103941 by UNIGIS América Latina

Master Thesis ǀ Tesis de Maestría submitted within the 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 DEL RIESGO POR DESLIZAMIENTOS E INUNDACIONES EN EL MUNICPIO DE PENSILVANIA, CALDAS (COLOMBIA) ZONING OF RISK BY SLIDES AND FLOODING IN THE MUNICIPALITY OF PENSILVANIA, CALDAS (COLOMBIA) by/por

Ronald Ricardo Cárdenas Reyes 01524627

A thesis submitted in partial fulfilment of the requirements of the degree of Master of Science (Geographical Information Science y Systems) – MSc (GIS) Advisor ǀ Supervisor: Carlos Mena PhD

Pensilvania - Colombia, Febrero de 2019

Compromiso de Ciencia Este documento representado por mi firma personal es certificado y garantía de que mi tesis de maestría es el absoluto resultado de mi propio trabajo. Asimismo, acredito que fueron nombradas todas las fuentes utilizadas en mi tesis indicando su origen. Pensilvania, 20 de febrero de 2019 (Lugar y Fecha)

(Firma)

Locura es hacer la misma cosa una y otra vez esperando obtener diferentes resultados. Albert Einstein

A Dios, A Jairo Alonso por su apoyo incondicional, A Isabella y Samuel el motivo para seguir adelante, A mi familia.

RESUMEN Fenómenos naturales de origen meteorológico, hidrológicos y geológicos, tales como erupciones volcánicas, terremotos, inundaciones, maremotos, movimientos en masa, huracanes, etc., representan una amenaza latente para los habitantes y el desarrollo económico y social de una comunidad. En Colombia no es una excepción de que ocurra estos fenómenos, debido a que su territorio es muy accidentado y junto a las condiciones climáticas y naturales del territorio colombiano, se suma el cambio paulatino del clima que ha tenido el planeta en las últimas décadas, aumentando estos fenómenos en diferentes sitios del territorio, repercutiendo en la parte económica, social y ambiental del país. La zona de estudio de la presente investigación es el Municipio de Pensilvania, el cual se localiza sobre la Cordillera Central al oriente del Departamento de Caldas, cuenta con cinco (5) centros poblados, el centro urbano y los corregimientos de Arboleda, Bolivia, Pueblo Nuevo y San Daniel, con un área aproximada de 542 km2. En este estudio se realizó la zonificación de riesgo por movimientos en masa e inundaciones y para esto se estimó la ejecución de tres fases con la ayuda de los SIG; primero la identificación y evaluación de la amenaza, segundo la identificación y evaluación de los elementos expuestos en los centros poblados, por último, se estimó el riesgo por movimientos en masa e inundaciones. En la evaluación de la amenaza se utilizaron los componentes de pendiente, rugosidad, índice de Melton, geología, geomorfología, cobertura del suelo y precipitación. A dichos componentes se le establecieron ponderación por medio del método AHP, posteriormente éstas se combinaron, obteniendo así, la distribución espacial de las amenazas. Luego se identificaron los elementos expuestos en conjunto (edificaciones y habitantes) en los centros poblados, dependiendo del grado de exposición de éstos con respecto a la amenaza, la vulnerabilidad se calificó de baja, media o alta. Teniendo identificadas y evaluadas la amenaza y vulnerabilidad se procedió a estimar el riesgo mediante el producto de estas dos, obteniendo así, la zonificación de riesgo por movimientos en masa e inundaciones en el municipio de Pensilvania. Los resultados permitieron concluir que los corregimientos de Arboleda y Bolivia poseen riesgo alto por deslizamientos con 23% y 45% de sus elementos expuestos respectivamente y el 77% de Pueblo Nuevo está bajo riesgo por inundación de su territorio.

ABSTRACT Natural phenomena of meteorological, hydrological or geological origin such as volcanic eruptions, earthquakes, floods, tidal waves, mass movements, hurricanes, etc., represent a latent threat for the inhabitants and the socioeconomic development of any community. In Colombia, it is not strange that these phenomena occur, due to the fact that the country’s territory is very rugged and, together with the climatic and natural conditions and the gradual change that the planet has had in the last decades, the possibility that they take place in different sites increases, impacting on the economy, society and the environment. The study area of the present investigation is the Municipality of Pennsylvania, which is located on the Central Cordillera to the east of the Department of Caldas. It has five (5) populated centers, an urban center and the villages of Arboleda, Bolivia, Pueblo Nuevo and San Daniel, with an approximate area of 542 km2. In this study, mass movements and floods risk zoning was carried out and for this the execution of three phases was planned with the help of GIS; first the identification and evaluation of the threat, second the identification and evaluation of the elements exposed in the populated centers, and finally, the risk of landslides and floods was estimated. In the evaluation of the threat, the components of slope, roughness, Melton index, geology, geomorphology, soil cover and precipitation were used. These components were weighted by means of the AHP method, later they were combined, obtaining, thus, the spatial distribution of the threats. Then, the elements exhibited as a whole (buildings and inhabitants) in the population centers were identified: depending on the degree of exposure of these with respect to the threat, the vulnerability was classified as low, medium or high. Having identified and evaluated the threat and vulnerability, we proceeded to estimate the risk through the product of these two, obtaining thus, the zoning of risk by mass movements and floods in the municipality of Pennsylvania. The results allowed concluding that the villages of Arboleda and Bolivia have high risk by landslides with 23% and 45% of their exposed elements respectively ang 77% Pueblo Nuevo is under flood risk.

TABLA DE CONTENIDO 1

INTRODUCCIÓN ....................................................................................................... 12 1.1

ANTECEDENTES ............................................................................................... 12

1.2

OBJETIVOS ......................................................................................................... 13

1.2.1

Objetivo General............................................................................................ 13

1.2.2

Objetivos Específicos .................................................................................... 13

1.3

PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN................................................................. 14

1.4

HIPÓTESIS........................................................................................................... 14

1.5

JUSTIFICACIÓN ................................................................................................. 14

1.6

ALCANCE ............................................................................................................ 15

REVISIÓN DE LITERATURA .................................................................................. 17 2.1

MOVIMIENTOS EN MASA E INUNDACIONES............................................. 17

2.1.1

Movimientos En Masa ................................................................................... 17

2.1.2

Inundaciones .................................................................................................. 18

2.2

FACTORES DE CARACTERIZACIÓN ............................................................. 18

2.2.1

Resistencia y Fabrica y/o Textura de la Roca ................................................ 20

2.2.2

Pendiente del Terreno .................................................................................... 23

2.2.3

Rugosidad del Terreno................................................................................... 23

2.2.4

Geoformas ..................................................................................................... 24

2.2.5

Suelo .............................................................................................................. 25

2.2.6

Sensores Remotos .......................................................................................... 26

2.2.7

Cobertura de Suelo ........................................................................................ 27

2.2.8

Clasificación de Imágenes Satelitales............................................................ 28

2.2.9

Precipitación .................................................................................................. 28

2.2.10

Avenidas Torrenciales ................................................................................... 31

2.3

SUSCEPTIBILIDAD Y AMENAZA ................................................................... 32

2.3.1 2.4

Métodos para Análisis de Amenaza .............................................................. 34

VULNERABILIDAD ........................................................................................... 38

2.4.1 2.5 3

Caracterización del Vulnerabilidad ............................................................... 40

ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DEL RIESGO ..................................................... 42

METODOLOGÍA ........................................................................................................ 49 3.1

ÁREA DE ESTUDIO ........................................................................................... 53

3.2

REVISIÓN Y PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN .................................. 58

3.2.1

Geología......................................................................................................... 59

3.2.2

Geomorfología ............................................................................................... 62

3.2.3

Pendiente del Terreno .................................................................................... 64

3.2.4

Rugosidad del Terreno................................................................................... 65

3.2.5

Cobertura del Suelo ....................................................................................... 66

3.2.6

Precipitación .................................................................................................. 70

3.2.7

Índice de Melton ............................................................................................ 74

3.3

EVALUACIÓN DE AMENAZA ......................................................................... 77

3.4

IDENTIFICACIÓN Y EVALUACIÓN DE ELEMENTOS EXPUESTOS ........ 79

3.5

ESTIMACIÓN DEL RIESGO .............................................................................. 81

RESULTADOS Y DISCUSIÓN ................................................................................. 82 4.1

Resultados ............................................................................................................. 82

4.1.1

MOVIMIENTOS EN MASA ........................................................................ 82

4.1.2

INUNDACIONES ......................................................................................... 93

4.1.3

EVALUACIÓN DE AMENAZAS ............................................................... 97

4.1.4

EVALUACIÓN DE VULNERABILIDAD ................................................ 103

4.1.5

ESTIMACIÓN DEL RIESGO .................................................................... 118

4.2

ANÁLISIS DE RESULTADOS ......................................................................... 127

4.2.1

Análisis de la Amenaza ............................................................................... 129

4.2.2

Análisis de Vulnerabilidad .......................................................................... 132

4.2.3

Análisis del Riesgo ...................................................................................... 133

CONCLUSIONES ..................................................................................................... 138

REFERENCIAS ........................................................................................................ 142

LISTA DE FIGURAS Figura 1. Ejemplo de ciclo y creación de las formas del terreno ....................................... 24 Figura 2. Ejemplo de clasificación de una imagen satelital ............................................... 28 Figura 3. Relación de Movimientos en Masa con Precipitación. ....................................... 29 Figura 4. Ejemplo de exposición de un elemento frente a un deslizamiento ..................... 41 Figura 5. Representación gráfica de mapas de riesgo ........................................................ 47 Figura 6. Fases para la Zonificación de Riesgo .................................................................. 49 Figura 7. Proceso Metodológico......................................................................................... 50 Figura 8. Precipitación mensual ......................................................................................... 54 Figura 9. Localización del Municipio de Pensilvania ........................................................ 55 Figura 10. Ubicación de los Centros Poblados ................................................................... 56 Figura 11. Ponderación de Resistencia y Fábrica de las Rocas.......................................... 59 Figura 12. Mapa Geología municipio de Pensilvania. ....................................................... 60 Figura 13. Ejemplos de coberturas reconocidas en campo................................................. 67 Figura 14. Mapa Cobertura de Suelo municipio de Pensilvania. ....................................... 69 Figura 15. Graficas de predicción métodos de interpolación ............................................. 72 Figura 16. Mapa de Precipitación municipio de Pensilvania. ............................................ 73 Figura 17. Mapa de cuencas hidrográficas del municipio de Pensilvania .......................... 76 Figura 18. Mapa Calificación de la resistencia de las rocas. .............................................. 83 Figura 19. Mapa Calificación de la fábrica de las rocas..................................................... 84 Figura 20. Mapa calificación variable de geología. ........................................................... 85 Figura 21. Mapa calificación variable de geomorfología ................................................... 86 Figura 22. Mapa clasificación variable de pendientes........................................................ 88 Figura 23. Mapa clasificación variable de rugosidad ......................................................... 89 Figura 24. Mapa clasificación variable de cobertura de suelo. .......................................... 91 Figura 25. Mapa clasificación variable de Precipitación.................................................... 92 Figura 26. Mapa de clasificación variable de Geología ..................................................... 94 Figura 27. Mapa clasificación variable de pendientes........................................................ 95 Figura 28. Mapa clasificación de la variable índice de Melton .......................................... 96 Figura 29. Mapa de Amenaza por Movimientos en Masa.................................................. 99 Figura 30. Mapa de Amenaza por Inundaciones .............................................................. 102

Figura 31. Casco Urbano Pensilvania. ............................................................................. 103 Figura 32. Mapa de Vulnerabilidad por Movimientos en Masa Casco urbano. ............... 104 Figura 33. Mapa de Vulnerabilidad por Inundaciones Casco urbano. ............................. 105 Figura 34. Centro poblado de Arboleda ........................................................................... 106 Figura 35. Mapa de Vulnerabilidad por Movimientos en Masa Arboleda. ...................... 107 Figura 36. Mapa de Vulnerabilidad por Inundaciones Arboleda. .................................... 108 Figura 37. Centro poblado de Bolivia .............................................................................. 109 Figura 38. Mapa de Vulnerabilidad por Movimientos en Masa Bolivia. ......................... 110 Figura 39. Mapa de Vulnerabilidad por Inundaciones Bolivia ........................................ 111 Figura 40. Centro poblado de Pueblo Nuevo ................................................................... 112 Figura 41. Mapa de Vulnerabilidad por Movimientos en Pueblo Nuevo......................... 113 Figura 42. Mapa de Vulnerabilidad por Inundaciones en Pueblo Nuevo ......................... 114 Figura 43. Centro poblado de San Daniel ........................................................................ 115 Figura 44. Mapa de Vulnerabilidad por Movimientos en San Daniel. ............................. 116 Figura 45. Mapa de Vulnerabilidad por Inundaciones en San Daniel .............................. 117 Figura 46. Mapa de Riesgo por Movimientos en Masa Casco urbano. ............................ 118 Figura 47. Mapa de Riesgo por Inundaciones Casco urbano. .......................................... 119 Figura 48. Mapa de Riesgo por Movimientos en Masa en Arboleda. .............................. 120 Figura 49. Mapa de Riesgo por Inundaciones en Arboleda. ............................................ 121 Figura 50. Mapa de Riesgo por Movimientos en Masa en Bolivia. ................................. 122 Figura 51. Mapa de Riesgo por Inundaciones en Bolivia. ............................................... 123 Figura 52. Mapa de Riesgo por Movimientos en Masa en Pueblo Nuevo. ...................... 124 Figura 53. Mapa de Riesgo por Inundaciones en Pueblo Nuevo. .................................... 125 Figura 54. Mapa de Riesgo por Movimientos en Masa en San Daniel. ........................... 126 Figura 55. Mapa de Riesgo por Inundaciones en San Daniel........................................... 127

LISTA DE TABLAS Tabla 1. Tipos de movimientos en masa y definiciones. .................................................... 19 Tabla 2. Resumen de resistencia a la compresión simple de las rocas ............................... 21 Tabla 3. Categorías de resistencia a la compresión simple de las rocas ............................. 22 Tabla 4. Escala fundamental de números absolutos ........................................................... 35 Tabla 5. Ejemplo aplicación de escala ................................................................................ 36 Tabla 6. Indicadores para evaluar la Consistencia.............................................................. 36 Tabla 7. Ejemplo cálculo de indicadores de consistencia................................................... 37 Tabla 8. Identificación de Elementos Expuestos ................................................................ 39 Tabla 9. Resumen de información utilizada ....................................................................... 58 Tabla 10. Calificación de resistencia de las rocas para movimientos en masa ................... 61 Tabla 11. Calificación de fábrica de las rocas para movimientos en masa. ....................... 62 Tabla 12. Valores y calificación de las unidades geomorfológicas .................................... 64 Tabla 13. Calificación de Pendiente del Terreno................................................................ 65 Tabla 14. Calificación de Rugosidad del Terreno .............................................................. 66 Tabla 15. Calificación Cobertura de Suelo ......................................................................... 68 Tabla 16. Estaciones meteorológicas IDEAM.................................................................... 70 Tabla 17. Calificación Precipitación................................................................................... 72 Tabla 18. Calificación de los Elementos Expuestos ........................................................... 80 Tabla 19. Matriz de estimación de Riesgo.......................................................................... 81 Tabla 20. Áreas de cobertura de suelo municipio de Pensilvania ...................................... 90 Tabla 21. Asignación de pesos a temáticas ........................................................................ 97 Tabla 22. Clasificación de Amenaza por Movimientos en Masa ....................................... 98 Tabla 23. Asignación de pesos a temáticas ...................................................................... 100 Tabla 24. Clasificación de Amenaza por Inundaciones.................................................... 100 Tabla 25. Resumen zonas de Amenaza municipio de Pensilvania ................................... 130 Tabla 26. Resumen elementos expuestos bajo riesgo ....................................................... 133 Tabla 27. Comparación de estudios .................................................................................. 136

Lista de Símbolos y Abreviaturas AGS:

Sociedad Australiana de Geomecánica

AHP:

Analytic Hierarchy Process

CORINE:

Coordination of Information on the Environmental

DANE:

Departamento Administrativo Nacional de Estadística

EMC:

Evaluación Multicriterio

EOT:

Esquema de Ordenamiento Territorial

IA:

Índice Aleatorio

IC:

Índice de Consistencia

IDEAM:

Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales

IDW:

Inverse Distance Weighting

IGAC:

Instituto Geográfico Agustín Codazzi

MDE:

Modelo Digital de Elevación

MDT:

Decisión Multivariado

MNDWI:

Índice de Agua Normalizado Modificado

NASA:

National Aeronautics and Space Administration

NDVI:

Índice de Vegetación Normalizada

OEA:

Organización de los Estados Americanos

OMM:

Organización Meteorológica Mundial

PMA:

Proyecto Multinacional Andino

POT:

Plan de Ordenamiento Territorial

PREDES:

Centro de Estudios y Prevención de Desastres

RC:

Razón de Consistencia

SGC:

Servicio Geológico Colombiano

SIG:

Sistemas de Información Geográfica

UNDRO:

Organización de las Naciones Unidas para la Ayuda de Desastres

UNESCO:

United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization

UNGRD:

Unidad Nacional de Gestión del Riesgo de Desastres

UPZ:

Unidad de Planeamiento Zonal

INTRODUCCIÓN

Las herramientas SIG (Sistemas de Información Geográfica) son de gran apoyo para la gestión de información geográfica, son utilizadas en la planeación de proyectos en territorios de diferentes extensiones y permiten la recopilación y análisis de mucha información, así como también la facilidad para modificarla, digitalizarla y actualizarla de acuerdo a cómo el fenómeno siendo analizado varíe de forma espacial y/o temporal. Por medio de este proyecto, se evidencia el uso correcto y la aplicación que tienen en cuanto a identificación y evaluación de condiciones naturales que perjudican a una comunidad en particular. 1.1

ANTECEDENTES

Colombia, al igual que muchos países en Latinoamérica, se enfrenta a la ocurrencia de fenómenos naturales, tales como deslizamientos, inundaciones, erupciones volcánicas, sismos, entre otros. El territorio colombiano es un terreno muy accidentado, que va desde tres cordilleras a la zona plana e inundable de los llanos orientales. Junto a estas condiciones naturales se encuentra el cambio constante del clima, los cuales conjuntamente han aumentado la ocurrencia de desastres repercutiendo en la parte económica, social y ambiental del país. Sin embargo y pese a esas condiciones, las ciudades en el pasado se asentaban y erguían sin ningún plan de ordenamiento territorial en lugares con amenazas naturales latentes (Capacci y Mangano, 2015). El Municipio de Pensilvania se localiza sobre la cordillera central de los Andes al oriente del departamento de Caldas y está situado a 145 Km de distancia de Manizales, la capital departamental. En el Municipio se evidencian procesos erosivos a lo largo y ancho del territorio, los cuales van desde superficiales a profundos debido a factores naturales y antrópicos. En la cabecera municipal, se evidencian deslizamientos representativos de tipo rotacional, seguidos de desprendimientos en las orillas de la quebrada El Chimborazo favorecidos por el socavamiento de la misma (Alcaldia de Pensilvania, 2016). En la vereda La Mercedes, al norte del área de estudio, se presentan inundaciones en épocas de lluvias incomunicando al corregimiento de Pueblo Nuevo y afectando la infraestructura vial.

El Esquema de Ordenamiento Territorial (Alcaldía de Pensilvania, 2000), concluyó que en la cabecera municipal existen deslizamientos alrededor del casco urbano en suelos con pendientes altas y en las orillas de las Quebradas El Chimborazo y Pensilvania. En el corregimiento de Arboleda localizado en el norte del área de estudio existen fenómenos de erosión afectando el cementerio y el matadero, se han presentado movimientos en masa en la vía que comunica el corregimiento con Puerto Venus en Antioquia. En el corregimiento de Bolivia ubicado en la parte sur del área de interés en el sector del cementerio se presenta procesos erosivos a causa del mal uso de suelo y ganado. En el costado oriental del corregimiento se presentan movimientos en masa afectando viviendas. El corregimiento de Pueblo Nuevo se localiza sobre una llanura aluvial del río Samaná y no se han evidenciado movimientos en masa. Por su quebrada topografía en el Municipio de Pensilvania se ha presentado movimientos en masa en la mayoría de su territorio afectando las vías de comunicación, viviendas e infraestructura en varias veredas en épocas de lluvias. 1.2

OBJETIVOS

1.2.1

Objetivo General

Identificar y zonificar el riesgo por deslizamientos e inundaciones en el territorio de Pensilvania (Caldas, Colombia) 1.2.2

Objetivos Específicos

1. Identificar y zonificar la amenaza por movimientos en masa e inundaciones en el municipio de Pensilvania 2. Reconocer y evaluar los elementos expuestos en dicho territorio ante la amenaza de los fenómenos estudiados en esta investigación 3. Determinar el riesgo por deslizamientos e inundaciones en los centros poblados del municipio

1.3

PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN

¿Cuáles son los factores detonantes de los deslizamientos e inundaciones en el municipio? ¿Qué zonas presentan amenaza por deslizamientos e inundaciones en el municipio? ¿Qué asentamientos e infraestructura del municipio están bajo riesgo por deslizamientos e inundaciones en el área de estudio? 1.4

HIPÓTESIS

Alrededor del 80% de la extensión del Municipio de Pensilvania se encuentra en riesgo medio y alto por deslizamientos e inundaciones. 1.5

JUSTIFICACIÓN

El presente proyecto de investigación tiene como objeto la identificación y posterior zonificación de los fenómenos de remoción en masa e inundaciones en el municipio, el cual le permitirá a la alcaldía y comunidad del municipio de Pensilvania tener conocimiento científico de las causas de los fenómenos naturales y antrópicos que afectan al territorio, y así, evitar pérdidas humanas y económicas. La identificación y zonificación de fenómenos naturales como deslizamientos e inundaciones por medio de los SIG, busca categorizar en la zona de estudio las áreas con alto, medio y bajo riesgo por estos fenómenos naturales. Con la categorización del riesgo tanto la entidad estatal como la comunidad tendrán bases sólidas y fundamentales para la prevención, mitigación y corrección dentro del ordenamiento del territorio de Pensilvania, del riesgo existente y evitar la generación de nuevos riesgos a futuro. La información o estudios existentes en el área de estudio es deficiente para la planeación y toma de decisiones dentro del ordenamiento territorial. No se tiene un registro detallado ni histórico de fenómenos naturales en el territorio. Es a partir de allí que nace la necesidad de

zonificar el territorio e identificar las áreas con mayor riesgo por deslizamientos e inundaciones, y así evitar pérdida de vidas humanas y de infraestructura. Es necesario tener un apropiado conocimiento del territorio con relación a los fenómenos potencialmente peligrosos y las áreas de afectación de éstos. La zonificación del riesgo por fenómenos naturales en el territorio de Pensilvania permitirá tener un conocimiento científico de las causas naturales y antrópicas e identificar futuras situaciones de amenazas, evitando pérdidas humanas y económicas o dando pronta respuesta frente a estos fenómenos. Otro factor importante de realizar y tramitar los mapas de zonificación en el municipio, es la no pérdida de recursos de inversión desde los niveles nacionales y departamentales. Para el desarrollo y planeación del municipio de Pensilvania es muy importante evitar la ocupación de terrenos no apropiados para la urbanización e infraestructura con presencia de amenazas naturales. También de reducir el potencial de pérdidas humanas y daños económicos en las zonas determinadas como de alto riesgo dentro del territorio (Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2014). El presente estudio permitirá avanzar en dos procesos cruciales para la gestión del riesgo; primero el proceso de conocimiento del riesgo, identificación, evaluación y análisis de escenario de riesgo la cual promoverá una mayor comunicación y conciencia del mismo para la reducción y manejo adecuado del riesgo. Segundo, el proceso de reducción del riesgo busca modificar, disminuir o evitar las condiciones de riesgo existentes. 1.6

ALCANCE

El presente estudio de investigación se realizará en el Municipio de Pensilvania – Caldas – Colombia con un área aproximada de 542 Km 2. La categorización del riesgo por deslizamientos e inundaciones aportará al municipio conocimiento y disminución del mismo, como resultado de lo anterior, la alcaldía y comunidad tendrán directrices para la buena planeación del territorio dentro del proceso de desarrollo sostenible del municipio. La investigación brindará información geográfica análoga y digital de diferentes temáticas para que las entidades estatales, privadas y comunidad tengan acceso a la misma con el fin de

planear el desarrollo del territorio con las directrices y regulaciones sobre la prevención y amenazas de riesgos naturales. Gracias al presente proyecto de tesis, el municipio contará con las zonas de deslizamientos potencialmente peligrosos y de las áreas de afectación de los mismos, además, de los sitios inundables dentro del territorio. Con lo anterior, el municipio contará con las determinantes para definir políticas, pautas y regulaciones sobre la identificación y prevención de amenazas y riesgos. También podrá determinar, dónde los futuros equipamientos, servicios básicos, infraestructura física y redes de servicio deberán ser ubicados (zonas de bajo riesgo) y/o realizar análisis detallados para determinar la viabilidad de proyectos de diferentes índoles. Con los resultados de categorización de riesgo del presente estudio por deslizamientos e inundaciones, se podrá adelantar en las zonas con riesgo medio y alto estudios detallados que en el año 2015 se emitió el decreto 1077 donde son mencionados, donde se definirán las condiciones técnicas detalladas que permitan establecer medidas de mitigación y/o corrección. El estudio de investigación se podrá integrar al POT para su implementación en la toma de decisiones territoriales.

REVISIÓN DE LITERATURA

Es importante identificar, conocer y evaluar los movimientos en masa e inundaciones para incluirlos dentro de los planes de ordenamiento territorial de cada municipio, debido a que estos fenómenos naturales han cobrado victimas alrededor del mundo en los últimos años. Un ejemplo muy claro de esto es lo que sucedió en Colombia, en el municipio de Salgar (Antioquia), en donde en mayo del año 2015 las intensas lluvias en la cuenca del municipio incrementaron los caudales de los cauces ocasionando un flujo de detritos, produciendo la destrucción de centenares de viviendas y causando pérdidas humanas. En el municipio de Mocoa (Putumayo) en abril del 2017, se presentó un evento atípico por las intensas lluvias presentadas en la región, se desencadenó una avenida torrencial (incremento súbito del nivel del agua) en el río Mocoa, causando más de 250 víctimas mortales y destrucción total de una parte de la cabecera municipal (Espitia, 2017). En todo el mundo los movimientos en masa e inundaciones son peligros naturales que causan, con diferentes intensidades, daños a la infraestructura y medio ambiente, produciendo pérdidas humanas y económicas en territorios vulnerables. Dichos fenómenos han aumentado en intensidad y tamaño en los últimos años por cambios más drástico en el clima global (OMM, 2017). De acuerdo con el Centro de Estudios y Prevención de Desastres (PREDES, 2012), el hecho de que algunos peligros naturales tengan un potencial destructivo depende no únicamente de la amenaza física, sino también por las condiciones antrópicas al momento de la incidencia de dicho fenómeno. Un desastre es entonces, el resultado de la relación entre eventos naturales peligrosos y condiciones antrópicas vulnerables a estos, produciendo daños socioeconómicos y ambientales. 2.1

2.1.1

MOVIMIENTOS EN MASA E INUNDACIONES

Movimientos En Masa

Existen diversos conceptos sobre estos fenómenos naturales en varias literaturas, el concepto más adecuado y convergente sobre movimiento en masa es el citado por Cruden (1991), el cual estableció que “El termino movimientos en masa incluye todos aquellos movimientos ladera debajo de una masa de roca, de detritos o de tierras por efectos de la gravedad” (p. 1).

En la literatura existen varias clases de movimientos que en la práctica son difíciles de identificar y asignar un tipo de clase en particular, debido a que la mayoría de fenómenos son complejos y presentan diferentes comportamientos, porque los materiales donde se presentan éstos poseen diferentes características y propiedades. Sumado a esto, existen factores endógenos y exógenos que influyen en el tipo e intensidad del movimiento (Crozier y Glade, 1999). Los movimientos en masa se clasifican según su velocidad de propagación, intensidad y daño que puedan causar (PMA, 2007). El PMA (2007) define: “las siguientes clases de movimientos en masa: caídas, vuelcos, deslizamientos, flujos, propagaciones laterales y reptaciones” (p. 3). La Tabla 1 presenta una síntesis de las características y tipos de movimientos en masa de acuerdo con lo expuesto por PMA (2007). 2.1.2

Inundaciones

El Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM, 2014), afirma: Las inundaciones son fenómenos hidrológicos recurrentes potencialmente destructivos, que hacen parte de la dinámica de evolución de una corriente. Se producen por lluvias persistentes y generalizadas que generan un aumento progresivo del nivel de las aguas contenidas dentro de un cauce superando la altura de las orillas naturales o artificiales, ocasionando un desbordamiento y dispersión de las aguas sobre las llanuras de inundación y zonas aledañas a los cursos de agua normalmente no sumergidas. (párr. 1). 2.2

FACTORES DE CARACTERIZACIÓN

Los movimientos en masa se generan principalmente en laderas con pendientes moderadas a altas. La composición de la roca es muy importante para comprender el tipo y causas del movimiento en masa. La disposición de la roca o suelo en una ladera con un grado de pendiente alto aumenta la susceptibilidad a movimientos en masa. Una roca con plano de falla en sentido a la pendiente es más susceptible que una roca con plano de falla en sentido contrario a la pendiente de la ladera.

Tabla 1. Tipos de movimientos en masa y definiciones. Tipo

Caídas

Definición Uno o varios bloques de roca o suelo se desprenden de una ladera, el material car desplazándose principalmente por el aire efectuando golpes, rebotes y rodamiento (Varnes, 1978).

Volcamiento

Rotación de uno o varios bloques de roca o suelo por efecto de la gravedad, generalmente hacia adelante, alrededor de un punto de giro en su parte inferior (Varnes, 1978).

Deslizamientos

Es un movimiento ladera abajo de una masa de suelo o roca cuyo desplazamiento ocurre predominantemente a lo largo de una superficie de falla. Los deslizamientos se clasifican, según la superficie de falla en traslacional, rotacional y compuestos. Deslizamiento Traslacional: deslizamiento en el cual la masa se mueve a lo largo de una superficie de falla plana. Deslizamiento Rotacional: deslizamiento en el cual la masa se mueve a lo largo de una superficie de falla curva o cóncava.

Flujos

Es un movimiento en masa que durante su desplazamiento exhibe un comportamiento semejante al de un fluido; puede ser rápido o lento, saturado o seco (Varnes, 1978).

Propagación Lateral

Es un movimiento en masa cuyo desplazamiento ocurre predominantemente por deformación interna, expansión del material.

Reptación

Movimiento lento del terreno en donde no se distingue el plano de falla. Fuente: PMA (2007)

Representación

Movimiento Traslacional

Movimiento Rotacional

La caracterización de las unidades geológicas cartografiables es de gran importancia dentro de la identificación y evaluación de los movimientos en masa. Según el Servicio Geológico Colombiano (SGC, 2015), un mapa de geología para ingeniería exhibe la distribución y propiedades físicas y mecánicas de las rocas y suelos en un territorio. Las unidades geológicas en un mapa son uniformes y no muestran la condición física de los materiales, así el SGC (2013), planteó segregar las unidades geológicas en resistencia y fábrica o textura de las rocas. 2.2.1

Resistencia y Fabrica y/o Textura de la Roca

La resistencia de las rocas se puede estimar en: resistencia a la tensión y a la compresión. La resistencia de las rocas depende de varios factores, como de la cohesión, ángulo de fricción y contenido de humedad dentro de las mismas. En general, la resistencia es el esfuerzo que soporta una roca para con diferentes fuerzas, ya sea de tensión o compresión. Diversos ensayos de laboratorio concuerdan que la resistencia de las rocas a la tensión es mucho menor que la resistencia a la compresión. Además, la presencia de grietas en rocas hace que la resistencia a la tensión sea nula (Ramírez y Monge, 2004). Las Tablas 2 y 3 exhiben la resistencia a la compresión de las rocas presentes en el área de estudio del presente proyecto de tesis. Por otro lado, la fábrica o textura de una roca es utilizada en geología para describir la orientación, ordenamiento, el tamaño y las relaciones mutuas de las partículas o minerales de una roca. La fábrica puede ser primaria o secundaria según su origen. Las deformaciones por diferentes fuerzas de tensión o compresión producen cambios en la fábrica o textura de la roca (Martínez y Gutiérrez, 2003).

Tabla 2. Resumen de resistencia a la compresión simple de las rocas Relaciones entre textura, edad y

campos de

resistencia a la compresión

estimación a la

simple de las rocas colombianas, Tipo de Roca sana

Compresión simple en Mpa, tomado de Johnson y Degraff,. 1988

Adaptada de Montero, González

simple según

y Ángel (1982). Kg/cm 2 media

máxima

compresión

Hoek, 2000 mínima

Máxima

promedio

Mpa

rangos de resistencia promedio para las rocas e m Kg/cm 2

Cuarcita

> 250

> 2500

Chert

> 250

> 2500

Diabasa

> 250

> 2500

Hornffels

3031

Andesita

1314,61-2041,3

Basalto Cuarzodiorita

104,8 1443

358,6

214,1

> 250

1856

1443-1856

Cuarzomonzonita Diorita

2140-2931 2144,15

1225

2011

1757-2931

Gabro

100-250

1757-2931

Granof iro

2040

Granito monte Sorrel

1764

Granito Eskdele

1983

Granito dalbeattie

1478

Porf ido monzonita

1272

Anf ibolita Conglomerado

100-250 1059

1456

1059-1456

Dolomita

780-2439

Granito

48,8

324

181,7

227,6

120,5

granodiorita Mármol

> 250

977-2440

100-250

1000-2500

100-250

620-2270

Pizarra

851-2440

Riolita Arcillolita Argilita

1000-2500

536

100-250

1000-2500

50-100

500-1000

820

Esquisto

536-820 8

165,6

57,8

50-100

500-1000

Filita

50-100

500-1000

Gneis

710

880

84,5

251

174,4

100-250

492-1898

Limolita

599

975

35,3

373

120,9

100-250

293-975

100-250

530-1000

212

1456

235,2

90,1

100-250

212-1456

5 - 25

50-492

Toba Arenisca Carbon Carbon

52775

Grauvaca

555

lodolita shale

176

463

34,3

231

103

25-50

250-500

50-100

176-1030

Shale Arcilloso

12 - 73

Fuente: Montero et al (1982), Jhonson y Degraff (1988) y Hoek (2000)

Tabla 3. Categorías de resistencia a la compresión simple de las rocas Grado*

Termino

Extremadamente Fuerte

Muy Fuerte

Compresión

Índice de

Uniaxial

Carga Puntual

(Mpa)

> 250

>10

100 - 250

4 - 10

Estimación de Fuerza

Ejemplos

Roca solo puede ser astillado

Basalto fresco, chert, diabasa,

con un martillo geológico

geniss, granito, cuarzo

Roca requiere muchos golpes para fracturarse Roca requiere más de un

Fuerte

50 - 100

2-4

golpe del martillo geológico para fracturarse

Anfibolita, arenisca, basalto, gabro, gneis, granodiorita, riolita, caliza, mármol, toba Caliza, mármol, filita, arenisca, esquisto

No puede ser raspado o R3

Moderadamente Fuerte

pelado con una navaja, la 25 - 50

1-2

roca puede ser fracturada con un simple golpe del

Arcilla, carbón, concreto, esquisto, limolita

martillo geológico Puede ser raspado o pelado por una navaja con R2

Débil

5 - 25

dificultad, fragmento

Tiza, sal de roca

pequeño realizado por un golpe La roca se desmorona con R1

Muy Débil

1-5

golpes firmes, se puede raspar con una navaja

Extremadamente Débil

0.25 - 1

La roca se desmorona con la mano

Roca muy alterada por meteorización Se fractura fácilmente

*Grado de acuerdo a Brown y Hoek (1980)

Fuente: Hoek (1994)

Teniendo en cuenta lo anterior, las rocas con mayor resistencia son menos susceptibles a generar movimientos en masa, y rocas con menor resistencia como las arcillas o depósitos cuaternarios en ladera son muy susceptibles a movimientos en masa. La fábrica o textura de la roca tiene gran influencia en las propiedades geomecánicas de los suelos y rocas, porque pueden establecer diferencias en la resistencia. Por ejemplo, una roca ígnea con textura masiva (cuyas partículas están entrabadas y con orientación aleatoria) corresponde a las rocas más resistentes y por lo tanto menos susceptible a generar un movimiento en masa (Villamizar y Calderon, 2004).

2.2.2

Pendiente del Terreno

Otro factor de importancia en la evaluación de movimientos en masa e inundaciones es la pendiente del terreno, a mayor la pendiente del terreno mayor será la susceptibilidad a la generación de movimientos en masa. Al contrario, las inundaciones son más propensas en lugares planos. Innumerables estudios de investigación de desastres naturales involucran la variable de pendiente con la ayuda de los SIG, para esto emplean modelos digitales de elevación (MDE) de diferentes resoluciones dependiendo la escala de trabajo para producir mapa de pendientes en valores de grados o porcentaje. El MDE es una matriz de celdas (pixeles) con un sistema de coordenadas en la que cada celda un posee valor de altitud. Existe diferentes definiciones de pendiente en muchas disciplinas, para este caso la pendiente es el ángulo entre la superficie del terreno y su horizontal (SGC, 2013). La pendiente es de importancia en la evaluación de inundaciones, debido que las zonas con baja pendiente o planas son más susceptibles a estos fenómenos naturales. Varios estudios donde evalúan la susceptibilidad a inundaciones utilizan los MDE y el uso del SIG para identificar zonas con susceptibilidad a inundaciones, dado que con este MDE se puede producir variables cuantitativas como la pendiente, dirección de flujo del agua sobre el terreno, acumulación del flujo (donde las líneas de flujo convergen en un solo punto), delimitación y parámetros de cuencas y caudales máximos (Felicísimo, 1994). 2.2.3

Rugosidad del Terreno

Otro producto del MDE es la rugosidad del terreno, ésta se relaciona con los movimientos en masa, debido a que los cambios sucesivos de pendientes en las laderas favorecen a la infiltración del agua en el terreno y son más susceptibles a fenómenos (SGC, 2013). La rugosidad es la variación por unidad de área de la pendiente. Para llevar a cabo la medida de rugosidad, diversos autores plantean diferentes metodologías que van desde lo analógico hasta el uso de ordenadores. Con el uso de los SIG y MDE se pueden obtener valores de pendiente y rugosidad con análisis de las celdas vecinas, para cada celda del MDE se tiene un valor de altitud y los programas de SIG identifican el gradiente máximo en el valor Z de cada celda en la superficie o matriz del MDE (ESRI, 2016a). De la misma forma es posible

calcular la rugosidad combinando las pendientes entre la celda de referencia y las adyacentes (Goerlich y Cantarino, 2010a). 2.2.4

Geoformas

La morfogénesis corresponde al origen de las formas del terreno por medio de procesos exogenéticos y endogenéticos. Los procesos exogenéticos corresponden a los procesos dinámicos sobre la superficie terrestre como el agua, viento y hielo y los procesos endogenéticos son los procesos dinámicos internos del planeta tierra como los procesos de las placas tectónicas durante tiempo geológicos. Los procesos de origen y ambiente de formación de las formas del terreno pueden incidir en la ocurrencia de movimientos en masa (SGC, 2013). En la Figura 1 se puede observar la evolución y creación de forma del terreno (geoforma) por medio de agentes atmosféricos.

Figura 1. Ejemplo de ciclo y creación de las formas del terreno Fuente. (Caballero, 2009)

Carvajal (2011) propone evaluar las unidades geomorfológicas dependiendo de la escala de trabajo, que va desde geomorfoestructura con escalas de trabajo menores de 1:2’500.000 hasta un componente o elemento geomorfológico con escala mayores de 1:10.000. Así, la jerarquización de menor a mayor escala es: geomorfoestructura, provincia, región, unidad, subunidad y componente geomorfológico. La cartografía de las unidades del terreno son

herramientas útiles para entender el comportamiento del terreno. El SGC (2012) adoptó la metodología propuesta por Carvajal (2011) de la jerarquización geomorfológica para la generación de mapas geomorfológicos aplicados a la zonificación de amenaza por movimientos en masa a escala 1:100.000. Además, el SGC (2012, 2013) propuso un glosario de unidades y subunidades geomorfológicas asignándoles pesos a cada uno basados en ambiente morfogenético presentado en Carvajal (2011). Los ambientes morfogenéticos se agrupan en: denudacional, fluvial y lagunar, estructural, volcánico, glacial y periglacial y por último ambiente antropogénico. Estos ambientes se categorizan en subunidades geomorfológicas, de tal forma que están definidas por la posición dentro de la unidad geomorfológica (Carvajal. 2011). La meteorización y erosión son procesos exogenéticos que influyen en las geoformas y rocas expuestas a los procesos climáticos. Autores coinciden que la meteorización y erosión provocan la alteración (química o física), descomposición, desgaste o modelación de las rocas, originando así, en la mayoría de los casos suelos de diferentes tipos de material, las características prevalecientes del suelo dependen del clima. Como resultado de este proceso sumado las condiciones climáticas se desarrollan una sucesión de horizontes o capas de suelo de diferentes espesores y composición (Carvajal, 2011). 2.2.5

Suelo

La definición del suelo tiene diferentes axiomas dependiendo el uso en diferentes áreas de investigación. Para el ingeniero civil, por ejemplo, el suelo son sedimentos y partículas no consolidados con una orientación y propiedades que varían (Juárez y Rico, 2005). Para el geólogo es el conjunto residual de la desintegración de las rocas por meteorización ya sea física o química. Para el agrónomo es la parte orgánica e inorgánica de la corteza terrestre. Crespo (2004) afirma: “Suelo es una delgada capa sobre la corteza terrestre de material que proviene de la desintegración y/o alteración física y/o química de las rocas” (p. 18). Los movimientos en masa están relacionados con las propiedades físicas y mecánicas de los suelos, algunos suelos son más propensos a generar estos fenómenos naturales. Por ejemplo, un suelo con diferentes tamaños de partículas tendrá un alto porcentaje de vacíos y por ende mayor cantidad de agua en sus poros, en lo que resulta baja fricción (resistencia) entre las

partículas del suelo causando movimientos en masa. Por otro lado, Las inundaciones están relacionadas con las propiedades de los suelos, cuando los suelos poseen gran cantidad de agua en sus intersticios aumenta la vulnerabilidad que esas zonas con este tipo de suelos sean inundables. Por otro lado, las zonas planas con niveles freáticos (nivel el agua en el suelo) altos, son más susceptibles a las inundaciones, debido a que la absorción de agua por parte del suelo es baja. Para la evaluación y análisis de los suelos en un territorio es necesario, dentro de los lineamientos de una investigación, definir la escala de trabajo. Actualmente con la ayuda de los sensores remotos y SIG es posible identificar y zonificar los tipos de suelos y su cobertura de una manera más sencilla y precisa. Según Chuvieco (2008) la teledetección es: “aquella técnica que nos permite obtener información a distancia de los objetos sobre la superficie terrestre” (p. 43). 2.2.6

Sensores Remotos

El reconocimiento e identificación de los fenómenos naturales en campo es el mejor método para su caracterización. Sin embargo, condiciones como la vegetación espesa, pendientes altas del terreno, condiciones climáticas, problemas sociales, entre otros, dificultan el acceso para el reconocimiento y caracterización de éstos en campo. Por lo anterior, en las últimas décadas y con el avance de la tecnología se ha utilizado sensores remotos para la detección de estos fenómenos, sensores incorporados en aeronaves y satélites. Esto ha facilitado la identificación e investigación de los movimientos en masa e inundaciones. Moncada (2014) empleó para la identificación de movimientos en masa imágenes satelitales del sensor MODIS, con la ayuda del índice de vegetación normalizada (NDVI). La metodología de la investigación consistió en un análisis temporal de la zona de estudio a nivel regional, a partir de la identificación de características espectrales de la cobertura vegetal y cambios asociados con movimientos en masa. Los resultados de la investigación fueron un 22% de fiabilidad para la detección de deslizamientos. Por el contrario, la investigación obtuvo resultados útiles para la detección de procesos erosivos y cortes del terreno con una fiabilidad de 58%. En su estudio, Da Silva, Insaurralde y Cardozo (2014) aplicaron métodos de clasificación de imágenes satelitales para generar cartografía de coberturas de suelo con la ayuda de los SIG,

mediante técnicas de índice (ecuaciones) de agua normalizado modificado (MNDWI), índice de vegetación (NDVI), clasificación de árboles de decisión o decisión multivariado (MDT) y clasificación no supervisada. El índice MNDWI discrimina de las otras coberturas en la imagen satelital los cuerpos de agua. El índice NDVI diferencia la vegetación saludable de otras coberturas en la tierra (Lamolda, 2008). Los autores se basaron en la clasificación multivariada para combinar los índices NDVI, MNDWI y la banda 6 del satélite Landsat 8, para identificar la vegetación inundada en la zona de estudio. Obtuvieron como resultado cinco tipos de coberturas: pastizal con un 29.4% del área de estudio, vegetación arbórea con un 25.8%, la cobertura urbana ocupa el 28.9% del área, los cuerpos de agua el 4% y vegetación inundada ocupan el 11.9% del territorio. En diversa literatura y metodologías emplean índices y clasificaciones para identificar y zonificar las coberturas de suelos mediante información obtenida por sensores remotos y ayuda de los SIG, la elección de cada técnica dependerá de varios factores como: conocimiento del autor, escala de trabajo, calidad y disponibilidad de la información de los sensores remotos, entre otros. 2.2.7

Cobertura de Suelo

La cobertura y uso del suelo en un territorio incide en la generación de movimientos en masa e inundaciones. Los movimientos en masa son más susceptibles en áreas sin cobertura vegetal, de tal forma que no hay protección del suelo ante la precipitación y escorrentía de las aguas lluvias. El cambio de cobertura y uso del suelo ya sea por tala indiscriminada, ganadería o agricultura también incide en la generación de movimientos en masa e inundaciones, causando daños sociales, económicos y ambientales. Por ejemplo, la desforestación en las cercanías de un cauce afecta el ecosistema y es más susceptible a este evento natural, debido a que la vegetación disminuye la erosión del cauce con caudales altos. El IDEAM (2010) adoptó la metodología europea CORINE (Coordination of Information on the Environmental) Land Cover al territorio colombiano y consolidó una propuesta metodológica para caracterizar las coberturas presentes en Colombia, basada en la elaboración del Mapa de Coberturas de la Tierra de la Cuenca Magdalena-Cauca, escala 1:100.000 (IDEAM, IGAC y CORMAGDALENA, 2008). En la metodología presentan las unidades y subunidades de coberturas de tierra, las unidades son: territorios artificializados, territorios agrícolas, bosques y áreas seminaturales, áreas húmedas y superficies de agua.

Cabe anotar que la metodología resalta que es para escalas menores a 1:100.000, sin embargo, aclara que dependerá del usuario el nivel que decida aplicar obedeciendo a la resolución de las imágenes de satélites disponibles. 2.2.8

Clasificación de Imágenes Satelitales

La clasificación de una imagen hace referencia al proceso de extraer información de ésta y como resultado del proceso se obtiene un raster que puede ser usado para procesamiento o crear mapas temáticos. Existen dos tipos de clasificación, supervisada y no supervisada. La clasificación supervisada permite clasificar la imagen raster por medio de cada pixel con conocimiento previo de las clases de cobertura existentes en el área de estudio. La clasificación no supervisada permite clasificar la imagen raster por medio de pixeles iguales sin la supervisión de un analista (ESRI, 2017a). En la Figura 2 se puede observar un ejemplo de la clasificación de una imagen de satélite Landsat TM del norte de Cincinnati, Ohio (ESRI, 2016b).

Figura 2. Ejemplo de clasificación de una imagen satelital Fuente. ESRI (2016b)

2.2.9

Precipitación

Autores en su mayoría coinciden con que, los movimientos en masa e inundaciones son generados principalmente, por la precipitación. Dicho detonante, es un factor indispensable del ciclo del agua en la biosfera terrestre, que con el cambio climático en el planeta dicho

factor climático ha variado en su intensidad en varias regiones. Según la Ley 1523 de 2012 (Congreso de la República, 2012), el cambio climático “se puede deber a procesos naturales internos o cambios del forzamiento externo, o bien a cambios persistentes antropogénicos en la composición de la atmósfera o en el uso de las tierras” (p. 3). Desde el 2008 en el valle de Aburrá en el municipio de Medellín Colombia, se implementó

Sistema

Alerta

Temprana por Movimientos en Masa Inducidos por Lluvias, el cual es utilizado para monitorear y comunicar información sobre

amenazas

comunidades

vulnerables. Dicho sistema cuenta con sensores de lluvia y telemetría, umbrales críticos

comunicación

lluvia

alertas

medios

hacia

comunidad. Dicho sistema expone la relación

movimientos

generación

masa

los

con

precipitación. (Aristizabal, Fidel, y Leoz, Figura 3. Relación de Movimientos en Masa con Precipitación. Fuente. (Aristizábal et al. 2010)

2010). En la Figura 3 se puede observar la relación

estrecha

deslizamientos

con

que

tienen las

los

intensas

precipitaciones Para predecir las lluvias o fenómenos climatológicos los investigadores relacionan datos recolectados en determinados sitios, como lo son las estaciones meteorológicas. Con la información recolectada en cada estación los investigadores pueden predecir patrones del clima en un territorio en específico. Según Tobler (1970) en la primera ley de geografía cita “todas las cosas están relacionado entre sí, pero las cosas más próximas en el espacio tienen una mayor relación que las distantes” (p. 236). La interpolación es una técnica para estimar datos donde no existen a partir de datos conocidos en un sitio específico. Por ejemplo, un

territorio tiene un limitado número de estaciones meteorológicas distribuidas espacialmente, los expertos utilizan la interpolación para predecir el clima en todo territorio. Existen varios métodos de interpolación y depende de cada experto la elección. Los métodos son bastantes diferentes, sin embargo, se basan en la lógica entre más cercano dos puntos en el espacio, los valores estimados a partir de esos dos puntos serán más parecidos. Para una interpolación precisa se debe tener en cuenta la cantidad de puntos de muestreo, distribución de los puntos de muestreo y falta de puntos de muestreo en una zona. En los SIG se trabaja con la interpolación espacial para obtener capas raster (matriz de celdas) que representan los valores de la interpolación (Francisco, 2006). Entre los métodos de interpolación más utilizados y conocidos son: interpolación IDW (Inverse Distance Weighting) y de Kriging. El método de IDW es un procedimiento determinístico que se basa en fórmulas matemáticas, interpola una superficie a partir de puntos conocidos usando la distancia inversa ponderada, es decir, que la influencia de cada celda o variable de la superficie interpolada disminuye a mayor distancia de la ubicación de los puntos de muestra o conocidos. La interpolación a partir de Kriging, es un procedimiento geoestadístico avanzado que incluye autocorrelación y genera una superficie a partir de puntos conocidos con valores Z (ESRI, 2016c). Los métodos geoestadísticos suponen que parte de la variación espacial observada en los fenómenos naturales pueden ser modelada por procesos aleatorios con autocorrelación espacial. Los métodos geoestadísticos se pueden usar para para describir y modelar patrones espaciales y predecir valores en ubicaciones no medidas. La técnica geoestadística de Kriging tiene varios métodos para producir disímiles tipos de datos y superficies, para generar el modelo más acertado según el experto y área (ESRI, 2017c). Antes de generar una superficie final para modelar un fenómeno natural, se debe tener en cuenta el ímpetu de los errores del modelo. Para lo anterior existen herramientas como la validación cruzada y la validación de ArcMap, que ayudan a tomar decisiones sobre qué modelos, sea determinístico o geoestadístico, son los mejores para predecir fenómenos naturales. Cuando se ejecuta una validación cruzada, algunos datos conocidos para la generación de la interpolación se pueden descartar debido a que contienen grandes errores.

En su investigación, Torres (2017) utilizó datos de evaporación de 34 estaciones meteorológicas del IDEAM en el departamento de Antioquia Colombia entre el periodo comprendido entre 1971 y el año 2000. Los datos fueron utilizados para comparar métodos de interpolación determinísticos (IDW) y geoestadísticos (Kriging) para obtener el mejor modelo de la variable de evaporación en el departamento de Antioquia. Por medio de la validación cruzada calculó los errores de los dos métodos de interpolación, teniendo como resultado, que el método geoestadístico presenta menor error y que estadísticamente presenta un mejor modelo espacial del fenómeno natural. Rodríguez (2014) analizó datos de precipitaciones anuales de 136 estaciones meteorológicas en el Departamento de Cundinamarca, permitiendo un modelamiento del fenómeno a partir de la comparación de métodos determinísticos y geoestadísticos. El autor utilizó el método de interpolación IDW y Kriging con la herramienta “asistente geoestadístico” del programa ArcGIS 10.1, y utilizó validación cruzada para obtener los errores de los métodos utilizados y así observó que método arrojó menor valor y por ende generó la mejor predicción del fenómeno natural. El método que arrojó menos errores y el más adecuado para el análisis de precipitación fue el método de Kriging, es el resultado más acertado y con un margen de error menor. 2.2.10 Avenidas Torrenciales Otro factor importante en la caracterización de las inundaciones son las avenidas torrenciales, las cuales son otro peligro natural que causan las fuertes precipitaciones en épocas de lluvias, principalmente en cauces intramontañosos. Al generarse dicho fenómeno poseen un alto grado de afectación en personas, viviendas e infraestructura y medio ambiente. En la literatura existen varias definiciones de avenidas torrenciales que algunas divergen y otras no, dependiendo de la disciplina y experiencia de cada autor. En su estudio, Alfonso y Junco (2004) argumentan que las avenidas torrenciales: “son el aumento del caudal en un cauce con volúmenes excepcionales, en el cual, el fluido además de agua contiene una mezcla de escombros compuesta por suelo, roca y material vegetal” (p. 23). La clasificación de las avenidas torrenciales depende de la morfometría de la cuenca, de su origen y de los materiales que está compuesta, por lo general se clasifican así:

➢ Flujos de Lodo ➢ Flujos Concentrado (de arena, limo, detritos, roca fracturada) ➢ Flujo de Detritos En su investigación, González, Montoya Jaramillo y Silva Arroyave (2009) introdujeron el índice de Melton en la evaluación de zonas de amenaza por avenidas torrenciales para cada una de las microcuencas que conforman la cuenca de la quebrada Doña María localizada al sur de Medellín, Colombia. El índice de Melton o también llamado rugosidad de Melton, fue definida por Melton (1957) como la relación entre el relieve y el área de una subcuenca hidrográfica. Los autores le dieron mayor importancia en uno de los escenarios evaluados a esta variable dentro del modelo, de esta forma, la cuantificación de la amenaza en la quebrada presentó una disminución que los otros escenarios, pero aumentó en las microcuencas, reflejando así su importancia en la evaluación de inundaciones. 2.3

SUSCEPTIBILIDAD Y AMENAZA

Los conceptos de susceptibilidad, amenaza y vulnerabilidad se diversifican en muchas literaturas dependiendo el área de estudio, sin embargo, en la rama de investigación de amenazas y riesgo por fenómenos naturales se han recopilado y formado conceptos unificados de este tema. La cartografía de identificación de zonas susceptibles y vulnerables a eventos naturales es una herramienta básica e indispensable para la evaluación del riesgo e inclusión dentro los procesos de ordenamiento territorial. La representación de susceptibilidad, amenaza y vulnerabilidad tiene como fin, disminuir los daños en la infraestructura y pérdidas humanas en un territorio. Dicha cartografía depende principalmente de la disponibilidad de la información (Delgado et al., 2006). Por otra parte, la susceptibilidad es la probabilidad de que un evento natural se genere en un área esperada. Ésta varía dependiendo del tipo e intensidad del peligro natural, debido a que cada evento posee características diferentes. Por ejemplo, se debe evaluar la susceptibilidad para caída de rocas y deslizamientos por separado, debido a que estos fenómenos tienen diferente naturaleza (PMA, 2007). El SGC (2013) evaluó la susceptibilidad de movimientos en masa mediante la integración de dos elementos, la evaluación multicriterio y análisis espacial con SIG, asignando pesos y estandarizando las diferentes temáticas espaciales como

geología, geomorfología, morfometría, suelos y cobertura de la tierra, cuantitativamente con pesos de ponderación para cada variable de 1 a 5. Con la superposición y posterior combinación de las variables obtuvieron las zonas con susceptibilidad muy baja, baja, media, alta y muy alta con respecto a la opinión de expertos en el tema. Identificadas las zonas susceptibles a peligros naturales, en nuestro caso por movimientos en masa e inundaciones, dichas zonas representan una amenaza si se les suma factores detonantes, como la precipitación, sismos y en algunos casos factores antrópicos. En general, el significado de amenaza, es la probabilidad que ocurra un evento adverso a la condición humana o medio ambiente, generado por estos mismos. La Ley 1523 de 2012 (Congreso de la República, 2012) define la amenaza así: Peligro latente de que un evento físico de origen natural, o causado, o inducido por la acción humana de manera accidental, se presente con una severidad suficiente para causar pérdida de vidas, lesiones u otros impactos en la salud, así como también daños y pérdidas en los bienes, la infraestructura, los medios de sustento, la prestación de servicios y los recursos ambientales (p. 3) La amenaza se divide en dos según su origen; de origen natural o de origen antrópico. Para identificar el origen de la amenaza es necesario evaluar los elementos detonantes de ésta. Los elementos detonantes de origen natural son: procesos endógenos (actividad tectónica y volcánica) y procesos exógenos (movimiento en masa, inundaciones, lluvias, viento). Los agentes detonantes de amenaza de origen antrópico son: accidentes (incendios, explosiones, derrames) y actividades humanas (erosión, deforestación, contaminación) (Renda, Rozas Garay, Moscardini, y Torchia, 2014). Para el análisis de evaluación de amenaza se debe contemplar unas etapas básicas en todos los casos, las etapas son: términos de referencia, revisión y análisis de información secundaria, reconocimiento superficial - subsuelo y cartografía del terreno, análisis y evaluación de resultados. Con la ejecución de las anteriores etapas se tendrá un mapa de zonificación de amenaza con unas categorías generales de baja, media y alta, que permitirá la toma de decisiones para diferentes actividades y para la elaboración de estudios de riesgos.

2.3.1

Métodos para Análisis de Amenaza

Existen diferentes métodos para caracterizar la amenaza en una zona determinada, ya sea que se encuentre bajo amenaza por deslizamientos o inundaciones. A continuación, se presenta los principales métodos utilizados. Evaluación Multicriterio En la rama de investigación y evaluación de fenómenos naturales utilizan muy a menudo el método basado en el análisis multicriterio, debido a que permite la combinación de varios factores con la integración de los SIG. En la evaluación de peligros naturales los factores poseen un componente espacial. Los SIG permiten la superposición de varias temáticas y asignación de pesos a las variables con el fin de obtener resultados a partir de diferentes condiciones. La integración de la Evaluación Multicriterio y Multiobjetivo (EMC) en el entorno de los SIG es muy habitual. Según Barredo (1996), la evaluación Multicriterio es un conjunto de técnicas orientadas a la toma de decisiones. Dado que los SIG permiten la combinación de diferentes capas (variables), el análisis multicriterio permite la valoración de criterios, factores y atributos para obtener un resultado en base de información geográfica para la toma de decisiones. El análisis multicriterio se ha aplicado a muchas ramas de investigación: en la gestión de riesgos de desastres naturales, medio ambiente, industria, política, transporte, demografía, entre otras ramas. En los SIG se pueden hacer combinaciones de capas tanto en formato raster como en vectorial, cada uno con sus ventajas y desventajas para un modelo con diferentes criterios. La evaluación y obtención de las variables y criterios al inicio de un proyecto debe realizarse en relación de que se quiere evaluar en el territorio. Proceso De Análisis Jerárquico El proceso de Análisis Jerárquico (AHP) fue desarrollado por Saaty (1980), y su fundamento principal radica en el hecho que permite asignar valores cuantitativos basándose de los juicios subjetivos de quien toma las decisiones y el resultado es una jerarquización de cada una de las temáticas o criterios evaluados. El procedimiento compara pares de criterios,

partiendo de una matriz de doble entrada, siendo las filas y columnas el número de criterios a evaluar (Ordóñez, Quentin, y Cabrera, 2014). Para hacer la comparación de criterios o elementos, es necesario una escala de números que indique que un elemento es más importante o dominante que otro con respecto al criterio al cual se compara. La Tabla 4 muestra la escala de intensidad de importancia. Tabla 4. Escala fundamental de números absolutos Intensidad de Importancia

Definición

Igual Importancia

Débil o Leve

Modernamente Importante

Moderadamente más Importante

Fuerte Importancia

Más Fuerte Muy Fuerte o Importancia Demostrada Muy, Muy Fuerte

Extremadamente Importante

Recíprocos de arriba

1.1 - 1.9

Sí la actividad "i" tiene asignado uno de los números anteriores distintos de cero cuando se compara con la actividad "j", entonces "j" tiene el valor recíproco en comparación con "i"

Explicación Dos actividades contribuyen igual al objetivo Experiencia y juicio débil a favor de una actividad sobre otra Experiencia y juicio débil a favor de una actividad sobre otra Una actividad es fuertemente favorecida sobre otra, este dominio es demostrado en práctica La evidencia que favorece una actividad sobre otra es del orden de afirmación más alto posible

Una suposición razonable

Puede ser difícil asignar el mejor valor, pero cuando se compara con otras actividades, el tamaño de los números pequeños no sería Sí la actividad es muy cerrada demasiado notorio, pero aun así pueden indicar la importancia relativa de las actividades. Fuente. Saaty (2008)

Los pesos o prioridades de cada elemento se obtienen a partir de sumar los valores de fila y dividir la suma total de cada fila por la suma total de todas las filas. Con el procedimiento anterior, se obtiene qué elemento representa la mayor importancia relativa de los elementos o criterios comparados para la toma de decisiones (Saaty, 2008). La Tabla 5 muestra un ejemplo de la aplicación de la matriz de doble entrada para comparar el consumo relativo de bebidas en los Estados Unidos. Se compara una bebida de la columna con respecto a una bebida de la fila superior y responde la pregunta ¿Con cuánta intensidad se consume esa

bebida en comparación con la que encuentra en la fila en los EU? Por ejemplo, en la comparación café/vino se ingresó la escala 9, lo que significa que el consumo de café es 9 veces el consumo del vino y en la comparación vino/café la escala es 1/9 debido a que el valor es reciproco (Saaty, 2008). Tabla 5. Ejemplo aplicación de escala Café Vino Té Cerveza Soda Leche

Café Vino 1 9 1/9 1 1/5 2 1/2 9 1 9 1 9

Té Cerveza Soda Leche 5 2 1 1 1/3 1/9 1/9 1/9 1 1/3 1/4 1/3 3 1 1/2 1 4 2 1 2 3 1 1/2 1 Modificado de Saaty (2008)

Suma 19 1.778 4.117 15 19 15.5

Pesos 0.2554 0.0239 0.0553 0.2016 0.2554 0.2083

74.39

Se debe tener en cuenta que los resultados perfectos son muy difíciles de lograr, debido a que los juicios subjetivos pueden variar de quien tome las decisiones, es de esperar cierta inconsistencia en cualquier matriz de comparación de pares. Para determinar la consistencia de las decisiones tomadas por los expertos, el AHP mide los juicios mediante la Razón de Consistencia (RC) (Saaty, 1980). La Tabla 6 exhibe los indicadores para evaluar la Consistencia de la matriz de comparación de pares. Tabla 6. Indicadores para evaluar la Consistencia Indicador Razón de Consistencia (RC)

Ecuaciones Ecuación 1. 𝑅𝐶 =

Índice de Consistencia (IC)

Ecuación 2. 𝐼𝐶 =

Índice Aleatorio (IA)

Ecuación 3. 𝐼𝐴 =

𝐼𝐶 𝐼𝐴

𝜆𝑚𝑎𝑥 − 𝑛 𝑛−1

1.98 (𝑛−2) 𝑛

Fuente. Saaty (1980)

Variables IC = Índice de Consistencia IA = Índice Aleatorio λmax = Es el máximo valor propio. Es de anotar que entre más cercano sea λmax a n, más consistente será la matriz de comparación por pares. n = Es el número de criterios n = Es el número de criterios

Obtenidos el valor de Razón de Consistencia (RC), Saaty (1980) argumenta que este valor no debe exceder 0.10, indicando que el juicio del tomador de decisiones (experto) es inconsistente, lo que conlleva reconsiderar y modificar los valores de la matriz de comparación por pares. De lo contario indica que el juicio del experto es consistente (Riaño y Palomino, 2015). Siguiendo con el ejemplo anterior, la Tabla 7 muestra los resultados del cálculo de la Razón de Consistencia, para cuál bebida se consume con más intensidad en los EU. Teniendo como resultado de RC el valor de 0.01534, este valor no excede de 0.10 e indica que el juicio del experto es consistente. Tabla 7. Ejemplo cálculo de indicadores de consistencia Cálculo de máximo valor propio (λmax) Café

Vino

Té

Cerveza

Soda

Leche

Suma

3.81

39.00

16.33

6.44

3.36

5.44

Pesos

0.2554

0.0239

0.0553

0.2016

0.2554

0.2083

λmax

0.9733

0.9320

0.9038

1.2994

0.8584

1.1343

6.1013

Calculo Índice de Consistencia (IC) 𝐼𝐶 =

6.1013 − 6 = 𝟎. 𝟎𝟐𝟎𝟐𝟔 6−1

Calculo Índice Aleatorio (IA) 𝐼𝐴 =

1.98 (6 − 2) = 𝟏. 𝟑𝟐 6

Calculo de Razón de Consistencia (RC) 𝑅𝐶 =

0.02026 = 𝟎. 𝟎𝟏𝟓𝟑𝟒 1.32

En su estudio, González et al. (2009) evaluaron la amenaza de avenidas torrenciales utilizando una metodología cualitativa con la ayuda de los SIG, ponderaron las temáticas como la pendiente del terreno, topografía, la geología, geomorfología, distancia de los cauces, el flujo acumulado y el índice del Melton, obteniendo como resultados zonas de amenaza acordes a los eventos naturales ocurridos en el pasado. En la ciudad de Ibagué en el departamento del Tolima (Colombia), se realizó un estudio por avenidas torrenciales con cartografía base, MDE, recolección de datos y muestras en campo, geología y cobertura del suelo de la zona de interés. Posteriormente la información se procesó obteniendo como resultado la susceptibilidad a movimientos en masa y avenidas

torrenciales, concluyendo que la zona urbana al pie de los cerros de Ibagué es muy susceptible a peligros naturales como deslizamientos e inundaciones de grandes magnitudes (Barreto y Ruiz, 2001). En literatura de la investigación combinan metodologías o de tipo mixto, siendo evaluaciones cuantitativas y cualitativas, la primera se refiere a aquella que recolecta, evalúa y relaciona datos medibles y la segunda es aquella que se basa en datos no numéricos y en la experiencia del investigador. La principal diferencia entre las dos metodologías radica en cómo el investigador enfrenta o aborda el problema investigativo (Montgomery y Quintana, 2006). En su estudio Robayo (2014), recopiló y analizó información en cuanto a localidades, manzanas, lotes, cuerpos de agua, drenajes, zonas de obstrucción en los drenajes uso de suelo y curvas de nivel de la localidad de Tunjuelito (Bogotá). Con la ayuda de los SIG y datos como el caudal del cauce, periodo de retorno y área de afectación obtuvo las zonas con amenaza por inundación, debido a que en esta localidad se ha presentado y presentan inundaciones por el aumento del río Tunjuelo en épocas de lluvias. 2.4

VULNERABILIDAD

La vulnerabilidad, además de la amenaza, es una de las variables que integran la evaluación y análisis del riesgo, estas dos variables son mutuamente condicionantes y deben estar siempre presentes en el análisis del riesgo. Para cada escenario de amenaza se determina el grado de exposición de cada elemento, así, se deben identificar y caracterizar los elementos expuestos (físicos y personas). El análisis de vulnerabilidad dependerá del grado de amenaza y escala de cada proyecto de investigación, dado que, cada escenario de amenaza sea por movimientos en masa o inundaciones, poseen diferentes grados de intensidad o destrucción a distintas escalas. Por ejemplo, un movimiento en masa puntual puede afectar una o varias viviendas expuestas o un flujo de detritos o inundación puede afectar o destruir viviendas o bien centros poblados. Así, según el Congreso de la República (2012), el concepto de vulnerabilidad es: “la susceptibilidad o fragilidad física, económica, social, ambiental o institucional que tiene una

comunidad de ser afectada o de sufrir adversos en caso de que un evento físico peligroso se presente” (p. 6). La vulnerabilidad ha de evaluarse según sea el caso de forma cualitativa, cuantitativa o combinada. Hay dos tipos de vulnerabilidad: física y de individuos. La vulnerabilidad física (viviendas, vías, servicios públicos, infraestructura, medio ambiente), por sus características espaciales permite ser representado y zonificado en mapas con respecto a los escenarios de amenaza. Por su parte, la vulnerabilidad de los individuos se define por el grado de pérdidas de vidas o lesiones inducidas por peligros naturales. La evaluación de esta es compleja, debido a que es subjetiva, depende de varios factores de las personas, tales como la edad, tiempo de respuesta, niveles de ingresos, grado de escolaridad, discapacidad, grupos de atención de desastres, etc. (SGC, 2015). La Guía Metodológica para estudios de Amenaza, Vulnerabilidad y Riesgo por Movimientos en Masa del SGC (2015) propone la identificación y localización de los elementos expuestos, ya sea físicos o personas mediante la Tabla 8. Tabla 8. Identificación de Elementos Expuestos

Fuente: (SGC, 2015)

Los daños en los elementos expuestos se encuentran relacionados directamente con la intensidad de la amenaza. En cuanto mayor sea la amenaza el daño en los elementos será mayor. La vulnerabilidad de cualquier construcción o edificación dependerá del método y

materiales empleados al momento de su construcción y de su localización con respecto a la amenaza. En Colombia rige el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente (NSR-10) promulgada por el Decreto 926 del 19 de marzo de 2010, la cual se encarga de reglamentar los métodos y condiciones que deben ser sometidas las nuevas construcciones, con el propósito de que estas tengan una mejor respuesta ante sismos o peligros naturales. En otros países como Perú, Chile, Ecuador, Argentina y Venezuela, han implementado normas sismo resistentes, cada uno con diferentes métodos de construcción, debido a que cada país posee fisiografías diferentes, pero todas las normas convergen al mismo objetivo de prevenir y mitigar daños a edificaciones y/o pérdidas humanas (Juver, 2016). Así, una edificación o infraestructura construida bajo técnicas y materiales adecuados es menos vulnerable a eventos naturales adversos. Coburn, Spence y Pomonis (1991) afirman que: “La defensa más acertada contra los desastres es una sociedad que generalmente se encuentre menos vulnerable” (p. 47). 2.4.1

Caracterización del Vulnerabilidad

La evaluación de vulnerabilidad en variada literatura se realiza mediante encuestas de los residentes en las zonas con amenazas altas o medias por eventos naturales adversos, también recolección de información sobre el uso y estado de la edificación, donde se obtienen entornos económicos y sociodemográfico, y se tiene una estimación de los daños y/o perdidas posibles ante un peligro natural. En un estudio de caso en la ciudad de México, el Centro Politécnico para el Control de Desastres de Oxford (Coburn et al., 1991) evaluó la vulnerabilidad humana ante un sismo de gran magnitud. Este estudio se realizó mediante entrevistas en una zona de riesgo para lo cual obtuvieron que el 60% de la población presentaban un ingreso menor al salario mínimo de los cuales la mayoría son trabajos informales. También tuvieron como resultado que la zona posee sobre población, el 60% de las familias se integran de cinco o más miembros, de las cuales se encuentran en edificios de alquiler (Cobun et al., 1991). De los anteriores resultados es posible deducir que, en la mayoría de las ciudades de Latinoamérica, la población con bajo recursos económicos se asientan y/o invaden áreas en zonas de riesgos, posiblemente por los bajos costos de arrendamientos y los estratos que allí se tienen.

El SGC (2015) propone la evaluación de vulnerabilidad con la caracterización de los elementos expuestos bajo amenazas con categoría altas, mediante la inspección con formatos diligenciados en campo de las edificaciones, redes viales, infraestructura de servicios públicos en riesgo, etc. Posteriormente evalúan la exposición y fragilidad de los elementos expuestos ante la amenaza, para obtener los probables daños en los elementos, clasificando la vulnerabilidad en Baja, Media y Alta por los daños esperados. La Figura 4 exhibe las zonas de exposición de un elemento expuesto frente a la generación de un deslizamiento.

Figura 4. Ejemplo de exposición de un elemento frente a un deslizamiento Fuente: (SGC, 2015)

El nivel de detalle varía de estudio a estudio, depende en sí de la naturaleza misma de cada investigación. En algunos casos la recolección de información puede ser dispendiosa y con altos costos, no es lo mismo una ciudad de 20.000 habitantes a una ciudad de más de 100.000 habitantes. En este caso y en ocasiones no es necesario caracterizar edificación por edificación, sino caracterizar y evaluar, como por ejemplo un grupo de edificaciones o manzanas de un sector, por otro lado, la evaluación de vulnerabilidad en ciudades con pocos habitantes o centros poblados es menos dispendiosa y la recolección de datos es más asequible. Yamin, Ghesquiere, Cardona y Ordaz (2013) caracterizan las edificaciones mediante localización geográfica, características físicas, socioeconómicas y de funcionamiento.

Evalúan la exposición humana con respecto al daño físico que se puede presentar en las edificaciones por peligros naturales. Dentro del análisis estimaron que la cantidad de población varía dependiendo si es de día, de noche, o incluso para un día especifico de la semana. Por su parte, obtuvieron con información de la población para el año 2005 representaciones geográficas de la ciudad de Bogotá de la densidad poblacional (hab/m2) por manzanas, unidades de planeamiento zonal (UPZ) y por localidad, resultados que permitieron concluir que las localidades de Ciudad Bolívar y Tunjuelito poseen la mayor población por metro cuadrado de la ciudad, siendo la zona más vulnerable a un sismo. Existen numerosas normas y políticas con enfoque al ordenamiento territorial, conocimiento y reducción del riesgo de desastres en varios países, que buscan disminuir y en otros casos evitar la vulnerabilidad ante peligros naturales, desarrollando metodologías para el análisis y evaluación de amenaza y vulnerabilidad, debido a que, tanto en países desarrollados y en desarrollo como los de América Latina, el aumento de pérdidas económicas se atribuye principalmente al aumento de población en zonas de riesgo (Press y Hamilton, 1999). 2.5

ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DEL RIESGO

El riesgo es la probabilidad de que un fenómeno natural y/o antrópico tenga consecuencias negativas y adversas a la integridad humana, áreas urbanizadas, sistemas viales de comunicación, equipamientos (salud, educación, otros) e infraestructura de servicios públicos. La estimación del riesgo es un proceso, que consiste en identificar los daños y pérdidas ante un peligro natural, ya sea de inestabilidad (movimientos en masa) o zonas de inundación. En resumen, el riesgo se puede definir como la relación entre la amenaza y la vulnerabilidad. Para que eventualmente, se desate un evento que pueda producir un desastre debe existir una amenaza de origen natural o antrópico, y condiciones vulnerables en una comunidad y/o infraestructura de la misma. El conocimiento, reducción del riesgo y manejo de desastres son factores importantes para la intervención de este. Cuando se tiene identificado estos factores se puede proceder a la toma de decisiones para reducir, mitigar o evitar riesgos por peligros naturales en los territorios. Lo anterior, introduce a un concepto más técnico de riesgo, el concepto de Riesgo corresponde a: “los daños o pérdidas potenciales que pueden presentarse debido a los eventos

físicos peligrosos de origen natural, socio-natural, tecnológico, biosanitario o humano no intencional, (…) El riesgo de desastres se deriva de la combinación de la amenaza y la vulnerabilidad” (Congreso de la República, 2012, p. 5). En la mayoría de los casos, es más eficiente prevenir que recuperarse de los eventos naturales ocurridos. Sin embargo, expertos en el tema aciertan que no importa la resistencia de edificación o estructura, eventos naturales seguirán causando daños. El resultado de evaluación del riesgo dependerá principalmente de la información recolectada y procesada en las actividades de evaluación de amenaza y vulnerabilidad por peligros naturales adversos. Para un experto en el tema, algunos riesgos son más fáciles de identificar y evaluar que otros. Por ejemplo, un movimiento en masa o inundación en localidades pequeñas son más predecibles que un terremoto, como el ocurrido en Japón en el año 2011 con una magnitud de 9.0 en la escala de Richter y que jamás antes se había registrado ni pronosticado en esa zona del país (Amano, 2015). La cuantificación del riesgo es subjetiva debido a que depende de muchas variables, como la agilidad de un individuo ante un evento natural con respecto a otro individuo. Por ejemplo, individuos jóvenes y sanos poseerán mayor repuesta a individuos de tercera edad, niños y con discapacidad. Visión, grado de conocimiento y prioridad de la población ante el riesgo, de cómo perciben la población la intensidad y magnitud de la amenaza natural, en creencias, una población será más afectada que otra por diferentes motivos, entre otras variables. Por consiguiente, no hay una metodología estándar para la evaluación del riesgo. Las estimaciones de pérdidas humanas y/o daños en edificaciones o infraestructura son de interés para la planificación y desarrollo de planes de emergencia en territorios bajo amenaza por peligros naturales para hacer frente a un desastre. Evitar y mitigar el daño posible por un riesgo natural conlleva la necesidad de tomar medidas y control a corto, mediano y largo plazo del uso de suelo del territorio. También, la metodología y calidad de los materiales de las construcciones, sobrepoblación en zonas de riesgo, deforestación, tecnología, entre otros. Según Coburn et al. (1991) “La más alta prioridad de la evaluación del riesgo por diferentes eventos o causas naturales en un territorio con amenaza latente, es salvar vidas (p.26).

Es muy importante dentro del riesgo mismo, la respuesta y fortalecimiento de las instituciones estatales frente a este. La capacidad de reacción y la gestión del riesgo en un territorio son factores que influyen en la vulnerabilidad de los elementos expuestos por eventos naturales adversos. La literatura científica respalda que para determinar el riesgo existen dos componentes esenciales, la amenaza y la vulnerabilidad de los elementos expuestos. Así, el riesgo es mayor o menor en cuanto la amenaza y vulnerabilidad sea alta o baja. Por ejemplo, en una zona de amenaza alta por sismo el riesgo es mayor si las edificaciones no fueron construidas bajo normas sismo resistentes, en cambio, el riesgo disminuye si las edificaciones fueron construidas con materiales y metodologías adecuadas. La evaluación del riesgo se puede realizar de diferentes maneras, cualitativa o cuantitativamente o integrados, se debe considerar también, la evaluación por cada uno o integrado de las causas de los eventos naturales ocurridos en un territorio. Dicho lo anterior, la elección de la metodología e indicadores para el cálculo del riesgo dependerá de la experiencia de quien ejecute el estudio de riesgo (SGC, 2015). La Unidad Nacional de Gestión del Riesgo de Desastres (UNGRD, 2014) afirma que existen diferentes métodos para el cálculo del riesgo, por un lado, el analítico o matemático y por el otro, el descriptivo. El método analítico, llamado también matemático, se basa fundamentalmente en la aplicación o el uso de la siguiente ecuación: Ecuación 4. R

= f (A,V)

Donde, R = Riesgo A = Amenaza V = Vulnerabilidad La ecuación anterior hace referencia básica para la estimación del riesgo, a partir de la amenaza y vulnerabilidad. El método descriptivo o cualitativo se basa en criterios del experto en el uso de una matriz de doble entrada. Se interrelaciona la amenaza (vertical) con la

vulnerabilidad (horizontal), con la intersección de ambos valores se podrá estimar el nivel de riesgo esperado. Según la Sociedad Australiana de Geomecánica (Walker, Davies y Wilson, 2007), el riesgo se puede estimar cuantitativamente, semi-cuantitativo y cualitativamente. La estimación de riesgo cuantitativo integra el análisis de frecuencia de una amenaza y las consecuencias de ésta mediante probabilidad. La estimación de riesgo semi-cuantitativo o mediante términos cualitativos puede ser usada cuando no se tiene y la obtención de datos numéricos es limitada, como un proceso inicial para la identificación de peligros naturales o antrópicos con niveles de detalle o cuando no se justifica el costo/tiempo para un análisis más detallado de un estudio. El SGC (2015) propone categorizar el riesgo por separado: el riesgo de bienes físicos y de personas, para luego integrarlos y obtener un riesgo final. Dicha categorización es baja, media o alta, dependiendo del resultado de la integración, en el cual se plantean algunas medidas de intervención y reducción, como en el caso de zonas con riesgo alto. En otro estudio (Walker et al., 2007), se estimó el costo aproximado de daños de acuerdo a las consecuencias de las estructuras o edificaciones ante una amenaza natural o antrópica, asignándoles un porcentaje al valor directo del daño con relación al valor de la edificación en el mercado. Por otro lado, el SGC (2015) analizó si el riesgo alto es mitigable o no, así, plantearon que estas zonas de riesgo alto deben ser intervenidas con criterios de viabilidad técnica, económica y urbanística, con el fin de disminuir la categoría del riesgo alto a medio. El Organismo de las Naciones Unidas encargado de la atención de desastres. Organización de las Naciones Unidas para la Ayuda de Desastres (UNDRO, 1979), en una reunión de expertos “Desastres Naturales y Análisis de Vulnerabilidad” en conjunto con la UNESCO (United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization), propusieron y definieron la diferencia entre amenaza, vulnerabilidad y riesgo, también su relación, debido a que las terminologías existentes no eran muy claras. De la reunión concluyeron la siguiente fórmula para la estimación del riesgo: Ecuación 5. Rt

= (E) (Rs) = (E) (H * V)

Donde, Rt = Riesgo Total E = Elementos Bajo Riesgo Rs = Riesgo Específico H = Amenaza O Peligro V = Vulnerabilidad Según la Organización de los Estados Americanos en su manual sobre el “Manejo de Peligros Naturales en la Planificación para el Desarrollo Regional Integrado” (OEA, 1993), el riesgo de peligros naturales se define con la relación de la amenaza y la vulnerabilidad, como se indica en la siguiente ecuación: Ecuación 6. R

=AxV

Donde, R = Riesgo A = Amenaza V = Vulnerabilidad Otros autores incorporan en el análisis y evaluación del riesgo la capacidad de respuesta de los individuos ante un peligro natural o antrópico. Wilches-Chaux, en la compilación “Los Desastres no son Naturales” por Maskrey (1993), define el riesgo como la relación de amenaza, vulnerabilidad e introduce otro factor que es la capacidad de preparación de los individuos mediante un conjunto de medidas de preparación y prevención antes de que ocurra un evento natural desfavorable. Define el riesgo como sigue:

Ecuación 7.

𝑨𝒎𝒆𝒏𝒂𝒛𝒂 𝒙 𝑽𝒖𝒍𝒏𝒆𝒓𝒃𝒊𝒍𝒊𝒅𝒂𝒅

Riesgo = 𝑪𝒂𝒑𝒂𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅𝒆𝒔 𝒆𝒏 𝑷𝒓𝒆𝒑𝒂𝒓𝒂𝒄𝒊ó𝒏

La representación de las zonas de riesgo en un mapa ayuda a los planificadores dentro del ordenamiento territorial a tomar mejores decisiones y a la población en general aporta una visión de los peligros presentes en su territorio. La información plasmada en un mapa debe ser comprensible para aquellos que toman decisiones sobre el territorio, así como para la

entidad privada como público en general. El mapa debe resaltar un peligro que pueda afectar a la población, viviendas e infraestructura de un territorio (OEA, 1993). Los mapas de riesgo representan la distribución geográfica de zonas o áreas de amenaza con posibles pérdidas o daños físicos o de vidas humanas. Al momento de observar representaciones o mapas de riesgo, es importante anotar que no son pronósticos. Coburn et al. (1991) afirman que: “todas las estimaciones de pérdida son sólo extrapolaciones en el futuro de la distribución estadística observada de sucesos de amenazas y sus efectos en el pasado” (p. 35). En la Figura 5 se puede observar el riesgo existente por piroclastos en un evento explosivo del Volcán Poás en la Cordillera Volcánica Central de Costa Rica, las tonalidades en general son rojo para riesgo alto, amarillo para riesgo medio y verde para riesgo bajo.

Figura 5. Representación gráfica de mapas de riesgo Fuente. Escuela de Ingeniería Forestal (2008)

Es de importancia la documentación y registro de información detallada de los desastres, debido a que contribuye a la prevención y mitigación de éstos. Estudios de los efectos de un desastre sirven para establecer la relación amenaza-vulnerabilidad, como es el caso de respuesta de diferentes tipos de edificaciones a un evento sísmico. Según Coburn et al. “Las edificaciones construidas bajo normas estrictas de sismo resistencia y adecuados materiales van a resistir mayor magnitud que las edificaciones en mampostería sin estructura” (p.12).

Trabajos o estudios Relacionados En su estudio Sánchez y Urrego (2011) utilizaron las temáticas de geomorfología, geología y uso de suelo para la identificación de la amenaza, donde posteriormente se les asigno una ponderación obteniendo así la susceptibilidad a movimientos en masa. Dicha susceptibilidad fue clasificada en cinco rangos: muy baja, baja, media, alta y muy alta. Una vez definieron el mapa de susceptibilidad, evaluaron el factor detonante lluvia como factor desencadenante de los deslizamientos obteniendo así el mapa de amenaza por deslizamientos. El SGC (2013) evaluó inicialmente variables cualitativas y cuantitativas. Dentro de las variables cualitativas se encuentran la geología, geomorfología, suelos y cobertura de la tierra y dentro las variables cuantitativas se encuentran la pendiente, longitud de pendiente, rugosidad y acuenca, las cuales se derivaron del MDE. Aplicaron un enfoque heurístico AHP para la ponderación de las variables y posterior combinación de éstas con análisis multicriterio que involucra la combinación de datos geográficos, obteniendo el mapa de susceptibilidad por deslizamientos y calificación muy baja, baja, media, alta y muy alta. Una vez obtenido la susceptibilidad y para obtener la zonificación de amenaza procedieron a evaluar los detonantes de los movimientos en masa como la lluvia y sismo, obteniendo así, con la suma de susceptibilidad más cada detonante los mapas de amenaza por clima y sismo en la República de Colombia a escala 1:100.000. En el proyecto piloto de Van Westen, Sijmons, Wijnker y Nieuwenhuis (2003), utilizaron para la obtención de la amenaza por inundaciones y deslizamientos de tierra las temáticas geográficas de precipitación, pendientes, geología, suelo, uso de suelo y sismicidad. Para la ponderación de cada variable utilizaron la metodología planteada por Van Westen (1999), donde le asignaron a cada variable valores de 0 a 100 dependiendo de la susceptibilidad de ésta a la generación de inundaciones o deslizamientos, la asignación del peso a cada variable es altamente subjetivo. Posteriormente combinaron las temáticas ponderadas por la simple suma asignándole la misma importancia a todas las variables.

METODOLOGÍA

Para obtener la zonificación de riesgo por movimientos en masa e inundaciones en los centros poblados del municipio de Pensilvania, se hace necesario contar con variables o capas que contengan información geográfica relevante para la investigación, así como insumos temáticos como el MDE, imágenes satelitales y planchas cartográficas. El proceso metodológico desarrollado en esta investigación integra tres fases para la definición de áreas con riesgo por movimientos en masa e inundaciones en el municipio de Pensilvania. Debido a que el objeto del proyecto de investigación es la identificación y zonificación del riesgo por deslizamientos e inundaciones, se hace necesario evaluar la amenaza de estos dos fenómenos por separado (ver Figura 6). Para alcanzar el objetivo propuesto, se debe ejecutar en tres fases:

1 2 3

• Identificación y Evaluación de la Amenaza por Movimientos en Masa e Inundaciones • Luego de identificar la Amenaza se procede a Identificar y Evaluar los Elementos Expuestos (Vulnerabilidad) • Por Ultimo, teniendo la Amenaza y Vulnerabilidad se estima el Riesgo Bajo, Medio y Alto

Figura 6. Fases para la Zonificación de Riesgo La metodología aplicada en el presente trabajo de investigación se resume en el flujograma observado en la Figura 7, el flujograma presenta la metodología del geoprocesamiento para la obtención de resultados.

Figura 7. Proceso Metodológico

Para la aplicación de la metodología en el presente trabajo de investigación, se consideró las referencias citadas en el capítulo 2 y se menciona el procedimiento de enfoque heurístico AHP para la ponderación de diferentes variables del SGC (2013). El mismo señala ocho variables para la realización del estudio, evaluaron variables cualitativas y cuantitativas como son: geología, geomorfología, suelos y cobertura de la tierra dentro las variables cualitativas y la pendiente, longitud de pendiente, rugosidad y acuenca dentro de las variables cuantitativas. Para el presente trabajo de investigación se consideró cinco de las ocho variables anteriormente mencionadas. No se tuvieron en cuenta las variables de suelos, longitud de pendiente y acuenca, datos que no se obtuvieron, sin embargo, la metodología de esta investigación tuvo en cuenta las variables necesarias y acordes para la evaluación de amenaza naturales. Las variables consideradas para el presente estudio son: ➢ Geología ➢ Geomorfología ➢ Cobertura de Suelos ➢ Precipitación ➢ Pendiente ➢ Rugosidad ➢ Índice de Melton Para la evaluación de las unidades geológicas de la zona de estudio, se tomó la información de las planchas geológicas No 187, 188, 206 y 207 del SGC. Para la evaluación de la inestabilidad se contempló las características de resistencia y textura de las rocas mediante la calificación de resistencia de las rocas de Hoek (1994), Montero et al. (1982) y Jhonson y Degraff (1988). Para la definición de las unidades de geomorfología se usará el glosario de unidades y subunidades del SGC (2013) basados en los ambientes donde se generaron cada unidad, sea denudacional, fluvial, estructural, volcánico, glacial o antropogénico. Para este trabajo de investigación la delimitación de dichas unidades geomorfológicas se definirá paralelamente con el apoyo del MDE.

En cuanto a la definición y delimitación de la cobertura de suelo, se tomó la decisión de usar la metodología que el IDEAM adoptó para Colombia para la definición de las coberturas de suelo del área de estudio con el apoyo de imágenes satelitales. El programa ArcGIS proporciona el conjunto de herramientas para la clasificación de imágenes, se usó la clasificación supervisada porque se tiene evidencia de campo de las coberturas de suelos en la zona de estudio. ArcGIS es el programa SIG elegido para este trabajo de tesis, el cual proporciona un conjunto de herramientas “Análisis Espacial” que contiene herramientas para crear la pendiente y rugosidad del terreno a partir de un MDE, también para definir la dirección y acumulación de flujo para la creación de las cuencas hidrográficas con el conjunto de herramientas Hydrology que se utilizará para la definición de la variable Índice de Melton ESRI (2016a). Asimismo, proporciona Geostatistical Analyst que son herramientas de ArcGIS destinadas a interpolar y crear superficies a partir de puntos conocidos, para visualizar, analizar y comprender fenómenos espaciales, para el caso de esta investigación se utilizó para interpolar datos atmosféricos y crear la capa o variable de precipitación. Para la evaluación de amenaza se realizó la ponderación y análisis (pesos) de las variables antes mencionadas. Se realizó una ponderación a cada una de ellas con un valor máximo de 5 y un valor mínimo de 1, teniendo en cuenta aspectos independientes de cada variable. Debido a que la actual investigación evalúa la amenaza de dos fenómenos naturales para el municipio de Pensilvania, la comparación de las variables se hizo por separado, tanto para movimientos en masa e inundaciones. Se usó el método de análisis multicriterio para este trabajo de tesis, ya que permite la combinación de temáticas o variables que para este caso son variables con información espacial, y con el apoyo de la herramienta “algebra de mapas” de ArcGIS se realizó dicha combinación de temáticas geográficas. Debido a que unas variables tienen más importancia que otras para este proyecto de investigación, el enfoque AHP se usó para asignarle importancia a cada variable dentro de la evaluación de amenaza por fenómenos naturales en el área de estudio.

Vulnerabilidad Para este estudio se evaluaron y caracterizaron las edificaciones y personas bajo amenaza en grupo, ya que la información e insumos para caracterizar dicha vulnerabilidad en el presente trabajo de tesis es restringido y de bajo detalle. Riesgo Para la evaluación del riesgo en este trabajo de tesis se usó la relación vulnerabilidad – amenaza que plantea la OEA (1993) y dicha estimación fue semi-cuantitativa debido a que no se tiene información numérica, pues su obtención es limitada. El programa SIG elegido posee un conjunto de herramientas de “Geoprocesamiento” que contienen herramientas que calculan la intersección de las variables o temáticas, en este caso vulnerabilidad y amenaza. Posteriormente se utilizó la matriz de doble entrada de la UNGRD (2014) para clasificar el riesgo en el municipio de Pensilvania. 3.1

ÁREA DE ESTUDIO

En la Figura 9 se exhibe la localización del municipio de Pensilvania. La zona de estudio se encuentra en la cordillera central al oriente del departamento de Caldas, Colombia. El municipio de Pensilvania cuenta con un área aproximada de 542 km2 y está situado a 145 kilómetros de distancia de Manizales la capital departamental. El municipio limita al norte con los municipios de Sonsón y Nariño, al oriente Samaná, al occidente Salamina y Marulanda y al sur con Marquetalia y Manzanares. Pensilvania tiene una población de 26,426 habitantes según datos del censo 2005 del Departamento Administrativo Nacional de Estadística (DANE, 2005), de los cuales el 68% está en la parte rural y el 32% en la parte urbana. El municipio cuenta con los centros poblados de Arboleda con influencia de 21 veredas, Bolivia con 29 veredas bajo su influencia, Pueblo Nuevo con influencia de 11 veredas, San Daniel con 21 veredas bajo su jurisdicción. En la Figura 10 se puede observar la ubicación de cada centro poblado en el área de estudio. En al área afloran rocas de edad del Plioceno, Terciario y Cuaternario. La unidad metamórfica del plioceno corresponde al Grupo de Cajamarca, el cual está conformado por

esquistos cuarzo-sericíticos, cuarcitas, biotíticas, anfibolitas y localmente esquistos calcáreos. Andesitas y Dacitas Porfiríticas del Terciario son rocas con fenocristales de cuarzo, feldespatos, hornblenda y biotita, incluidos en matrices afaníticas o vítreas. Las unidades del Cuaternario son: unidad volcano-sedimentario compuesto por flujo de escombros, depósitos aluviales y torrenciales. Depósitos de Caída Piroclástica compuestos por capas de lapilli, arena y ceniza de tonalidades amarillos, muy alteradas. Dichos depósitos provienen del complejo volcánico del Ruiz. Aluviones Recientes compuestos por grava, arena y limos (Gonzalez, 1980). En cuanto a la geomorfología, el municipio presenta características de relieve montañoso estructural, con pendientes planas a muy abruptas. El área de estudio se caracteriza por laderas fuertemente quebradas debido a la composición dura de las rocas ígneas y metamórficas presentes. El área corresponde a un clima super húmedo, con excesos de agua tanto en épocas secas y lluviosas. El comportamiento de las precipitaciones en el municipio es bimodal con temporadas de lluvias en los meses de marzo a mayo y septiembre a noviembre. La temperatura promedio es de 17° a una altura de 2060 m.s.n.m, la cual corresponde a una zona de transición entre piso térmico medio a frio (Alcaldía de Pensilvania, 2000). En la Figura 8 se observa el comportamiento bimodal de la precipitación en el municipio de Pensilvania.

Figura 8. Precipitación mensual Fuente. (Alcaldía de Pensilvania, 2000)

Figura 9. Localización del Municipio de Pensilvania

Figura 10. Ubicación de los Centros Poblados

En el municipio de Pensilvania existen ríos importantes como son el Samaná, Dulce, Pensilvania, Salado, Tenerife y La Miel. Estos cauces poseen una orientación y atraviesan el área de estudio de suroeste a noreste, disecando las rocas metamórficas e ígneas presentes en el área de estudio, produciendo valles cerrados en forma de ‘V’ con depósitos de terrazas a las orillas de los ríos. La cobertura vegetal es variada, que van desde gramíneas (cereales y otros) hasta especies arbóreas de gran altura en zonas de bosques naturales. Los pastos y especies menores se encuentran diseminadas en pequeñas extensiones acompañadas de especies arbustivas y áreas intervenidas por la actividad humana. Al municipio corresponde cuatro unidades de zonas de vida según Holdridge (1996) y son: Bosque pluvial Montano (bp-M), Bosque muy Húmedo Montano Bajo (bmh-MB), Bosque muy Húmedo Premontano (bmh-PM) y Bosque Húmedo Tropical (bh-T). Se describen a continuación: Bosque pluvial Montano (bp-M): Vegetación de subpáramo con temperatura de 6°C hasta los 12°C y precipitaciones superiores a los 2,000 mm anuales. La unidad se encuentra en la parte suroccidental del municipio, presentando generalmente topografía muy accidentada. Bosque muy Húmedo Montano Bajo (bmh-MB): Presenta temperatura que va desde los 12°C a los 18°C con precipitaciones de 2,000 mm a 4,000 mm anuales. Gran parte del área de estudio se encuentra en esta unidad conservando su riqueza faunística. Bosque muy Húmedo Premontano (bmh-PM): Se encuentra hacia el sur, oriente y parte norte de la zona de estudio. La temperatura oscila entre 18°C y 24°C con precipitaciones anuales entre los 2,000 mm y 4,000 mm. Bosque Húmedo Tropical (bh-T): Se encuentra en la parte nororiental del área de interés, hacia el corregimiento de Pueblo Nuevo y sus veredas de influencia. La temperatura media es de 24°C con precipitaciones superiores a 2,000 mm.

3.2

REVISIÓN Y PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN

Se realizó la revisión de información existente en el área de estudio la cual proviene de diferentes instituciones internacionales, nacionales y locales como el NASA (National Aeronautics and Space Administration), IGAC (Instituto Geográfico Agustín Codazzi), IDEAM, DANE, EOT (Esquema de Ordenamiento Territorial), entre otro, con el fin de establecer variables o temáticas a utilizar en la metodología, dicha información se analizó, evaluó y procesó con el programa ArcGIS. Para el desarrollo de la metodología se contempló una serie de insumos y variables como se puede detallar en la Tabla 9, tanto para movimientos en masa como inundaciones, a las cuales se les asigna un peso ponderado. Con esto se busca clasificar la susceptibilidad relativa por una amenaza natural de un área dada en diferentes categorías, las cuales se pueden representar en un mapa. Tabla 9. Resumen de información utilizada

3.2.1

Geología Movimientos en Masa

Para la evaluación de la variable de geología, se utilizaron y procesaron las planchas geológicas del SGC No 187, 188, 206 y 207 a escala 1:100.000, de los años 1980, 1976, 1998 y 1976 respectivamente. Las planchas contienen información de la litología y estructuras (fallas y plegamientos) de las rocas presentes en el área de estudio, también la delimitación de las unidades y fallas geológicas. Una vez delimitados y digitalizados las unidades geológicas en el área de interés y con la ayuda del MDE se delimitaron con más detalle los depósitos cuaternarios y unidades geológicas, debido a que las planchas del SGC poseen escalas pequeñas (1:100.000) y por lo tanto menos detalle. La Figura 12 presenta la distribución de las unidades geológicas de la zona de estudio. Para la caracterización geológica con fines en estudios de inestabilidad se deben contemplar variables básicas de las propiedades y características de las rocas. Para la calificación de la calidad de las rocas se consideraron las variables de resistencia y fabrica. La Figura 11 exhibe los pesos asignados a cada temática, tanto para la resistencia como la fábrica de las rocas en la evaluación de geología para la evaluación de amenaza por deslizamientos.

Figura 11. Ponderación de Resistencia y Fábrica de las Rocas

Figura 12. Mapa Geología municipio de Pensilvania.

Resistencia de las Rocas La resistencia de la roca define la susceptibilidad de éstas a generar o no movimientos en masa. A las rocas que afloran en el área de estudio se les asignaron rangos de resistencia basados en las categorías de resistencia a la compresión simple de las rocas de diferentes autores, en las Tabla 3 y Tabla 2 se puede observar la clasificación de la resistencia de diferentes rocas. En la Tabla 10 se propone la calificación de la resistencia de las rocas del área de estudio según la resistencia a la compresión simple de las tablas antes mencionadas. Tabla 10. Calificación de resistencia de las rocas para movimientos en masa Grado R0 - R1

Termino Muy blanda a extremadamente blanda

Calificación 5

Blanda

Moderadamente dura

Dura

Muy dura a extremadamente dura

R5 – R6

Basado en SGC (2013)

Fábrica de Rocas La fábrica o textura de una roca es la orientación, ordenamiento, tamaño y relación de las partículas o minerales (Martínez y Gutierrez, 2003). La fábrica o textura de una roca incide en su comportamiento, debido a que la orientación de las partículas gobierna las propiedades geomecánicas de las rocas y suelos. Dicha clasificación y calificación de la orientación y su disposición de las partículas se observa en la Tabla 11, ayuda a definir las diferencias existentes entre la resistencia de las rocas (SGC, 2013).

Tabla 11. Calificación de fábrica de las rocas para movimientos en masa. Textura/Fábrica

Características

Calificación

Cristalina Masiva

En rocas de cualquier origen (ígneo, metamórfico o sedimentario) cuyas partículas minerales están entrabadas y con orientación aleatoria. Corresponde a las rocas más resistentes y menos deformables, salvo las rocas volcánicas cuya calidad es un poco dispersa según sean porosas o no lo sean. Ejemplos: granitos, basaltos, calizas, chert, cuarcitas y mármoles.

Cristalina Foliada y Rocas de falla

En rocas cuyas partículas minerales están mecánicamente entrelazadas, con una orientación preferencial a lo largo de la cual las rocas son menos resistentes. Su calidad se dispersa como consecuencia de su fábrica orientada, es decir, por los planos de esquistosidad y foliación. Ejemplos: Pizarras, filitas, esquistos, milonitas.

Cristalinas Bandeadas

En rocas cuyas partículas minerales están mecánicamente entrelazadas, conformando bandas composicionales con alguna influencia direccional. Ejemplo: Neis.

En rocas con partículas cementadas, con resistencia y deformación variable, Clásticas Cementadas dependiendo de la calidad del material cementante, la relación matriz-clastos y el grado de empaquetamiento general que posea. Ejemplos: areniscas, conglomerados. Clásticas Consolidadas

En estas rocas se presentan comportamiento variable esfuerzo-deformación, con direccionalidad de sus mecánicas. La resistencia se acrecienta con el grado de consolidación diagenética. Ejemplos: arcillolita, lodolitas, shales.

Fuente. (Montero et al., 1982)

Inundaciones Los depósitos cuaternarios en la zona de estudio definen zonas de inundación, flujos o avenidas torrenciales que hayan ocurrido en el pasado. Los depósitos como aluviones recientes, derrubios de pendiente, flujos de lodo y terrazas aluviales, cuentan el pasado reciente el tiempo geológico de eventos naturales ocurridos en el municipio de Pensilvania. A estos depósitos se les asigno una calificación 5, debido a que las zonas con estos tipos de depósitos son propensas a que vuelva ocurrir dichos fenómenos naturales. 3.2.2

Geomorfología Movimientos en Masa

La evaluación de las geoformas del área de estudio ayuda a definir su origen por procesos endogenéticos o exogenéticos, que actúan y moldean la superficie terrestre en diferentes intensidades. Dichas geoformas se representaron mediante su ambiente y su génesis, dicho origen de las unidades define y contribuye a la susceptibilidad de movimientos en masa e inundaciones. Las geoformas de ambiente fluvial y costero definen zonas de amenaza por

inundación, sin embargo, para los movimientos en masa se restringe a otras geoformas de ambientes diferentes. Las unidades geomorfológicas se delimitaron a partir de la capa de sombras generado del MDE, para luego ser calificadas por su origen, ambiente de formación y modelado del relieve según lo propuesto por el SGC (2013) para cada unidad geomorfológica. Las condiciones de génesis, ambiente y modelado varían entre sí, y pueden modificar la susceptibilidad a la generación de movimientos en masa. Así, el proceso genético, referido a la presencia o no de fuerzas internas de la tierra contribuyan a la formación de una geoforma varía entre 0 a 1. Las geoformas de ambientes volcánicas y estructurales son calificadas con el menor valor ‘0’, debido a que no requieren procesos exógenos para su formación. Las geoformas que requieren de agentes externos (atmosféricos) son calificados con la máxima valor ‘1’. La calificación de ambiente de formación de una geoforma varia de 0 a 3, siendo las geoformas de ambientes fluviales y costeros con la calificación menor ‘0’, debido a que definen zonas de amenaza por inundación. Las geoformas de ambiente estructural son calificadas con el mayor valor ‘3’, dado que poseen mayor susceptibilidad a movimientos en masa. En cuanto a la variable de modelado del relieve, este se califica de 0 a 1, y se refiere al aspecto de construcción (agradación) o destrucción (degradación) de una geoforma. Cuando ocurre un movimiento en masa éste construye una nueva geoforma, por tal razón se califica con el mayor valor ‘1’, de lo contrario con el menor valor ‘0’ (SGC, 2013). Teniendo las calificaciones de ambiente, génesis y modelado de cada geoforma se procedió a sumar los valores de cada variable de geomorfología y obtener una calificación total, en cuanto mayor sea el valor aumenta la susceptibilidad a movimientos en masa. En la Tabla 12 se presentan las calificaciones de las unidades morfogenéticas presentes en el área de estudio.

Tabla 12. Valores y calificación de las unidades geomorfológicas Código Def Dldi Dlmd Dsr Fpi Sce Sefc Sefes Ses Slf Slfe Ssh Sshlc Sshle Vcd Vmp

3.2.3

Unidad Ambiente Escarpe faceteado 2 Lomeríos disectados 2 Lomeríos muy disectados 2 Sierra residual 2 Plano o llanura de inundación 0 Cerro estructural 3 Espolón faceteado 3 Espolón festoneado 3 Espolón 3 Lomos de falla 3 Escarpe de línea de falla 3 Sierra homoclinal 3 Ladera de contrapendiente de sierra homoclinal 3 Ladera estructural de sierra homoclinal 3 Criptodomo 2 Manto de piroclastos 2 Fuente. SGC (2013)

Genesis 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Modelado 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1

Calificación 3 3 3 3 2 4 3 4 4 4 3 4 4 4 3 3

Pendiente del Terreno Movimientos en Masa

La pendiente es el ángulo o inclinación existente de un elemento con respecto a su horizontal. Felicísimo (1994) afirma: “La pendiente en un punto del terreno se define con el ángulo existente entre el vector gradiente en este punto y el eje Z” (p. 50). La determinación de la pendiente es de importancia en la determinación de movimientos en masa, debido a que a mayor pendiente la ladera es más susceptible a dichos fenómenos naturales. Para la estimación de inundaciones la evaluación de la pendiente del terreno es de importancia, pues las pendientes bajas o planas son susceptibles a estos fenómenos. Para la definición de la temática pendiente se utilizó como insumo el MDE y el programa ArcGIS 10.1 para generar la variable de pendientes en grados con la herramienta Slope. Para la clasificación de la variable pendiente, se tomó la clasificación de susceptibilidad de la pendiente para movimientos en masa de SGC (2013), la pendiente se agrupó en 5 categorías como se puede observar en la Tabla 13.

Tabla 13. Calificación de Pendiente del Terreno Descripción Plana a suavemente inclinada Inclinada Muy inclinada Abrupta Escarpada

Pendiente 0 – 7° 7° – 11° 11° - 19° 19° - 40° > 40°

Fuente. SGC (2013)

Calificación 1 2 3 4 5

Inundaciones La clasificación de la pendiente es de importancia, debido a que, las pendientes bajas o casi planas son más propensas a inundaciones, como también los cauces con pendientes altas en valles cerrados pueden aportar con otras condiciones a la generación de inundaciones o avenidas torrenciales. Dado lo anterior, las pendientes más bajas son más susceptibles a inundaciones y por lo tanto la calificación de la variable de la pendiente para la evaluación de amenaza por inundaciones se hizo en proceso inverso a como se realizó en la Tabla 13. 3.2.4

Rugosidad del Terreno Movimientos en Masa

La rugosidad del terreno está relacionada con la irregularidad o accidentalidad del terreno. Sin embargo, por su naturaleza es de difícil implementación (Goerlich y Catarino, 2010b). Para la generación de la rugosidad del terreno no existe un procedimiento estándar. Diversos autores han aplicado distintas metodologías para obtener el índice de rugosidad del terreno. La relación de la tecnología y los SIG han permitido que sea relativamente simple la generación de la rugosidad. Riley, DeGloria y Elliot (1999) desarrollaron un índice de rugosidad del terreno a partir de un modelo digital de elevación (MDE) usando análisis espacial con Arc/Info, donde calcularon el cambio de elevación entre las celdas del MDE, de forma que se puede calcular la rugosidad del terreno. Para este caso de estudio la rugosidad del terreno se generó a partir del MDE con el programa de ArcMap con la herramienta de estadísticos locales de la caja de herramientas de análisis

espacial. Se procedió a utilizar la herramienta Focal Statistics y configurado con tipo de estadística STD, que calcula la desviación estándar de las celdas cercanas. Según Felicísimo (1994) en escala de grises las zonas con color oscuro representan baja rugosidad y las zonas con tonos claros representan alta rugosidad. También, la rugosidad define los límites superiores e inferiores de las laderas. La rugosidad del terreno se relaciona con los movimientos en masa en cuanto al terreno con mayor rugosidad mayor la susceptibilidad a la generación de deslizamientos. En la Tabla 14 se propuso la clasificación en 5 categorías de la rugosidad del terreno, según la clasificación de rupturas naturales. La clasificación se caracteriza porque agrupa mejor los valores similares y maximizan las diferencias entre las clases. Los límites de las clases quedan establecidos dónde hay diferencias enormes entre los valores (ESRI, 2017b). Con la anterior clasificación se puede diferenciar mejor los cambios bruscos del terreno y por ende son más susceptibles a los movimientos en masa. Tabla 14. Calificación de Rugosidad del Terreno Descripción Rugosidad muy baja Rugosidad baja Rugosidad media Rugosidad alta Rugosidad muy alta

Rugosidad 0 – 12 12 – 20 20 – 29 29 – 42 42 – 130

Calificación 1 2 3 4 5

Para la clasificación de la variable de rugosidad del terreno se utilizó los valores obtenidos de la anterior clasificación y se procedió a utilizar la herramienta de ArcMap Reclassify. 3.2.5

Cobertura del Suelo Movimientos en Masa

La alteración de la cobertura del suelo influye en la generación de movimientos en masa, debido a que la remoción de la capa vegetal deja al suelo a la merced de la erosión de los diferentes agentes atmosféricos. Para la realización del mapa de cobertura de suelo se identificó, interpretó y clasificó las imágenes satelitales del satélite Sentinel 2 con resolución 10m x 10m del año 2017, con el programa ArcMap, el cual se realizó una composición a

color verdadero con las bandas 4, 3 y 2 de las imágenes, aplicando la leyenda CORINE Land Cover Adaptada para Colombia por el IDEAM (2010), de la información y coberturas de suelos del país. La clasificación de una imagen satelital es el proceso de extraer diferentes atributos o clases de información, este proceso identifica los valores de cada pixel de la imagen raster y el resultado es la clasificación de cada clase. Existen dos tipos de clasificación, supervisada y no supervisada. La clasificación supervisada permite clasificar la imagen raster por medio de cada pixel con conocimiento previo de las clases de cobertura existentes en el área de estudio. La clasificación no supervisada permite clasificar la imagen raster por medio de pixeles iguales sin la supervisión de un analista (ESRI, 2017a). Se realizó recorrido de campo como se puede observar en la Figura 13 para la recolección de datos, con el objetivo de obtener información georreferenciada de los tipos de cobertura presentes en el área de estudio, y así, ésta fue utilizada para el análisis de clasificación de coberturas bajo la leyenda CORINE Land Cover Adaptada para Colombia (IDEAM, 2010).

Figura 13. Ejemplos de coberturas reconocidas en campo Se utilizó la clasificación supervisada y el programa ArcMap para la identificación e interpretación de las diferentes coberturas en el área de estudio. Con la herramienta

Interactive Supervised Classification de ArcMap se generó la clasificación, posteriormente se aplicó herramientas de suavizado y agregación de regiones, se obtuvo la variable la clasificación preliminar de coberturas en el municipio de Pensilvania. Para esta investigación las coberturas se agruparon en 3 categorías; Bosques, Pastos y Sin Cobertura, debido a que algunas coberturas ocupaban áreas muy pequeñas y no eran representativas dentro de la escala del presente estudio. A cada categoría se les asignó un valor de calificación, las áreas con vegetación densa son menos susceptibles a movimientos en masa que áreas sin protección vegetal, la falta de cobertura vegetal aumenta la susceptibilidad del terreno a la generación de estos fenómenos naturales. En la Tabla 15 se observa la clasificación de las clases de cobertura de suelo en el área de estudio. Tabla 15. Calificación Cobertura de Suelo Categorías de Coberturas de Suelo Bosques Pasto y Arbustos Sin Cobertura

Calificación 1 3 5

Inundaciones La alteración y no cobertura del suelo influye en el grado de afectación de las inundaciones, debido a que la remoción de la capa vegetal deja al suelo a la merced de la erosión de las crecidas. Se ha evidenciado en varios estudios que en zonas de inundación donde hay ausencia de cobertura, la intensidad de las inundaciones es mayor, esto debido a que la escorrentía superficial es mayor y de esta manera la fuerza de arrastre también es mayor. En la Tabla 15 se observa la calificación de dicha variable, siendo 1 el valor con susceptibilidad baja a inundaciones y 5 zonas con mayor susceptibilidad a dicho fenómeno. La Figura 14 se puede observar la distribución de las tres categorías de cobertura de suelo.

Figura 14. Mapa Cobertura de Suelo municipio de Pensilvania.

3.2.6

Precipitación Movimientos en Masa

Los movimientos en masa están relacionados directamente con los factores climáticos. La lluvia como factor detonante en la generación de deslizamientos ha sido estudiada por varios autores por diferentes métodos, algunos han abordado el tema con métodos estadísticos, otros por métodos físicos basados en las características hidrogeotécnicas de las laderas susceptibles a movimientos en masa. Los movimientos en masa suelen ser generados por otros factores como la actividad tectónica (sismos) y actividad antrópica, sin embargo, un solo factor detonante, es considerado como generador de deslizamientos, ya sea por el incremento del esfuerzo o la reducción de la resistencia de los materiales que conforman una ladera (Wang y Sassa, 2003). Para la evaluación de la variable precipitación en la zona de estudio se utilizó datos de las estaciones meteorológicas del IDEAM dentro y cerca de la zona de estudio, con el fin de obtener mejores resultados. En la Tabla 16 se puede observar la cantidad y coordenadas de las estaciones meteorológicas. Tabla 16. Estaciones meteorológicas IDEAM No

Código

Nombre

Latitud

Longitud

Altura (m)

23050260

Florencia

-75.05

5.533333

1575

23050230

Pensilvania

-75.149167

5.374306

2016

23050080

Marquetalia

-75.057472

5.298917

1550

23020080

Manzanares

-75.144083

5.265611

1974

23020090

Marulanda

-75.267139

5.278167

1700

26180250

Valle Alto

-75.317778

5.35

2800

26180260

Miranda

-75.333583

5.427167

2175

26185010

Pelada

-75.344778

5.57875

2180

23055040

Samaná

-74.999222

5.419444

1532

26180240

5.522194

3210

Pavas -75.392889 Fuente. IDEAM (2018).

Varios estudios relacionan la precipitación como factor detonante de los movimientos en masa. En la ciudad de Manizales se obtuvo que los movimientos en masa son detonados por

precipitaciones diarias mayores a 70mm y fenómenos más pronunciados por precipitaciones mayores a 200 en 25 días (Terlien, 1998). En la ciudad de Bucaramanga, Suarez (2008) propuso niveles de alerta por deslizamientos a partir de precipitaciones de 55mm por día. El SGC (2013) utiliza los valores máximos diarios de precipitación como detonante para la evaluación de la amenaza por movimientos en masa. Teniendo el conjunto de datos con las variables de precipitación y su posicionamiento (X, Y), se utiliza el método probabilístico o geoestadístico para interpolar los datos puntuales de las estaciones al área de estudio. El propósito de un método geoestadístico es construir un modelo matemático de la función aleatoria Z (X), basados en un conjunto de datos experimentales Zexp (Xi), donde X y X+h son dos puntos separados por una distancia h, Z(X) Z (X+h) son variables aleatorias (Njandjock Nouck, Kenfack, Diab Diab, Njeudjang, y Jorelle Meli'l, 2013). El método geoestadístico Kriging se caracteriza no solo por la distancia entre los valores conocidos, sino que se centra en minimizar la varianza del error esperado (diferencia valor real y valor estimado). El Kriging simple / universal es válido cuando los fenómenos son estacionarios y de varianza conocidas y media conocida, mientras el Kriging ordinario es válido para fenómenos estacionarios y de varianza conocidas y media desconocida. En ambos casos exista o no exista tendencia en los datos se prosiguió al análisis de los modelos de dependencia espacial y posteriormente con el uso del método de validación cruzada se selecciona el método más adecuado con menor error. Con los datos de precipitación máxima mensual se procedió a modelar el fenómeno natural con los métodos determinístico (IDW) y geoestadístico Kriging (ordinario y simple) con el programa ArcGIS con la herramienta Geostatistical Analyst. Esta herramienta permite examinar tendencias y autocorrelación entre los datos de precipitación. En la Figura 15 se observan las gráficas de predicción de los métodos utilizados; IDW, Kriging ordinario y Kriging simple.

Figura 15. Graficas de predicción métodos de interpolación Teniendo la interpolación de los datos de precipitación, se procedió a realizar la validación cruzada a cada método de interpolación utilizado. El objetivo de realizar la validación cruzada es determinar la calidad de un modelo de interpolación, el objetivo es tener errores de predicción y errores de predicción de raíz cuadrada cercanos a 0. Teniendo en cuenta lo anterior, que entre menor sea el error de cada una de las predicciones los datos de precipitación máxima mensual en el área de estudio mejor será el modelo. Comparado los métodos de interpolación, el método de Kriging Ordinario presenta un menor error en comparación con IDW y Kriging simple. El método IDW presenta mayor variabilidad y el método Kriging ordinario se obtuvo una distribución espacial con mayor suavizado y menor error. Al comparar los tres métodos se determinó que el método de Kriging ordinario brindó un mejor ajuste y menor error que los otros dos métodos. Para la clasificación se utilizó la clasificación de rupturas naturales, la cual agrupa valores similares y máxima las diferencias entre estos. Teniendo en cuenta lo anterior se procedió a clasificar dichos valores con el fin de asignarles ponderaciones de 1 a 5, siendo la mayor ponderación el rango con las precipitaciones de mayor valor, tal como se muestra en la Tabla 17. Tabla 17. Calificación Precipitación Valores de Descripción Precipitación (mm/mes) 495 – 698 Muy Baja 698 – 812 Baja 812 – 926 Media 926 – 1070 Alta 1070 – 1370 Muy Alta

Calificación 1 2 3 4 5

Figura 16. Mapa de Precipitación municipio de Pensilvania.

Inundaciones Las inundaciones están relacionadas directamente con los factores climáticos. La lluvia como factor detonante en la generación de las inundaciones ha sido estudiada por varios autores por diferentes métodos, tanto cualitativos como cuantitativos. Unos autores evalúan las inundaciones con información tomada en campo y cronología de los eventos (Barreto y Ruiz, 2001), otros autores concluyeron y asociaron las inundaciones a las pendientes y desprendimientos de material en las cercanías del cauce (Piedrahita y Hermelin, 1993). La Tabla 17 exhibe la calificación de la variable precipitación, siendo el valor 1 la susceptibilidad muy baja y 5 las zonas con la mayor susceptibilidad a inundaciones. En la Figura 16 se puede observar la distribución de la precipitación en la zona de estudio. 3.2.7

Índice de Melton Movimientos en Masa

El índice de Melton o también llamado rugosidad de Melton, fue definida por Melton (1957) como la relación entre el relieve y el área de una subcuenca hidrográfica. Cuando una cuenca posee altas pendientes y poca área es susceptible a generar flujos de detritos durante épocas de intensas lluvias. El índice ayuda a diferenciar entre cuencas idóneas de generar flujo de detritos con cuencas que generan crecidas sin sedimentos. Cuando el índice de Melton es superior a 0.5 la cuenca presenta torrencialidad o avenidas torrenciales (Marchi, Trisorio y Zanframundo, 1986). El índice de Melton (1957) relaciona parámetros morfométricos de cuencas hidrográficas como lo son: el área de la cuenca y sus alturas máximas y mínimas. Wilfor, Sakals, Innes, y Sidle (2004) utilizaron el índice de Melton para las cuencas en el oeste del sistema de la Cordillera Canadiense con la siguiente ecuación (González et al., 2009): Ecuación 8.

Donde,

IM = (H max – H min) x A-0.5

IM = Índice de Melton H max = Cota de altura máxima (Km) H min = Cota de altura mínima (Km) A = Área de Cuenca (km2) Para la definición de esta variable, se procedió definir la dirección y acumulación de flujo por medio del MDE y la herramienta Spatial Analyst Tools del programa ArcGIS. Posteriormente se definen los puntos finales de cada flujo y finalmente se delineó las subcuencas del área de estudio. Teniendo delimitadas las subcuencas se procedió a calcular la altura máxima y mínima, área e índice de Melton de cada una. Evaluadas las subcuencas por medio del índice de Melton, las subcuencas con los valores de índice de Melton superiores a 0.5 son las más susceptibles a la generación de inundaciones. Por tal motivo el índice de Melton se clasificó en 5 para valores superiores a 0.5 y 1 para valores inferiores a 0.5, siendo el valor 5 con mayor susceptibilidad a inundaciones y 1 con menor susceptibilidad. La Figura 17 exhibe las cuencas hidrográficas del municipio de Pensilvania.

Figura 17. Mapa de cuencas hidrográficas del municipio de Pensilvania

3.3

EVALUACIÓN DE AMENAZA

En esta fase se evaluó la susceptibilidad del área de estudio por movimientos en masa e inundaciones con temáticas o variables geográficas por separado. Según el Decreto 1807 del 19 de septiembre de 2014 (MinVivienda, 2014), los estudios básicos de amenaza por movimientos en masa se deben realizar en zonas con topografía ondulada, montañosa y escarpada, con pendientes iguales en zonas susceptibles o superiores a 5 grados. Los estudios básicos de amenaza por inundaciones deben realizarse en zonas susceptibles a presentarse estos fenómenos naturales, sean áreas aledañas o no a cuerpos de agua. Con las variables antes mencionadas en la Tabla 9, el procesamiento y evaluación de las amenazas por movimientos en masa e inundaciones en el área de estudio se realizó mediante SIG con el programa ArcGIS. Para evaluar las amenazas por movimientos en masa e inundaciones en el municipio de Pensilvania se realizó una ponderación entre las diferentes variables. La evaluación se realiza mediante método basado en el análisis multicriterio, debido a que éste permite la combinación de variables espaciales y sus ponderaciones, con la ayuda de los SIG y de forma automática se realizó la ponderación con la herramienta de ArcGIS, algebra de mapas. En la evaluación de amenaza por fenómenos naturales intervienen diferentes variables, sin embargo, cada una de ellas aporta de diferente modo a la generación de movimientos en masa e inundaciones en el área de estudio, algunas variables aportan más que otras a la generación de estos fenómenos. Por tal motivo, es necesario establecer que variables poseen mayor o menor importancia en la ocurrencia de los fenómenos naturales (Montoya et al., 2009). Con la ayuda del AHP desarrollado por Thomas L. Staay (1980), se procedió a establecer la importancia de cada variable utilizada para la evaluación de amenaza por movimientos en masa e inundaciones en el municipio de Pensilvania. El AHP está diseñado para resolver criterios múltiples y proporcionar la posibilidad de incluir datos cuantitativos a los juicios dados por expertos para las tomas de decisiones. Con la matriz de comparación por pares de doble entrada, se estableció la importancia de las variables con la escala fundamental de valores absolutos de 1 a 9 de AHP (ver Tabla 4).

Una vez comparadas las variables para la evaluación de amenaza por movimientos en masa e inundaciones, se procedió a calcular la consistencia de la decisión tomada con las ecuaciones de la Tabla 6. Debido a que la actual investigación evalúa la amenaza de dos fenómenos naturales para el municipio de Pensilvania, la comparación de las variables se hizo por separado, tanto para movimientos en masa e inundaciones. Con lo anterior se obtuvo las ponderaciones o pesos de cada variable, partiendo del fuero de que la comparación por pares de la matriz de doble entrada es más consistente si la Razón de Consistencia (RC) tiende a cero. Se realizó un análisis de sensibilidad porque permite construir escenarios posibles que permiten analizar el comportamiento de un resultado bajo diferentes supuestos. Con el fin de comparar la sensibilidad de las ponderaciones, se generaron cuatro escenarios diferentes, en la evaluación de amenaza por deslizamientos e inundaciones. Teniendo las variables jerarquizadas con sus propios pesos establecidos, se determinó la ecuación final de acuerdo a la matriz de comparación de pares más consistente. Con la ayuda del análisis multicriterio para la ponderación de las variables, mediante la herramienta Raster Calculator del programa ArcGIS se procedió a la combinación de las variables a partir de su suma ponderada, obteniendo así, el mapa final de amenaza por movimientos en masa e inundaciones. Debido a que las variables evaluadas para la generación del mapa de amenaza por movimientos en masa e inundaciones poseen una escala común de calificación de 1 a 5, donde 1 representa susceptibilidad baja a la generación de un fenómeno natural y 5 susceptibilidad alta. Se propuso agrupar los valores en tres categorías la clasificación del mapa de amenaza: Baja, Media y Alta.

3.4

IDENTIFICACIÓN Y EVALUACIÓN DE ELEMENTOS EXPUESTOS

Una vez definida la amenaza por movimientos en masa e inundaciones en la zona de estudio, se procedió a identificar los elementos expuestos que para esta investigación son los centros poblados y área urbana del municipio de Pensilvania. El SGC (2015) clasifica los elementos expuestos en dos, bienes físicos y población. Debido a la baja resolución y detalle de la información e insumos utilizados en esta investigación se procedió a evaluar conjuntamente los elementos expuestos. El levantamiento de información en campo de la vulnerabilidad de las edificaciones o estructuras suele ser fácil en la mayoría de los casos, debido a que en variada literatura los métodos de investigación utilizan distintos formularios que pueden variar del personal o proyecto. Dicho trabajo en campo es subjetivo, y los resultados dependerán del conocimiento y experiencia del personal en campo (García y Álvarez, 2008). Grado de Exposición La vulnerabilidad física es la fragilidad física, económica, social, ambiental o institucional que posee un territorio a ser afectado por fenómenos naturales (Congreso de la República, 2012). La fragilidad de los elementos expuestos depende de la ubicación con respecto a la amenaza. Los elementos expuestos se evalúan dependiendo de dos aspectos: por un lado, las características y estado de los bienes físicos, por otro lado, su posición relativa con respecto a la amenaza (SGC, 2015). La evaluación de la vulnerabilidad en la zona de estudio se realizó en conjunto, delimitando aglomeración de edificaciones (manzanas urbanas), caracterizando las estructuras y número de personas en estas. Con el apoyo de herramientas SIG, se identificaron los elementos expuestos con la ayuda de planchas cartográficas del IGAC con una escala 1:100.000 e imágenes satelitales con resolución 10m x 10m del año 2017. Teniendo en cuenta el grado de exposición, estado y características de los elementos expuestos frente a movimientos en masa e inundaciones, por la escala del estudio se propuso

la modificación de la calificación del SGC (2015) a una matriz de clasificación cualitativa de vulnerabilidad que se exhibe en la Tabla 18. Tabla 18. Calificación de los Elementos Expuestos Elementos ubicados Elementos ubicados

sobre una ladera

Elementos fuera del

en la trayectoria del

potencialmente

alcance de las zonas

movimiento en masa

inestable o en una

de movimientos en

y/o cauce

zona de influencia de

masa e inundaciones

un cauce Zona 1

Zona 2

Zona 3

ALTA

BAJA

ALTA

BAJA

ALTA

MEDIA

BAJA

MEDIA

BAJA

Elementos con daños severos con posible colapso. Cierre o bloqueo de obras lineales Elementos con grietas anchas y profundas, daños estructurales. Obras lineales afectadas. Elementos con grietas. Obras lineales sufren daños leves Exhibición o no de grietas pequeñas, no daños es la estructura. Obras lineales no sufren daños Modificado de SGC (2015)

3.5

ESTIMACIÓN DEL RIESGO

La evaluación y análisis del riesgo consiste en identificar los daños y pérdidas posibles ante un peligro natural sobre elementos expuestos. Una vez estimados la amenaza y vulnerabilidad en la zona de estudio por movimientos en masa e inundaciones, se procedió a relacionarlos para obtener el riesgo. La cuantificación del riesgo es determinante para identificar el costo – beneficio de los daños probables o estimaciones de los peligros presentes en el municipio de Pensilvania. Con la identificación del riesgo los entes y acciones de emergencias del municipio priorizarán acciones de mitigación y designación de recursos a las zonas con riesgo (SGC, 2015). Para el presente proyecto se utilizó la ecuación según la OEA (1993) para la estimación del riesgo, donde relacionan la amenaza y vulnerabilidad. Con la ayuda de la herramienta Intersect del programa ArcGIS, se procedió a intersecar la temática de vulnerabilidad (centros poblados) con las temáticas de amenazas por movimientos en masa e inundaciones respectivamente. Una vez relacionada las dos temáticas, se utilizó la matriz de amenaza y vulnerabilidad (UNGRD, 2014). La matriz relaciona por un lado (vertical) los valores de amenaza, y por otro (horizontal) los valores de vulnerabilidad como se observa en la Tabla 19. Para este caso no se estima los costos directos de los daños que puedan ser causados por movimientos en masa o inundaciones, debido a que no se estimaron los valores económicos de cada elemento expuesto. Tabla 19. Matriz de estimación de Riesgo

AMENAZA

VULNERABILIDAD Baja

Media

Alta

Riesgo Medio

Riesgo Alto

Media

Riesgo Bajo

Riesgo medio

Riesgo Alto

Baja

Riesgo Bajo

Riesgo Medio

Modificado de UNGRD (2014)

4 4.1

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Resultados

Como resultado de la aplicación del método multicriterio EMC y la ponderación de las variables susceptibles a la generación de movimientos en masa e inundaciones en la zona de estudio se obtuvieron los siguientes resultados: 4.1.1

MOVIMIENTOS EN MASA

Geología En la zona de estudio, las rocas aflorantes en su mayoría son rocas ígneas de gran dureza y resistencia. En las Figura 18 y Figura 19 se pueden observar los mapas con la calificación de la resistencia y fábrica de las rocas presentes en el área de estudio. Las rocas sedimentarias y depósitos cuaternarios se reclasificaron como susceptibilidad alta a movimientos en masa, debido a que, estas rocas poseen baja resistencia como se puede observar en la Figura 20. Geomorfología Las geoformas se clasificaron por sus génesis y ambiente. En la Figura 21 se observa que la mayoría de la zona de estudio tiene geoformas con laderas susceptibles a movimientos en masa. Se presenta susceptibilidad moderada por este componente hacia la parte norte y oriental del área de estudio y susceptibilidad baja en la parte norte en el corregimiento de Pueblo Nuevo, sur en zonas planas y en el centro en el casco urbano del municipio.

Figura 18. Mapa Calificación de la resistencia de las rocas.

Figura 19. Mapa Calificación de la fábrica de las rocas.

Figura 20. Mapa calificación variable de geología.

Figura 21. Mapa calificación variable de geomorfología

Pendientes En la Figura 22 se observa según la clasificación realizada, la zona de estudio presenta en su mayoría pendientes de 19° a 40°, con alto grado de susceptibilidad a movimientos en masa. Los centros poblados de Arboleda, Bolivia y San Daniel presentan pendientes altas en sus límites, el casco urbano presenta pendientes moderadas en las riberas del Río Pensilvania hacia el sur y suroriente y Quebrada del centro hacia el nororiente. Rugosidad La zona de estudio presenta mayor rugosidad del terreno hacia la parte occidental, donde el terreno presenta cambios bruscos de pendientes. En la Figura 23 se observa en tonalidades rojas las zonas con rugosidad alta y representan áreas con alta susceptibilidad a la generación de movimientos en masa. Por el contrario, las zonas con tonalidades verdes representan áreas con baja susceptibilidad a movimientos en masa. Hacia la parte sur del casco urbano se evidencia una rugosidad muy alta, en los demás centros poblados de la zona de estudio se evidencia rugosidad baja a muy baja.

Figura 22. Mapa clasificación variable de pendientes.

Figura 23. Mapa clasificación variable de rugosidad

Cobertura del Suelo En la Figura 24 se observa que las zonas con baja, media y alta susceptibilidad por cobertura de suelo a movimientos en masa. Por las construcciones y vías los entornos de los centros poblados no se presentan grandes coberturas de vegetación. A continuación, se presenta la Tabla 20 con las áreas y porcentajes correspondientes a las coberturas de suelo en el municipio de Pensilvania. Tabla 20. Áreas de cobertura de suelo municipio de Pensilvania Área

Porcentaje

(hectáreas)

(%)

Bosques

40,237

74.2

Pastos y Arbustos

10,417

19.2

Sin Cobertura

3,556

6.6

Cobertura

Precipitación Hacia el oriente de la zona de estudio se presentan mayor susceptibilidad a movimientos en masa debido a que en esta región se presentan mayores precipitaciones. El corregimiento de San Daniel localizado en el oriente del área de estudio se encuentra en esta zona de alta precipitación. La Figura 25 representa la distribución de la susceptibilidad de la zona de estudio por precipitación.

Figura 24. Mapa clasificación variable de cobertura de suelo.

Figura 25. Mapa clasificación variable de Precipitación

4.1.2

INUNDACIONES

Geología En la Figura 26 se puede observar que las zonas norte, centro - oriente y sur presentan áreas susceptibles a inundación, debido a que; son áreas históricamente inundables o se han generados avenidas torrenciales en el pasado. El centro poblado de Pueblo Nuevo al norte del área de estudio presenta susceptibilidad muy alta debido a que es una zona de influencia del Río Samaná y la quebrada La Rica. Pendientes En la Figura 27 se puede observar que las pendientes bajas o casi planas son las más susceptibles a inundaciones, estas zonas se encuentran cerca a los cauces de las quebradas o ríos. En la zona norte en el Río Samaná en el corregimiento de Pueblo es susceptible a inundación. Cobertura La Figura 24 se puede observar el mapa de calificación de la variable de cobertura para la evaluación de la amenaza de inundaciones en el municipio de Pensilvania ya que los valores son los mismos que para movimientos en masa. Índice de Melton Como resultado se obtuvieron 122 subcuencas hidrográficas en la zona de estudio, de las cuales 84 cuencas poseen una mayor susceptibilidad a la ocurrencia de avenidas torrenciales o crecidas, 38 cuencas hidrográficas poseen baja susceptibilidad a este fenómeno natural. En la Figura 28 se observa que las cuencas hidrográficas perimetrales poseen mayor susceptibilidad a inundaciones (color rojo), debido a que entre menor área de una cuenca mayor la susceptibilidad a avenidas torrenciales.

Figura 26. Mapa de clasificación variable de Geología

Figura 27. Mapa clasificación variable de pendientes

Figura 28. Mapa clasificación de la variable índice de Melton

4.1.3

EVALUACIÓN DE AMENAZAS

Con la ayuda de la matriz de comparación de pares se realizó cuatro escenarios para obtener el juicio más consistente y así, la ponderación más ajustada para cada variable dentro de la identificación de zonas de amenaza por los fenómenos naturales evaluados en esta investigación. Para la elección del mejor escenario se tuvo en cuenta que la Razón de Consistencia (RC) debe tender a cero para que la matriz sea más consistente, pero sin dejar al lado la importancia de cada variable dentro de la evaluación de amenaza para movimientos en masa e inundaciones en el área de estudio. Una vez asignados los pesos a cada variable se procedió a realizar la suma ponderada de cada variable para así, obtener el mapa de amenaza por movimientos en masa e inundaciones. Amenaza por Movimientos en Masa En la Tabla 21 se puede observar el resultado del cálculo de la RC de los cuatros escenarios, siendo el escenario 3 con la mejor relación entre la RC e importancia de cada variable dentro de la evaluación de amenaza para movimientos en masa. Tabla 21. Asignación de pesos a temáticas PESOS DE CADA VARIABLE RC

GMF

PRE

Escenario 1

0.0963

0.27

0.07

0.18

0.17

0.14

0.18

Escenario 2

0.0718

0.27

0.08

0.15

0.14

0.21

Escenario 3

0.0365

0.26

0.08

0.16

0.14

0.13

0.22

Escenario 4

0.00

0.17

RC: Razón de Consistencia P: Pendiente R: Rugosidad G: Geología GMF: Geomorfología CS: Cobertura de Suelo PRE: Precipitación

Una vez seleccionado los pesos de las variables con la mejor consistencia, se procedió a sumar las variables como se observa en la siguiente ecuación: Ecuación 9.

AMM = 0.26*P + 0.08*R + 0.16*G + 0.14*GMF + 0.13*CS + 0.22*PRE

Donde, AMM = Amenaza por Movimientos en Masa Para la clasificación de la amenaza se utilizó la clasificación de rupturas naturales, la cual agrupa valores similares y máxima las diferencias entre estos. La clasificación del mapa de amenaza por movimientos en masa se propone tal como se observa en la Tabla 22, estableciendo tres categorías de amenaza: Baja, Media y Alta. Tabla 22. Clasificación de Amenaza por Movimientos en Masa Clasificación

Categorías

1.13 – 2.30.

BAJA

2.30 – 2.80

MEDIA

2.80 – 4.18

ALTA

En la Figura 29 se puede observar la amenaza por movimientos en masa clasificada en Baja, Media y Alta en el municipio de Pensilvania. Las zonas de amenaza alta se presentan hacia la parte oriental del municipio principalmente. El 29% del área de estudio presenta zonas con amenaza alta por movimientos en masa, el 49% zonas con amenaza media y el 22% con zonas de amenaza baja por estos fenómenos naturales. Los centros poblados de San Daniel y Bolivia, ubicados al costado oriental del municipio de Pensilvania, se encuentran en esta zona de amenazas alta por movimientos en masa. Las dos poblaciones se encuentran en divisorias montañosas con un grado alto de pendiente.

Figura 29. Mapa de Amenaza por Movimientos en Masa

100

Amenaza por Inundaciones En la Tabla 23 se puede observar el resultado del cálculo de la RC de los cuatros escenarios, siendo el escenario 4 con la mejor relación entre la RC e importancia de cada variable dentro de la evaluación de amenaza por inundaciones en el municipio de Pensilvania. Tabla 23. Asignación de pesos a temáticas PESOS DE CADA VARIABLE RC

PRE

Escenario 1

0.00

0.20

Escenario 2

0.08

0.20

0.33

0.11

0.16

0.21

Escenario 3

0.07

0.19

0.29

0.09

0.19

0.24

Escenario 4

0.03

0.20

0.29

0.09

0.16

0.26

RC: Razón de Consistencia P: Pendiente IM: Índice de Melton G: Geología CS: Cobertura de Suelo PRE: Precipitación

Una vez seleccionado los pesos de las variables con la mejor consistencia, se procedió a sumar las variables como se observa en la siguiente ecuación: Ecuación 10.

AINUND = 0.20*P + 0.29*IM + 0.09*G + 0.16*CS + 0.26*PRE

Donde, AINUND = Amenaza por Inundación En la Tabla 24 se puede observar la clasificación de amenaza por Inundaciones, según categorías Baja, Media o Alta. Tabla 24. Clasificación de Amenaza por Inundaciones Clasificación

Categorías

1.0 – 1.80

BAJA

1.80 – 2.60

MEDIA

2.60 – 4.7

ALTA

101

En la Figura 30 se puede observar la amenaza por inundación clasificada en Baja, Media y Alta en el municipio de Pensilvania. La distribución de la amenaza alta se localiza principalmente en el perímetro del área de estudio, debido a que los límites geográficos de los municipios son principalmente ríos o quebradas, por tal razón, cuencas hidrográficas poseen amenaza alta debido principalmente a la precipitación en el sector oriental y norte del municipio de Pensilvania. El centro poblado con amenaza alta es Pueblo Nuevo, el cual se localiza al norte de la zona de estudio, el río Samaná y la quebrada La Rica rodean esta población. La amenaza media por inundación se concentra hacia los sectores oriental y occidental del municipio. El primero producido por la alta precipitación de la zona y el segundo sector además de la precipitación por la acumulación de cuencas hidrográficas que aportan gran caudal y sedimentos al río Samaná. Por último, la amenaza baja por inundación se concentra en el centro y suroccidente del área de estudio, producto de la gran pendiente de esta zona. Sin embargo, se pueden presentar inundaciones instantáneas o avenidas torrenciales en esta zona por su alta pendientes.

102

Figura 30. Mapa de Amenaza por Inundaciones

103

4.1.4

EVALUACIÓN DE VULNERABILIDAD

Una vez obtenida las amenazas por movimientos en masa e inundaciones en el área de interés, se procedió a la identificación y evaluación de los elementos expuestos que para esta investigación son los centros poblados y área urbana del municipio de Pensilvania. Se delimitaron aglomeraciones de viviendas familiares, número de personas, estructuras administrativas, religiosas, educativas y deportivas del municipio. Casco Urbano El área urbana del municipio de Pensilvania tiene un área de 123 hectáreas aproximadamente, de las cuales 34.35 hectáreas poseen edificaciones tanto viviendas familiares como infraestructura del municipio; Hospital, Colegios, Escuelas, Santuarios y Deportivos. 88.65 hectáreas corresponden a zonas verdes, de parques, de expansión y/o de restricción. En la Figura 31 se observa viviendas tipo y calles del casco urbano.

Figura 31. Casco Urbano Pensilvania.

104

Para la evaluación de la vulnerabilidad se utilizó la Tabla 18 según la ubicación de los elementos expuestos frente a las amenazas de los fenómenos naturales evaluados, en las Figura 32 y Figura 33 se pueden observar las calificaciones de vulnerabilidad obtenidas para amenazas por movimientos en masa e inundaciones respectivamente.

Figura 32. Mapa de Vulnerabilidad por Movimientos en Masa Casco urbano.

105

Figura 33. Mapa de Vulnerabilidad por Inundaciones Casco urbano.

Arboleda El centro poblado de Arboleda posee un área aproximada de 6.4 hectáreas, se encuentra al noroccidente del municipio de Pensilvania. Del área total 5.5 hectáreas están construidas por edificaciones y 0.9 hectáreas son zonas verdes. La mayor parte de las edificaciones no están construidas bajo normas sismorresistentes. En la Figura 34 se observa viviendas tipo y calles del Arboleda.

106

Figura 34. Centro poblado de Arboleda

La Figura 35 y Figura 36 muestran la distribución espacial de la vulnerabilidad de los elementos expuestos por movimientos en masa e inundaciones respectivamente en el corregimiento de Arboleda.

107

Figura 35. Mapa de Vulnerabilidad por Movimientos en Masa Arboleda.

108

Figura 36. Mapa de Vulnerabilidad por Inundaciones Arboleda. Bolivia El centro poblado de Bolivia localizado hacia el suroriente del municipio de Pensilvania posee un área aproximada de 6.5 hectáreas, de los cuales 4 hectáreas son viviendas de 1 o 2 plantas. 2.5 hectáreas corresponde zonas verdes, vías y/o parques. En la Figura 37 se puede observar la arquitectura y materiales las construcciones del corregimiento de Bolivia.

109

Figura 37. Centro poblado de Bolivia La Figura 38 y Figura 39 muestran la distribución espacial de la vulnerabilidad de los elementos expuestos por movimientos en masa e inundaciones respectivamente en el corregimiento de Bolivia.

110

Figura 38. Mapa de Vulnerabilidad por Movimientos en Masa Bolivia.

111

Figura 39. Mapa de Vulnerabilidad por Inundaciones Bolivia Pueblo Nuevo El Centro Poblado de Pueblo de Nuevo se encuentra localizado al norte del municipio de Pensilvania con un área total de 13.6 hectáreas, donde 10.1 hectáreas corresponden a parques, zonas verdes y vías, 3.5 hectáreas corresponden a construcciones de 1 o 2 plantas. En la Figura 40 se puede observar las edificaciones del Corregimiento.

112

Figura 40. Centro poblado de Pueblo Nuevo La Figura 41 y Figura 42 muestran la distribución espacial de la vulnerabilidad de los elementos expuestos por movimientos en masa e inundaciones respectivamente en el corregimiento de Pueblo Nuevo.

113

Figura 41. Mapa de Vulnerabilidad por Movimientos en Pueblo Nuevo.

114

Figura 42. Mapa de Vulnerabilidad por Inundaciones en Pueblo Nuevo San Daniel El Centro Poblado de San Daniel se encuentra al oriente del área de interés, cuenta con un área de 3.8 hectáreas, de las cuales 2.4 posee construcciones de 1 o 2 plantas y 1.4 hectáreas de parques, vías y/o zonas verdes. En la Figura 43 se puede observar las edificaciones del Corregimiento de San Daniel.

115

Figura 43. Centro poblado de San Daniel La Figura 44 y Figura 45 muestran la distribución espacial de la vulnerabilidad de los elementos expuestos por movimientos en masa e inundaciones respectivamente en el corregimiento de San Daniel.

116

Figura 44. Mapa de Vulnerabilidad por Movimientos en San Daniel.

117

Figura 45. Mapa de Vulnerabilidad por Inundaciones en San Daniel

118

4.1.5

ESTIMACIÓN DEL RIESGO

Una vez obtenido la amenaza y vulnerabilidad en la zona de estudio, se obtuvo el riesgo a partir de la matriz de estimación de riesgo (Tabla 19). Esto se llevó a cabo interponiendo las capas o variables de amenaza y vulnerabilidad con la herramienta Intersect de ArcGIS. La Figura 46 y Figura 47 muestran la distribución espacial del Riesgo por movimientos en masa e inundaciones respectivamente en el corregimiento del Casco Urbano. Casco Urbano

Figura 46. Mapa de Riesgo por Movimientos en Masa Casco urbano.

119

Figura 47. Mapa de Riesgo por Inundaciones Casco urbano. Arboleda La Figura 48 y Figura 49 muestran la distribución espacial del Riesgo por movimientos en masa e inundaciones respectivamente en el corregimiento de Arboleda.

120

Figura 48. Mapa de Riesgo por Movimientos en Masa en Arboleda.

121

Figura 49. Mapa de Riesgo por Inundaciones en Arboleda. Bolivia La Figura 50 y Figura 51 muestran la distribución espacial del Riesgo por movimientos en masa e inundaciones respectivamente en el corregimiento de Bolivia.

122

Figura 50. Mapa de Riesgo por Movimientos en Masa en Bolivia.

123

Figura 51. Mapa de Riesgo por Inundaciones en Bolivia. Pueblo Nuevo La Figura 52 y Figura 53 muestran la distribución espacial del Riesgo por movimientos en masa e inundaciones respectivamente en el corregimiento de Pueblo Nuevo.

124

Figura 52. Mapa de Riesgo por Movimientos en Masa en Pueblo Nuevo.

125

Figura 53. Mapa de Riesgo por Inundaciones en Pueblo Nuevo. San Daniel La Figura 54 y Figura 55 muestran la distribución espacial del Riesgo por movimientos en masa e inundaciones respectivamente en el corregimiento de San Daniel.

126

Figura 54. Mapa de Riesgo por Movimientos en Masa en San Daniel.

127

Figura 55. Mapa de Riesgo por Inundaciones en San Daniel. 4.2

ANÁLISIS DE RESULTADOS

Los resultados obtenidos en este proceso de identificación de zonas con amenaza por movimientos en masa e inundaciones y elementos expuestos con el uso de herramientas SIG, permitieron estimar el nivel de riesgo al que puede estar expuesta la población de los centros poblados. Con los datos generados se hizo posible la estimación bajo restricciones de la escala y detalles de trabajo del riesgo en centros poblados del municipio de Pensilvania.

128

El proyecto de investigación se desarrolló en tres fases: identificación y evaluación de la amenaza por movimientos en masa e inundaciones. Luego de identificar la amenaza muy alta se procedió a identificar y evaluar los elementos expuestos y, por último, teniendo la amenaza y vulnerabilidad se estima el riesgo bajo, medio o alto. La evaluación de la amenaza por deslizamientos e inundaciones se realizó por separado, con variables geográficas para cada fenómeno. El procesamiento de la información se realizó con el programa SIG elegido ArcGIS 10.1. El uso del SIG puede ahorrar tiempo en la combinación, análisis y modelación de información geográfica y numérica, con resultados muy satisfactorios, sin embargo, estos resultados dependen directamente de la calidad de los datos utilizados en el proceso. La principal limitación fue la falta de inventario de deslizamientos para su verificación en campo y así, validar el procedimiento. Para la evaluación de la amenaza por movimientos en masa se procesaron las variables de geología, geomorfología, pendiente del terreno, cobertura del suelo, rugosidad del terreno y precipitación máxima mensual, y para la amenaza por inundación se procesaron las variables geográficas de pendiente del terreno, geología, cobertura del suelo, índice de melton y precipitación máxima mensual. La geología representa las rocas en un territorio determinado, de la cual se deriva su resistencia y textura, los cuales, son parámetros importantes para definir la susceptibilidad de las rocas a la generación de movimientos en masa. En cuanto a las inundaciones, los depósitos cuaternarios dan una idea de las inundaciones o flujos ocurridos en el pasado. La geomorfología es de importancia para la evaluación de deslizamientos, debido a que cada geoforma posee diferentes características aportando unas más que otras a la generación de movimientos en masa. La variable de pendiente del terreno aporta en gran medida a la generación de deslizamientos, debido a que entre mayor el ángulo de la pendiente de una ladera mayor será la probabilidad de deslizamientos. En zonas planas o pendientes cercanas a ríos o quebradas la susceptibilidad a inundaciones aumenta. La variable de rugosidad del terreno aporta a la activación de los movimientos en masa, debido a que el agua se empoza e infiltra donde es más alta la rugosidad. La cobertura de suelo protege el suelo y subsuelo de la erosión de los agentes atmosféricos, previniendo así, que se generen los fenómenos naturales. Por último, la variable de precipitación está relacionada directamente con los movimientos en masa e inundaciones. La variable de índice de Melton evalúa la relación existente entre el relieve de

129

una cuenca hidrográfica con el área de ésta, una cuenca con mayor pendiente y menor área presentará mayor susceptibilidad a la generación de avenidas torrenciales que una cuenca con pendientes suaves y mayor área. La lluvia es un factor detonante muy activo e incide directamente en la generación de los fenómenos naturales, a mayor intensidad y duración mayor será el rigor de la amenaza. 4.2.1

Análisis de la Amenaza

Para la evaluación de la amenaza de movimientos en masa e inundaciones en el área de estudio, se generaron cuatro escenarios con el apoyo de la matriz del AHP para obtener el juicio y matriz más consistentes. En la evaluación de movimientos en masa la mejor relación entre la RC e importancia de cada variable la obtuvo el escenario 3, dando mayor importancia a la variable de pendientes y precipitación, estas variables influyen enormemente en la generación de deslizamientos. En los escenarios 1 y 2 la RC no son consistentes y en el escenario 4 se les asignó igual importancia a todas las variables obteniendo la mejor razón de consistencia RC de los cuatro escenarios, sin embargo, existen variables que influyen más en la generación de deslizamientos que otras. En la evaluación de inundaciones el escenario 1 se asignó igual importancia a las variables obteniendo así, una matriz muy consistente, pero dejando atrás la importancia de unas variables sobre otras a la hora de la evaluación de amenaza por inundación. El escenario 4 resulto con la mejor relación de consistencia e importancia de las variables de precipitación e índice de Melton, estas variables inciden en gran medida en la generación de inundaciones. Tanto para la evaluación de deslizamientos e inundaciones, a la variable precipitación se les asigno mayor importancia debido a que es un detonante activo para la generación de estos fenómenos naturales. Se evaluó por separado la amenaza por movimientos en masa e inundaciones con variables geográficas para cada fenómeno. Para la evaluación de movimientos en masa se tuvo en cuenta la geología, geomorfología, pendiente del terreno, cobertura del suelo, rugosidad del terreno y precipitación máxima mensual, a los cuales se les asignó un peso y posteriormente se realizó una suma ponderada obteniéndose como resultado que las zonas con amenaza alta cubren 15,756.98 hectáreas. Debido a que la zona de estudio presenta en su mayoría del territorio laderas con pendientes muy inclinadas, la amenaza alta se presenta en su mayoría hacia el oriente de la zona de interés.

130

Los centros poblados de Arboleda, Bolivia y San Daniel, por estar asentados sobre cuchillas o divisorias de cerros, poseen mayor vulnerabilidad por movimientos en masa. Bolivia posee 3.3 hectáreas de los elementos expuestos en amenaza media y 0.7 hectáreas en amenaza alta, correspondiente al 82% y 18% respectivamente de los elementos expuestos en este corregimiento. Arboleda posee 1.4 hectáreas de las edificaciones en amenaza alta por movimientos en masa, correspondiente al 25% y 4.1 hectáreas de amenaza baja por movimientos en masa correspondiente al 75% de su territorio. El corregimiento de San Daniel tiene todas sus edificaciones bajo amenaza media por deslizamientos. Para la evaluación de la amenaza por inundaciones se evaluó la pendiente del terreno, geología, cobertura del suelo, índice de melton y precipitación máxima mensual, donde se obtuvieron zonas con amenaza alta por 6,184.64 hectáreas. Este procedimiento permitió identificar zonas de amenaza por diferentes fenómenos naturales a una escala aproximada de 1:50,000 debido a que el municipio tiene gran extensión. La Tabla 25 resume las áreas de las zonas de amenaza. Tabla 25. Resumen zonas de Amenaza municipio de Pensilvania Movimientos en Masa Amenaza

Inundaciones

Área (ha)

Baja

11,900.07

Media

26,542.95

Alta

15,756.98

Amenaza

Área (ha)

Baja

29,946.69

Media

18,068.67

Alta

6,184.64

Las zonas con amenaza por inundación alta coinciden con el registro histórico. En el corregimiento de Pueblo Nuevo se identificó zonas donde han sido inundadas en épocas de fuertes lluvias en la parte noroccidental y occidental. El río Samaná, el más importante de la región hacia el noroccidente del corregimiento, cada año inunda zonas de pastoreo a las riberas, causando daños leves a la ganadería y agrícola (Alcaldia de Pensilvania, 2016). En el casco urbano del municipio en el río Pensilvania hacia el sur y suroccidente se han presentado crecidas en épocas lluviosas afectando las riberas de los cauces.

131

En cuanto a las zonas pobladas, el Casco Urbano posee 0.12 hectáreas de zona con amenaza alta por movimientos en masa y corresponde menos del 1% de su área total. Los Corregimientos de Arboleda, Bolivia y San Daniel por estar asentados en divisorias del terreno no poseen amenazas por inundaciones, sin embargo, en el mapa de amenazas por inundaciones en estos corregimientos tuvieron zonas de amenaza media o alta, las cuales se descartaron ya que en sus cercanías no cruzan quebradas o ríos. La zona con amenaza alta por inundación no representa la realidad, debido a que, la metodología arrojó resultados de amenaza alta en pendientes bajas, pero sin influencia de cauces activos, por tal motivo, las áreas de amenaza alta por inundación son menor y son las áreas cercanas y con influencia de cauces activos. El corregimiento de Pueblo Nuevo no posee zonas con amenaza por deslizamientos, sin embargo, es el corregimiento con la mayor amenaza por inundaciones, posee de su área total 12.89 hectáreas amenazada por este fenómeno, el cual corresponde al 95% de su territorio. Al costado noroccidental del corregimiento está el río Samaná y al suroccidente la quebrada La Rica, que épocas de intensas lluvias sus cauces aumentan y así la probabilidad de inundación. Los resultados del presente estudio sitúan la pauta para estudios más detallados en las zonas con amenaza alta y por movimientos en masa e inundaciones en los centros poblados y casco urbano del municipio de Pensilvania. En cuanto a la metodología aplicada se obtuvo una zonificación de la amenaza por movimientos en masa e inundaciones con la aplicación, ponderación y sumatoria de diferentes variables geográficas. Las variables de pendiente y rugosidad fueron generadas por medio de herramientas SIG, las variables de cobertura de suelo, geomorfología y geología tuvieron que ser interpretadas de imágenes satelitales o información secundaria, otra variable como la precipitación tuvo que ser interpolada. Para obtener otro modelo debe incluirse variables como sismicidad, inventario detallado de los fenómenos naturales para afianzar la zonificación, periodo de retorno de las precipitaciones, entre otras, para así tener un resultado comparativo (Gallegos, 2015).

132

4.2.2

Análisis de Vulnerabilidad

Se identificaron grupos o aglomeraciones de viviendas en los centros poblados de Arboleda, Bolivia, Pueblo Nuevo, San Daniel y el Casco Urbano, esto debido a que la escala y detalle de la información utilizada en la presente investigación era baja, por lo anterior se identificaron bienes y población en conjunto, teniendo en cuenta que si la estructura o edificación falla frente a una amenaza ésta afectara a los habitantes en su interior. El Casco Urbano del municipio de Pensilvania posee 1.7 hectáreas construidas de 1 o 2 plantas en zona moderada de amenaza por movimientos en masa, esta se encuentra al noroccidente de la zona urbana. En cuanto amenaza por movimientos en masa, el corregimiento de Arboleda posee 1.4 hectáreas de edificaciones con vulnerabilidad alta, Bolivia posee 0.75 hectáreas con vulnerabilidad alta y San Daniel 2.35 hectáreas con vulnerabilidad media frente a este fenómeno. Es de resaltar que esto tres últimos corregimientos poseen vulnerabilidad baja a casi nula frente a amenazas por inundaciones, debido a que por las fuertes pendientes no se presentan. El corregimiento de Pueblo Nuevo posee el 76% de sus edificaciones vulnerables frente al fenómeno de inundación, debido a que, se encuentra en zona de influencia por la quebrada La Rica al suroccidente y el río Samaná al costado occidental del corregimiento. En épocas de lluvias la quebrada La Rica aumenta de nivel produciendo que la amenaza por inundación aumente en la parte suroccidental del corregimiento, hasta la realización de esta investigación no se tiene registros exactos ni monitoreo al cauce de la quebrada. En relación a la metodología empleada y gracias al detalle trabajado, se logró delimitar los centros urbanos e identificar y agrupar las edificaciones, con visita a campo se realizó una inspección visual de las condiciones de estas de manera general. El nivel de detalle utilizado para la evaluación de los elementos expuestos y la obtención de mejores resultados no es el ideal, dicha escala de trabajo arroja resultados muy globales, pero la metodología empleada sitúa una base para futuros estudios a detalle con elementos expuestos en zonas de amenaza alta por fenómenos naturales. Para obtener mejores resultados debe incluirse con un nivel de detalle mayor, lo que implica variables como el catastro predial, dimensiones reales de las edificaciones, redes de servicios públicos actualizadas, entre otros.

133

Las vías rurales en la zona de estudio se encuentran sin pavimentar, en algunos tramos de las vías se evidencian pavimento rígido (concreto) en pendientes altas. La evaluación del estado de estas vías se hace difícil, debido a que se les realiza periódicamente mantenimiento y por ende conocer su estado varía en diferentes épocas del año. Debido a lo anterior, la vulnerabilidad de las vías es alta y la longitud de los tramos vulnerables a los fenómenos naturales en el área de interés es de 174 km aproximadamente. Las vías en su mayoría no poseen obras de arte (obras civiles) que prevengan, disminuyan o corrijan el escurrimiento o erosión del agua. 4.2.3

Análisis del Riesgo

El riesgo por movimientos en masa e inundaciones se estimó por medio de una matriz cualitativa de doble entrada, por un lado, la amenaza y por otro la vulnerabilidad. La zona urbana y centro económico del municipio de Pensilvania, posee 0.67 hectáreas en zonas de riesgo medio por deslizamientos hacia el noroccidente y sur, en cercanías al río Pensilvania. Como evidencia de deslizamientos en la cabecera municipal existen registros de deslizamientos de tipo rotacional en las orillas del rio Pensilvania y la quebrada del Centro (Alcaldia de Pensilvania, 2016). En la Tabla 26 tiene el resumen del riesgo en los centros poblados por movimientos en masa e inundaciones. Tabla 26. Resumen elementos expuestos bajo riesgo Elementos Expuestos Centros

Riesgo por Deslizamientos Bajo

Área

Medio

Alto

Construcción

Área

(ha)

Casco Urbano

34.3

33.6

0.67

Arboleda

5.5

4.1

0.1

1.3

Bolivia

4.0

2.2

1.8

San Daniel

2.4

0.14

5.83

2.2

91.6

Poblados

0.06

Elementos Expuestos Pueblo Nuevo

3.5

Área

(ha)

2.5

Área (ha)

Riesgo por Inundaciones 0.05

1.4

0.75

21.4

2.7

77.2

En el corregimiento de Arboleda presenta 1.3 hectáreas de riesgo por movimientos en masa, corresponde al 20 % de su territorio y 0.09 hectáreas de riesgo medio por este fenómeno. El

134

centro poblado de Bolivia al suroriente del municipio posee 1.8 hectáreas de zonas con riesgo alto y 2.17 hectáreas con riesgo medio por deslizamientos correspondiente al 27% y 33% de su territorio respectivamente. El corregimiento de Pueblo Nuevo presenta 2.7 hectáreas de riesgo alto y 0.8 hectáreas de riesgo medio por el fenómeno de inundación, que corresponde al 20% y 6% respectivamente de su territorio. Según información de los pobladores cuando aumentan los niveles de los cauces de la quebrada La Rica y el río Samaná han afectado económicamente al territorio de Pueblo Nuevo. El centro poblado de San Daniel localizado al oriente del municipio presenta 2.2 hectáreas de riesgo alto y 0.14 hectáreas de riesgo medio por movimientos en masa, lo que corresponden al 58% y 4% del territorio respectivamente. La estimación del riesgo de las vías del municipio de Pensilvania no se realizó, debido a que no se tiene un inventario detallado del estado, características, obras de arte, entre otros, para evaluar su vulnerabilidad frente a los peligros naturales permanentes en la zona de estudio. La metodología planteada en este proceso permitió el logro del objetivo propuesto, en la medida de que se identificaron zonas con amenazas de inundación y movimientos en masa utilizando variables o temáticas geográficas para su evaluación, identificación de centros poblados e infraestructura vial. Ya que la estimación de riesgo deriva de las variables amenaza y vulnerabilidad, éste dependió de la información y detalle utilizados en estas dos. En la primera variable se utilizaron y evaluaron temáticas de diferentes escalas con distintas metodologías para obtener los mapas finales de amenaza por movimientos en masa e inundaciones. En la segunda variable la evaluación se realizó en conjunto, delimitando aglomeración de edificaciones y personas en conjunto,

para la identificación de los

elementos expuestos frentes a los fenómenos naturales evaluados, las dos variables se obtuvieron con el apoyo de herramientas SIG. Dado el bajo detalle y la combinación de información de varias escalas que se tuvo tanto en la evaluación de la vulnerabilidad de los elementos expuestos y amenaza de los peligros naturales, esto repercute en la estimación del riesgo en el presente estudio. El proceso metodológico implementado encontró limitantes en obtención y detalle de información de la zona de estudio, puntualmente en información secundaria. Para la

135

modelación de un fenómeno natural sobre un terreno, se debe tener la información más detallada posible, para así, obtener resultados semejantes a la realidad. Con el fin de responder la hipótesis planteada, se procedió en primer lugar a identificar las zonas de amenaza en el área de estudio, posteriormente la identificación y evaluación de los elementos expuestos en los centros poblados del municipio de Pensilvania, y finalmente con el producto de la amenaza y vulnerabilidad se obtuvo el riesgo. Con lo anterior, se obtuvo que el 80% de la extensión del municipio de Pensilvania no se encuentra en riesgo medio y alto por deslizamientos e inundaciones. Lo anterior se debe a que, para que exista un riesgo se debe contar con elementos expuestos, en este caso la aglomeración de éstos se encuentra en los centros poblados. En cuanto a las preguntas de investigación planteadas, los factores detonantes de los fenómenos naturales aquí evaluados son la precipitación y pendiente del terreno, los cuales influyen fuertemente en la generación de estos fenómenos. El área de estudio presenta amenaza alta por deslizamientos en un 29% de su territorio, los centros poblados de Arboleda, Bolivia y San Daniel poseen la mayor amenaza por movimientos en masa. El 12% del territorio está bajo amenaza por inundación y el corregimiento de Pueblo Nuevo presenta la mayor amenaza por este fenómeno natural. El 91.6% del territorio del corregimiento de Arboleda está bajo riesgo alto por deslizamientos, los corregimientos de Bolivia y San Daniel poseen el 45% y 23% de sus territorios bajo riesgo alto por movimientos en masa. El corregimiento de Pueblo Nuevo posee el 77.2% de su territorio bajo riesgo alto por inundación. En su estudio, Van Westen et al. (2003) concluyeron que los detonantes de precipitación y sismos aceleran los deslizamientos de tierra. También el avance en la infraestructura y asentamientos humanos en lugares con peligros naturales aumentan el riesgo de sufrir pérdidas humanas y bienes. En el presente trabajo de tesis no se evaluó la variable de sismicidad, variable importante a la hora de evaluar la amenaza por deslizamientos en un territorio. La Tabla 27 compara estudios similares con el presente trabajo de tesis.

136

Tabla 27. Comparación de estudios

VULNERABILIDAD

AMENAZA

SGC (2013) Para la obtención del mapa de susceptibilidad por deslizamientos, con la ayuda del AHP y análisis multicriterio los autores usaron las variables de geología, geomorfología, suelos y cobertura de la tierra, pendiente, rugosidad, longitud de pendiente y acuenca, y posteriormente adicionaron las variables de precipitación y sismo para obtener los mapas finales de amenaza.

Sánchez y Urrego (2011)

Van Westen et al. (2003)

Los autores utilizaron las temáticas de geomorfología, geología y uso de suelo para la identificación de la amenaza, donde posteriormente se les asigno una ponderación obteniendo así la susceptibilidad a movimientos en masa, dicha susceptibilidad la clasificaron en cinco rangos: muy baja, baja, media, alta y muy alta. Una vez definieron el mapa de susceptibilidad evaluaron el factor detonante lluvia como factor desencadenante de los deslizamientos obteniendo así el mapa de amenaza por deslizamientos.

Los autores utilizaron las temáticas geográficas de precipitación, pendientes, geología, suelo, uso de suelo y sismicidad para la evaluación de amenaza por deslizamientos, asignándoles una calificación de 0 a 100, siendo el mayor valor la mayor susceptibilidad a la generación de la variable a deslizamientos. La unión de las variables lo realizaron mediante la simple suma de las variables sin asignarles pesos o importancia a una de ellas.

Los autores calcularon la vulnerabilidad de los elementos expuestos cuantitativamente, dependiendo del daño esperado evaluaron los costos directos e indirectos.

Los autores evaluaron el número de viviendas, vías de comunicación, centros comerciales e industria y centros públicos, asignándoles ponderación cualitativamente a cada temática y posteriormente se obtuvo la suma de los valores ponderados, siendo el mayor valor mayor vulnerabilidad de los elementos expuestos. Con lo anterior obtuvieron el mapa final de vulnerabilidad.

Autor El presente trabajo de tesis propuso evaluar el detonante de clima (precipitación) consecutivamente con las otras variables evaluadas asignándoles una calificación de 1 a 5, siendo el mayor valor con más susceptibilidad a la generación de estos fenómenos, para obtener la zonificación de amenaza por movimientos en masa y a la vez, utilizar estas variables en la evaluación y posterior zonificación de amenaza por inundaciones en combinación con el AHP. Con el enfoque del AHP desarrollado por Thomas L. Staay (1980), se procedió a establecer la importancia de cada variable estableciendo la mejor relación de RC con la importancia de algunas variables en la generación de movimientos en masa e inundaciones en el área de estudio. Con el enfoque del AHP y en combinación con análisis multicriterio se realizó la suma ponderada para la obtener la amenaza por movimientos en masa e inundaciones. El presente proyecto identificó los elementos expuestos; las edificaciones y habitantes en conjunto. Se caracterizaron los elementos expuestos cualitativamente por el estado, posteriormente se calificaron mediante su ubicación con respecto a la amenaza, ya sea por movimientos en masa e inundaciones en la zona de estudio.

RIESGO

137

Evaluaron el riesgo a partir del producto de la amenaza por la vulnerabilidad por los costos. Calificaron el riesgo cuantitativamente desde el punto de vista económico como riesgo tolerable, aceptable o inaceptable.

Para la evaluación de riesgo los autores simplificaron el procedimiento calculándolo como el producto de la amenaza y la vulnerabilidad. Posteriormente estimaron datos paupérrimos de costos para obtener el riesgo final.

En el presente trabajo de tesis la evaluación del riesgo se realizó mediante el producto de la amenaza por la vulnerabilidad. Una vez relacionado las dos temáticas se utilizó una matriz de doble entrada, por un lado (vertical) los valores de amenaza, y por otro (horizontal) los valores de vulnerabilidad. Con lo anterior se obtuvo la calificación del riesgo en: Bajo, Medio o Alto.

Sánchez y Urrego (2011) en su estudio utilizaron en la evaluación de la amenaza las variables de geomorfología, geología y uso de suelo para obtener una distribución espacial de susceptibilidad, asignaron un peso a cada variable y al realizar la suma de estas obtuvieron así el mapa de susceptibilidad. Luego combinaron la susceptibilidad con la variable de precipitación para obtener el mapa de amenaza por deslizamientos. Los autores concluyeron que la obtención de las variables se hace bastante compleja en algunos casos, sin embargo, la aplicación y/o utilización de la metodología no demanda recursos importantes para su implementación en otros lugares. En la metodología aplicada no tuvieron en cuenta la evaluación de flujos de detritos o avalanchas, variable que es importante dentro un estudio de amenaza. En la presente investigación la variable precipitación se evaluó consecutivamente con las otras variables, sin embargo, por su importancia como detonante en desastres naturales, se le asigno un mayor peso que las otras.

138

CONCLUSIONES

Generales La identificación de amenaza, vulnerabilidad y riesgo por la ocurrencia de fenómenos naturales, tales como deslizamientos e inundaciones, es de gran importancia para el desarrollo de las actividades y ocupación de un territorio para el desarrollo de comunidades. El crecimiento colectivo de una población en un territorio bajo amenaza por peligros naturales, genera impactos negativos en la economía, infraestructura e integración física de los pobladores. Con el fin de que las autoridades, instituciones y población puedan hacer frente a las amenazas presentes en su territorio, la identificación de las zonas con amenazas por peligros naturales es muy valiosa, en cuanto se pueden implementar acciones tempranas de respuesta y restringir la construcción de edificaciones ante estas amenazas. Los SIG, en la evaluación de zonificación de riesgo por movimientos en masa e inundaciones en el municipio de Pensilvania, permitieron estimar el nivel de riesgo al que puede estar expuesta la población de los centros poblados. Así mismo, permitió estimar la amenaza por deslizamientos e inundaciones en todo el territorio de Pensilvania. La metodología aplicada en la zonificación de riesgo por deslizamientos e inundaciones en el municipio de Pensilvania se desarrolló en tres fases. Primero en la identificación y evaluación de la amenaza, segundo identificación y evaluación de los elementos expuestos (vulnerabilidad), por último, se estimó el riesgo mediante la matriz de doble entrada (Tabla 19). La metodología implica, como cualquier modelo matemático, un nivel de incertidumbre y posibles errores en los resultados, debido a que es un método cualitativo y con bajo detalle de los datos utilizados. Para la presente investigación no se estimó los costos directos de los daños que puedan ser causados por movimientos en masa o inundaciones, debido a que no se estimaron los valores económicos de cada elemento expuesto. Para la evaluación de la amenaza por movimientos en masa se procesaron las variables de geología, geomorfología, pendiente del terreno, cobertura del suelo, rugosidad del terreno y precipitación máxima mensual, y para la amenaza por inundación se procesaron las variables geográficas de pendiente del terreno, geología, cobertura del suelo, índice de melton y

139

precipitación máxima mensual. La evaluación de la amenaza se apoyó en la matriz AHP para obtener el juicio y resultado más consistente. Tanto para la evaluación de deslizamientos e inundaciones, a la variable precipitación se les asigno mayor importancia debido a que es un detonante activo para la generación de estos fenómenos naturales. El área con amenaza alta por deslizamientos es de 15,757 hectáreas, lo que representa el 29% del territorio de Pensilvania. Las zonas con amenaza baja y media representan el 71% del territorio equivalente a 38,443 hectáreas. El área de estudio posee una amenaza alta por inundaciones de 6,185 hectáreas, lo que representa el 11%. La malla vial del municipio está bajo amenaza por deslizamientos e inundaciones. El 42% de las vías se encuentran en amenaza por deslizamientos y el 21% por inundaciones, lo que representa un total de 174 Km del total de la infraestructura vial. La administración municipal debe identificar y monitorear las áreas con amenaza crítica en las comunidades e infraestructura, para así prevenir, corregir y/o mitigar cualquier daño posible a viviendas, servicios públicos o población del municipio de Pensilvania. En la evaluación de los elementos expuestos se identificaron grupos o aglomeraciones de viviendas en los centros poblados de Arboleda, Bolivia, Pueblo Nuevo, San Daniel y el Casco Urbano, debido al bajo detalle de la información utilizada. La estimación del riesgo se realizó bajo una matriz cualitativa de doble entrada, por un lado, la amenaza y por otro la vulnerabilidad. El centro poblado con mayor riesgo por movimientos en masa es San Daniel localizado hacia la parte oriental del área de estudio con un 91.6% de sus elementos expuestos. Pueblo Nuevo es el corregimiento con mayor riesgo por inundaciones con un 77.2 % de sus elementos expuestos a este fenómeno. En la evaluación de vulnerabilidad de los elementos expuestos no se tuvieron en cuenta los costos económicos ni las posibles lesiones o pérdidas humanas frente a los fenómenos naturales. La estimación del riesgo en el presente trabajo de tesis fue cualitativa, debido a que no se tiene detalle de los elementos expuestos como: los materiales en que se encuentran construidos, calidad de estos, técnicas adecuadas de construcción, costos de materiales, mano de obra y número de habitantes. La recolección de estas características y datos conlleva

140

costos y tiempo, sin embargo, se obtuvo un estimativo de los lugares con riesgo por inundaciones y deslizamientos en el área de estudio, el cual servirá como punto de partida para realizar estudios a detalle en los centros poblados y zona urbana del municipio de Pensilvania. Aportes La propuesta metodológica planteada y desarrollada en esta investigación, permitió obtener un insumo cartográfico de los diferentes niveles de riesgo en los centros poblados del municipio de Pensilvania para amenazas por movimientos en masa e inundaciones, el cual se soportó en el análisis de variables geográficas. El factor detonante de los deslizamientos e inundaciones es la precipitación, esta causa erosión en laderas con pendientes altas ocasionando inestabilidad y posteriormente movimientos en masa. También ocasiona inundaciones en zonas planas cercana a cauces de ríos y quebradas, como es el caso del Corregimiento de Pueblo Nuevo al norte de la zona de estudio, donde se evidenció zonas pastoriles inundadas por el Río Samaná. Se identificó que el municipio de Pensilvania está bajo amenaza alta por deslizamientos el 29% de su territorio, en amenaza media el 49% y zonas en amenaza baja el 22% de su territorio. Por amenaza alta por inundaciones el municipio posee el 11%, por amenaza media el 33% y por amenaza baja el 55% de su territorio. Los centros poblados de Bolivia, San Daniel y Arboleda poseen sectores bajo amenaza alta por deslizamientos, el centro poblado de Pueblo Nuevo se encuentra bajo amenaza alta por inundaciones. El Casco Urbano del municipio de Pensilvania posee amenaza media por movimientos en masa. Teniendo en cuenta lo anterior, el presente estudio índica las zonas del territorio con amenaza alta por deslizamientos e inundaciones. Con esta distribución espacial de la amenaza la alcaldía municipal pose una herramienta para mitigar, corregir y/o prevenir daños a la población e infraestructura, como también prohibir en zonas de amenaza alta asentamientos humanos. En cuanto a la hipótesis, se rechaza debido a que el 80% de la extensión del municipio de Pensilvania no se encuentra en riesgo medio y alto por deslizamientos e inundaciones. Lo

141

anterior se debe a que, para que exista un riesgo, se debe contar con elementos expuestos, en este caso la aglomeración de éstos se encuentra en los centros poblados. Recomendaciones Para obtener un modelo más detallado se recomienda procesar información con gran escala, también incluir variables como sismicidad, inventario detallado de los fenómenos naturales para afianzar la zonificación y periodo de retorno de las precipitaciones. La presente metodología pretende dar una guía para determinar el riesgo por deslizamientos e inundaciones en un territorio, por tal motivo, se recomienda para su aplicación trabajar en escalas mayores a 1:10.000. Para obtener mejores resultados en el riesgo por deslizamientos e inundaciones en un centro poblado, se recomienda evaluar los detalles de los elementos expuestos tales como: los materiales en que se encuentran construidos, calidad de estos, técnicas adecuadas de construcción, costos de materiales, mano de obra y número de habitantes, sin embargo, esto conlleva costos y tiempo altos.

142

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Tabla 27. Comparación de estudios

Tabla 26. Resumen elementos expuestos bajo riesgo

Figura 30. Mapa de Amenaza por Inundaciones

Tabla 25. Resumen zonas de Amenaza municipio de Pensilvania

Tabla 22. Clasificación de Amenaza por Movimientos en Masa

Tabla 21. Asignación de pesos a temáticas

Tabla 20. Áreas de cobertura de suelo municipio de Pensilvania

Figura 21. Mapa calificación variable de geomorfología

Figura 25. Mapa clasificación variable de Precipitación

Tabla 19. Matriz de estimación de Riesgo

Figura 16. Mapa de Precipitación municipio de Pensilvania

Figura 17. Mapa de cuencas hidrográficas del municipio de Pensilvania

Tabla 16. Estaciones meteorológicas IDEAM

Figura 13. Ejemplos de coberturas reconocidas en campo

Tabla 13. Calificación de Pendiente del Terreno

Figura 7. Proceso Metodológico

Figura 8. Precipitación mensual

Tabla 9. Resumen de información utilizada

Figura 11. Ponderación de Resistencia y Fábrica de las Rocas

Figura 10. Ubicación de los Centros Poblados

Tabla 14. Calificación de Rugosidad del Terreno

Figura 5. Representación gráfica de mapas de riesgo

Figura 2. Ejemplo de clasificación de una imagen satelital

Tabla 1. Tipos de movimientos en masa y definiciones

Figura 1. Ejemplo de ciclo y creación de las formas del terreno

Tabla 4. Escala fundamental de números absolutos

Tabla 7. Ejemplo cálculo de indicadores de consistencia

Tabla 8. Identificación de Elementos Expuestos

Figura 3. Relación de Movimientos en Masa con Precipitación

Figura 4. Ejemplo de exposición de un elemento frente a un deslizamiento