pendientes que caracterizan un valor dominante para cada geoforma; por otro lado el procesamiento en este formato, genera una cantidad de polígonos que demora la obtención de resultados y su posterior despliegue Ingreso de categorías en la base de datos y procesamiento Los técnicos son responsables de las bases de datos y las respectivas ponderaciones, de acuerdo al análisis de cada uno de los tipos de amenaza por movimientos en masa. El procesamiento consiste en relacionar en un SIG los factores detonantes y condicionantes de acuerdo a la metodología propuesta para el presente análisis, el producto final será presentado en formato VECTOR. 4.3 CARTOGRAFIA DEFINITIVA Objetivo Elaborar los mapas con el análisis de amenaza para los cuatro tipos de movimientos en masa a escala 1:

12 Actividades a. Rectificaciones y/o ratificaciones Una vez que se ha corrido el modelo de amenazas por tipo de movimiento en masa, se realiza la comparación con el inventario de movimientos en masa obtenido durante el proceso de fotointerpretación y la visita de campo geomorfológica, de esta manera se rectifica o ratifica el modelo de amenazas obtenido. b. Estructuración de la leyenda y cartografía del análisis de amenazas A la cartografía de amenazas por tipo de movimiento en masa definitiva, se anexa la leyenda explicativa definitiva correspondiente, con niveles de amenaza nula, baja, media y alta. c. Estructuración de la base de datos La base de datos que caracteriza cada uno de los análisis de amenazas por tipo de movimiento en masa, estará estructurada en una geodatabase final, la misma que presentará las ponderaciones correspondientes a cada tipo de análisis, ya sea por caídas, deslizamientos, flujos o reptaciones. 4.4 MEMORIA TÉCNICA Una vez generados los modelos de amenazas por tipo de movimiento en masa, se presenta la respectiva memoria técnica con su análisis de resultados, conclusiones y recomendaciones. 12