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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

Evaluación de la exposición del suministro de agua potable por erupción del volcán Cotopaxi, Ecuador.

Exposure analysis for the drinking water supply system of Quito, Ecuador in case of an eruption of Cotopaxi Volcano by/por

José Ignacio Schreckinger Minoli 1322638

A thesis submitted in partial fulfilment of the requirements of the degree of Master of Science (Geographical Information Science & Systems) – MSc (GIS)

Quito - Ecuador, Octubre 2016 1

COMPROMISO DE CIENCIA

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

Quito 24 de Octubre del 2016

(Lugar, Fecha)

Firma

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AGRADECIMIENTOS

Un agradecimiento a todo el equipo de UNIGIS en especial a Dr. (PhD) Diana Contreras por la ayuda y conocimiento brindado en el desarrollo de la tesis. De igual manera, agradecer al Grupo de Investigación sobre la Ceniza volcánica en el Ecuador especialmente a Dr. Rene Parra por toda la información y apoyo brindado. Finalmente, un agradecimiento a la Empresa Pública Municipal de Agua Potable y Saneamiento de Quito por contribuir con información para el estudio.

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DEDICATORIA

A mis amigos, familia y a mi madre en especial por el apoyo incondicional. A Mina por la compañía y alegría brindada en los largos días de estudio.

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RESUMEN El volcán Cotopaxi es un estratovolcán ubicado en el centro-norte de Ecuador, los posibles lahares, flujos piroclásticos y caída de ceniza del Cotopaxi amenazan al sistema de agua de la ciudad de Quito. Para evaluar la exposición del suministro de agua de la ciudad capital frente a una posible erupción del volcán se trabajó en colaboración con el Grupo de Investigación sobre la Ceniza Volcánica en el Ecuador de la Universidad San Francisco (GICVE). Se generaron 12 modelos de distribución y caída de ceniza, para un día, de cada mes del año 2014. Mediante estos 12 modelos se generó un mapa de zonas con mayor probabilidad de caída de ceniza en el Ecuador que fue utilizado para el análisis de exposición. La dispersión y caída de ceniza utilizan los modelos meteorológicos del Weather Research and Forecasting (WRF) y se consideró una altura de 15 km para la columna de ceniza. En el análisis de exposición, también se utilizaron 2 modelos de lahares y 2 modelos de flujos pirocásticos elaborados por el Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IGENP). Finalmente, la Empresa Publica Metropolitana de Agua Potable y Alcantarillado de Quito (EPMAPSQ) proporcionó los mapas actualizados de los componentes del sistema de suministro de agua de Quito, los cuales fueron usados para el análisis. De las 12 simulaciones de caída de ceniza, 8 afectan regiones al este del volcán, 3 al sur-este y una al nor-este. Se identificaron cada uno de los componentes del sistema de agua expuestos a los diferentes peligros volcánicos. Se identificó que la captación Pita-Puengasí y las líneas de conducción provenientes de las captaciones Orientales (Papallacta), Antisana y Pita-Puengasí corren el riesgo de ser afectadas por los lahares del volcán Cotopaxi. Se concluye que más de la mitad de los barrios de Quito están expuestos a resultar afectados en su suministro de agua por la amenaza de lahares; mientras que la mayoría de componentes del sistema de suministro de agua de Quito tienen una probabilidad baja de ser afectados por la caída de ceniza proveniente del volcán Cotopaxi.

Palabras claves: Volcán, Cotopaxi, Exposición, GIS, Suministro de Agua.

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ABSTRACT The Cotopaxi is a stratovolcano located in north-central Ecuador. Potential lahars, pyroclastic flows, and ash fall from Cotopaxi threaten the water supply system of the capital city of Quito. In collaboration with the Research Group on Volcanic Ash in Ecuador from Universidad San Francisco de Quito (GICVE), the exposure of the water supply system of the capital city from a possible Cotopaxi eruption was assessed. For the distribution of plumes and ash fall, 12 different models were generated for one random day, for each month of 2014. From these 12 models, a map of those areas that are most likely to be affected from ash fall in Ecuador was generated and was later used for the exposure analysis.

The dispersion and ash fall simulations were based on the meteorological models from the Weather Research and Forecasting (WRF) and considered a 15 km ash column height. For the exposure analysis, 2 lahar models and 2 pyroclastic flows models developed by the Geophysical Institute of the National Polytechnic School (IG-EPN), Ecuador were used. Finally, an updated map of components of the water supply system that was provided by the Public Metropolitan Water Supply and Sewerage Company of Quito (EPMAPSQ) was used for the analysis. As a result of the simulation of ash fall, 8 areas were affected at the eastern slopes of Cotopaxi, 3 areas were affected in the southeast, and one area was affected at the north-east of the volcano. Additionally, the components of the water system exposed to the lahars and pyroclastic flows were identified. The analysis showed that the areas of Papallacta, Antisana, and Pita-Puengasí have a high risk of being affected by lahars from the Cotopaxi volcano. In conclusion, more than half of the districts of Quito`s water supply is exposed to being affected by lahars and pyroclastic flows. However, most of Quito’s water supply components have a low probability of being affected by ash fall from the Cotopaxi volcano.

Key world: Volcano, Cotopaxi, Exposure, GIS, Water supply.

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TABLA DE CONTENIDO 1. INTRODUCCIÓN.................................................................................................. 12 1.1. ANTECEDENTES .......................................................................................... 12 1.2. OBJETIVOS Y PREGUNTAS DE INVESTIGACION ...................................... 14 1.2.1. Objetivo general ...................................................................................... 14 1.2.2. Objetivos específicos ............................................................................... 14 1.2.3 Preguntas de investigación ....................................................................... 14 1.4. HIPÓTESIS .................................................................................................... 15 1.5. JUSTIFICACION ............................................................................................ 15 1.6. ALCANCE ...................................................................................................... 16 2. REVISIÓN DE LITERATURA ............................................................................... 18 2.1. EXPOSICIÓN VOLCANICA ........................................................................... 18 2.2. ERUPCIONES DEL VOLCAN COTOPAXI ..................................................... 20 2.3. EXPOSICIÓN VOLCANICA DEL SUMINISTRO DE AGUA DE QUITO ......... 24 3. METODOLOGÍA ................................................................................................... 26 3.1. ÁREA DE ESTUDIO ...................................................................................... 26 3.2 MODELOS DE PLUMA DE CENIZA ............................................................... 33 3.3 MODELOS FLUJOS LAHARES Y FLUJOS PIROCLÁSTICOS....................... 35 3.4. PONDERACION DE EXPOSICION................................................................ 36 3.5. ELEMENTOS DEL SUMINISTRO DE AGUA DE QUITO ............................... 37 3.6. EXPOSICIÓN DEL SUMINISTRO DE AGUA ................................................. 37 3.7. SECTORES EXPUESTOS DE LA CIUDAD DE QUITO ................................. 38 3.8. SUMINISTROS DE AGUA ALTERNATIVOS PARA QUITO ........................... 38 4. RESULTADOS Y DISCUSION ............................................................................. 39 4.1. RESULTADOS ............................................................................................... 39 4.2. DISCUSIÓN.................................................................................................... 51 4.2.1. Dispersión y caída de ceniza....................................................................... 51 4.2.2. Exposición del suministro de agua .............................................................. 53 4.2.3. Mitigación de la exposición.......................................................................... 50 6. CONCLUSIONES ................................................................................................. 61 7. RECOMENDACIONES ......................................................................................... 64 8. REFERENCIAS .................................................................................................... 66

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INDICE DE FIGURAS Figura 1 Ubicación del Volcán Cotopaxi ................................................................... 27 Figura 2 Volcán Cotopaxi. ........................................................................................ 28 Figura 3 Volcán Cotopaxi en erupción. ..................................................................... 29 Figura 4 Volcán Cotopaxi en erupción desde sector Monte Serrín. .......................... 30 Figura 5 Etapas del análisis. ..................................................................................... 32 Figura 6 Simulaciones de caída de ceniza en el año 2014 ....................................... 40 Figura 7 Distribución de la pluma de ceniza para el año 2014 .................................. 41 Figura 8 Zonas más probables de caída de ceniza ................................................... 42 Figura 9 Amenazas Volcánicas del Cotopaxi a Plantas de Tratamiento, Líneas de Conducción y Presas ................................................................................................ 44 Figura 10 Amenazas Volcánicas del Cotopaxi Frente a Captaciones y Tuberías Principales ................................................................................................................ 45 Figura 11 Amenazas Volcánicas del Cotopaxi Frente a Estaciones de Bombeo de Conducción y Estaciones de Bombeo de Distribución .............................................. 46 Figura 12 Amenazas Volcánicas del Cotopaxi Frente a Vertientes y Pozos ............. 47 Figura 13 Amenazas Volcánicas del Cotopaxi Frente a Tanques y Centrales HidroEléctricas .................................................................................................................. 48

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INDICE DE TABLAS Tabla 1 Días y horas seleccionadas para los modelos de caída y distribución de ceniza ........................................................................................................ 35 Tabla 2 Componentes del suministro de agua expuestos. ............................ 49 Tabla 3 Componentes del suministro de agua de Quito expuestos a caída de ceniza. ............................................................................................................ 50

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TABLA DE ACRÓNIMOS

AFWA

Air Force Weather Agency

ASTER

Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer

DEM

Digital Elevation Model

E.B.

Estación de bombeo

EPMAPSQ

Empresa Pública Municipal de Agua Potable y Saneamiento de Quito

FAA

Federal Aviation Administration

FSL

Forecast Systems Laboratory

GICVE

Grupo de Investigación sobre la Ceniza volcánica en el Ecuador

HPC-USFQ

High Performance Computing System de la Universidad San Francisco de Quito

IG-EPN

Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional

IGN

Instituto Geográfico Nacional de España

MSF

Modified Single-Flow Direction Model

NCAR

National Center for Atmospheric Research

NCEP

National Centers for Environmental Prediction

NetCDF

Network Common Data Form

NOAA

National Oceanic and Atmospheric Administration

RVTA

Risk and Vulnerability Tool Assesment

SIG

Sistemas de Información Geográficos

SNGRC

Sistema Nacional de Gestión de Riesgos de Desastres de Colombia

USGS

U.S Geological Survey

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VEI

Volcanic Eruption Index

WRF

Weather Research and Forecasting

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1. INTRODUCCIÓN El Cinturón de Fuego del Pacífico acoge al 95% de los volcanes del planeta ya que abarca algunas de las zonas de subducción de placas tectónicas (Comunidad Andina, 2010). El Ecuador forma parte del Cinturón de Fuego del Pacífico y sus volcanes son producto de la subducción de la capa de Nazca sobre la capa Sudamericana; además, son 84 volcanes que se registran dentro del país, de los cuales 60 se encuentran inactivos o dormidos, 16 potencialmente activos, 4 activos y 4 en erupción (IG-ENP, 2015).

1.1. ANTECEDENTES

En la actualidad, se cree que existen 1500 volcanes potencialmente activos en el mundo sin incluir a los volcanes en el suelo submarino (USGS, 2015). El término potencialmente activo se utiliza cuando un volcán ha entrado en erupción en los últimos 10,000 años (Volcano Discovery, 2015a). Suramérica y Asia son los continentes que registran el mayor número de volcanes. Solo en Suramérica existen 199 volcanes potencialmente activos, entre ellos, 24 se encuentran con alguna actividad o en erupción (Volcano Discovery, 2015a).

Chile, Ecuador y Argentina son los países sudamericanos con mayor cantidad de volcanes. Actualmente en el Ecuador son 15 los volcanes potencialmente activos, 4 los volcanes activos y 4 los volcanes en erupción (IG-ENP, 2015).

Lamentablemente, han sido varias las catástrofes productos de erupciones volcánicas. Entre ellas las más trágicas fueron en Indonesia producidas por el 12

Monte Tambora en 1815 y por el volcán Krakatoa en 1883 que ocasionaron la muerte de 92,000 y 36,417 personas respectivamente (infoplease, 2015). Otro acontecimiento lamentable, fue lo ocurrido en Martinica en 1902 cuando la erupción del Monte Pelee produjo la muerte de 29,000 personas. Finalmente, según Aguilera, Pareschi, Rosi y Zanchetta (2004), otra de las peores catástrofes volcánicas y una de las más recientes fue la ocurrida en Colombia en 1985 en donde la erupción del volcán Nevado del Ruiz dejó más de 22,000 personas muertas. La caída de ceniza, los lahares, los tsunamis productos de las erupciones y la falta de prevención han sido los factores más relevantes que han producido las tragedias previamente mencionadas (Aguilera et al., 2004; infoplease, 2015).

Una erupción de volcán Cotopaxi representa un riesgo inminente para el Ecuador. El volcán se encuentra ubicado en el centro norte del Ecuador y ha presentado más de 50 erupciones desde 1738 (Volcano Discovery, 2015b). La caída de ceniza, lahares, avalanchas de escombros y coladas de lava en las erupciones han causado la destrucción total de los poblados de Contiega y Napo. Según Proaño (2012) estas erupciones han producido también inundaciones y severos daños a las ciudades de Latacunga, y a poblados como los Chillos, Alangasí y Tumbaco. Según Chamorro, Maisanche y Puente (2015), recientemente, el volcán Cotopaxi inició un proceso eruptivo el 14 de Agosto del 2015 con dos explosiones menores que provocaron la caída de ceniza en poblados y ciudades aledañas al volcán.

Los páramos localizados alrededor del volcán Cotopaxi suministran agua para el consumo humano a diversas poblaciones del Ecuador. Se estima que entre el 2 y el 4% del agua potable destinada a la ciudad capital Quito proviene de los glaciares del Antisana y Cotopaxi (El Comercio, 2011). Según Chacón, Fuentes, Castillo y Rodriguez (2016) la captación Pita-Puengasí abastece a 700,000 personas en la ciudad de Quito. Esta captación se encuentra ubicada a 15 km aproximadamente del volcán Cotopaxi y sería afectada probablemente por el paso de lahares (Aguilera et al., 2004). Las principales captaciones de agua para Quito son: Papallacta Integrado y la Mica-Quito Sur. Estas abastecen a 1,400,000 personas (Chacon et al., 2016) y se encuentran a 50 y 30 km de

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distancia respectivamente del Cotopaxi, por lo tanto se podrían ver afectadas por la caída de ceniza en su cercanía.

1.2. OBJETIVOS Y PREGUNTAS DE INVESTIGACION

1.2.1. Objetivo general

Evaluar el grado de exposición del sistema de suministro de agua de la ciudad de Quito (Ecuador) ante una probable erupción del volcán Cotopaxi.

1.2.2. Objetivos específicos



Identificar las distribuciones de pluma y caída de ceniza más probables en una probable erupción del volcán Cotopaxi.



Determinar que componentes del suministro de agua de Quito se verían afectados por la caída de ceniza, lahares y flujos piroclásticos en una probable erupción del volcán Cotopaxi.



Identificar las zonas pobladas en la ciudad de Quito más expuestas a contaminación y daños en su sistema de suministro de agua debido a una probable erupción del volcán Cotopaxi.



Formular recomendaciones para mitigar los impactos de una probable erupción del Cotopaxi en los suministros de agua potable.

1.2.3 Preguntas de investigación



¿Cuáles son las distribuciones de la pluma de ceniza y caída de ceniza más probables en caso de una erupción del volcán Cotopaxi?

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

¿Cuáles componentes del suministro de agua de la ciudad de Quito se verían afectados por la caída de ceniza, lahares y flujos pirocásticos en caso de una probable erupción del volcán Cotopaxi?



¿Qué zonas de Quito tendrían la probabilidad más alta de tener inconvenientes con su suministro de agua en caso de erupción del volcán Cotopaxi?



¿Qué acciones se pueden tomar para mitigar las afectaciones que tendría una erupción del volcán Cotopaxi en el suministro de agua de la capital Quito?

1.4. HIPÓTESIS

Los lahares y la caída de ceniza provocaran daños a los componentes del suministro de agua de la ciudad de Quito, la severidad de los daños y la proporción de componentes afectados estará relacionada a la magnitud de la probable erupción del volcán Cotopaxi.

1.5. JUSTIFICACION

Es de suma importancia comprender los riegos y afectaciones que representa una erupción del volcán Cotopaxi ya que puede causar pérdidas humanas, daños a la salud humana y afectaciones a infraestructuras. Uno de los mayores riesgos es el que representa para el suministro de agua para varias ciudades y poblados cercanos al volcán, en especial para la ciudad capital: Quito.

Un análisis de las posibles afectaciones al suministro de agua contribuirá a diseñar soluciones para mitigar los posibles daños y buscar nuevas captaciones que sirvan de alternativa en caso de una erupción del volcán Cotopaxi. Es importante volver a mencionar que 700,000 personas en la ciudad de Quito utilizan agua de la captación Pita-Puengasí (Chacon et al., 2016). Según 15

D’Ercole y Mezger (2004) esta captación se encuentra ubicada a 15 km aproximadamente del volcán Cotopaxi y es muy probable que se vea afectada por el paso de lahares. Además, las líneas de conducción de agua que provienen de las otras dos captaciones principales, Papallacta y Antisana, también se podrían ver afectadas por los lahares (Aguilera et al., 2004, D´Ercole y Mezger, 2004). De igual manera, varios componentes del suministro de agua de la capital probablemente se podrían ver afectados por la caída de ceniza.

Son varios los estudios que evalúan los riesgos de los lahares en una eventual erupción del Cotopaxi (Pistolesi, 2008; Aguilera et al., 2004; Carrillo, 2005; Mothes, Hall y Janda, 1998); sin embargo, son escasos los estudios de cómo se comportarían las emisiones de ceniza o que evalúen los riesgos que representan tanto la caída de ceniza como los lahares para el suministro de agua. Es importante mencionar que los últimos estudios que evalúan la exposición y riesgo del suministro de agua de Quito frente a una erupción del volcán Cotopaxi fueron realizados hace más de 10 años (D´Ercole y Mezger, 2004 y Estacio, 2003) y es importante analizar también la exposición de los componente del suministro de agua presentes en la actualidad. El volcán Cotopaxi inició un proceso eruptivo en el mes de Agosto del 2015 y es preocupante conocer que eran escasas las obras de mitigación realizadas para salvaguardar el funcionamiento del sistema de suministro de agua de Quito en un eventual proceso eruptivo.

1.6. ALCANCE

En este estudio se pretende identificar los riesgos que implica una erupción del volcán Cotopaxi en el subministro de agua para la ciudad de Quito.

El análisis abarcará todo el sistema de suministro de agua de Quito, las coordenadas límites del estudio en UTM 17M son las siguientes, el límite superior derecho tiene como coordenada 413349.695 E / 10155194 S, el límite superior izquierdo es 860786,05 E / 10076742.076 S, el límite inferior izquierdo 7333331.923 E / 9925397,426 S y el límite inferior derecho es el 859591,224 E 16

/ 9923804.324 S. Se trabajó a una escala de 1:450,000 en un área de aproximadamente 12,200 km2.

Los resultados de esta investigación serán útiles para entidades como la Empresa Pública Municipal de Agua Potable y Saneamiento de Quito (EPMAPSQ), Secretaría Nacional de Gestión de Riesgos del Ecuador y por la ciudadanía quiteña para mitigar las afectaciones y daños en caso de una erupción del volcán Cotopaxi.

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2. REVISIÓN DE LITERATURA 2.1. EXPOSICIÓN VOLCANICA

Según Quiambao (2006) el concepto de riesgo involucra la presencia de un peligro, y que éste pueda afectar elementos humanos o no humanos. Mientras; según la Ley 1523 de Sistema Nacional de Gestión de Riesgos de Desastres de Colombia (SNGRC) la amenaza es un “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” (Ley N° 1523, 2012, p. 3). Por otro lado, según Birkmann (2013) la exposición cuantifica áreas sociales, económicas, ambientales, culturales y estratégicas que potencialmente se verían afectadas por un determinado peligro; mientras, la vulnerabilidad según Birkmann (2007) y Lauire (2003) determina el impacto de la amenaza en las áreas sociales, económicas, ambientales, culturales y estratégicas.

Son algunos estudios que han analizado la exposición volcánica a partir de los Sistemas de Información Geográficos (SIG); por ejemplo Alcorn, Panter y Gorsevski (2013) analizaron el riesgo de Valles Caldera en una eventual erupción del cráter Cajéte en Nuevo México. El estudio generó mapas de riesgo considerando diferentes amenazas volcánicas, vulnerabilidad social y vulnerabilidad económica. Por otro lado, Capra, Norini, Gropelli, Macías y Arce (2008) analizaron las zonas de mayor vulnerabilidad en una eventual erupción del Volcán Nevado Toluca. Además, se mencionan en el estudio los poblados que serán mayormente afectados por cada uno de los amenazas volcánicos 18

(Capra et al., 2008). De igual manera, Scaini, Felpeto, Mart, y Carniel (2014) analizaron la vulnerabilidad para una eventual erupción de los complejos volcánicos Pico Viejo y las grietas basáltica del Nor-Occidente para el valle de Icod, ubicado al norte de la isla de Tenerife España, utilizando SIG. Se evaluó el riesgo de la población, red vial, edificios, suministro de agua y suministro eléctrico para cada uno de los peligros volcánicos para cada escenario de cada complejo volcánico; finalmente, se generó un mapa de daños de cada uno de los escenarios analizados (Scaini et al., 2014). Como ya se mencionó previamente, una de la peores catástrofes volcánicas y una de las más recientes fue la ocurrida en Colombia en 1985 en donde la erupción del Nervado del Ruiz dejo más de 22,000 personas muertas (Aguilera et al., 2004).

Villegas (2003) mediante el uso de SIG; generó mapas de riesgos para una eventual erupción del Nevado del Ruiz tomando en cuenta diferentes peligros volcánicos; posteriormente, otorgó estos mapas a diferentes entidades de la sociedad para mitigar una nueva catástrofe.

Por otro lado, son varias metodologías usadas para analizar el riesgo y la exposición utilizando los SIG a nivel mundial; por ejemplo, Trople (2004) analiza el riesgo volcánico en las comunidades de Enumclaw y Mount Rainer en Washington, para ello evalúa la frecuencia, magnitud y área de impacto de los factores caída de ceniza, flujos lahares y flujos piroclásticos. Trople (2004) evaluó el riesgo siguiendo la herramienta “Risk and Vulnerability Tool Assesment” (RVTA) del National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Por otro lado Scaini et al. (2014) analizaron el riesgo de la población, edificios estratégicos, servicios urbanos, red vial, zonas industriales y zonas agrícolas de la isla de Tenerife, España, para una eventual erupción de dos complejos volcánicos situados en la isla. Para ello analizaron los posibles daños producto de caída de ceniza, lava y flujos piroclásticos; además, otorgaron un coeficiente de vulnerabilidad y generaron una matriz de daños asociada a cada factor volcánico para cada elemento mencionado anteriormente; finalmente, ponderaron la vulnerabilidad y generaron mapas de los posibles daños a los componentes analizados.

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2.2. ERUPCIONES DEL VOLCAN COTOPAXI

El índice de explosividad volcánica (VEI) procura categorizar a los volcanes por la explosividad de sus erupciones. El VEI tiene 8 clasificaciones; por ejemplo, VEI 7 y VEI 8 representan las erupciones más fuertes y corresponden a eventos de super volcanes (Universidad de Costa Rica, 2016).

Mediante tefrocronología, que es el análisis de erupciones pasadas por capas de ceniza, y por hechos históricos se calificó a las erupciones del volcán Cotopaxi con VEI de 3 y VEI 4 (Pistolesi, 2008; Hall y Mothes, 2007). Se caracterizan erupciones VEI 3 por tener volúmenes de erupción mayores a 10,000,000 m3, plumas de ceniza de 3 a 15 km de altura, frecuencias de erupción mensuales y un ejemplo de una erupción VEI 3 es la del Nevado del Ruiz que ocurrió en Colombia en 1985. Por otro lado, las erupciones VEI 4 se caracterizan por tener volúmenes de erupción mayores a 100,000,000 m 3, plumas de ceniza de 10 a 25 km de altura, frecuencias de erupción anuales y un ejemplo de una erupción VEI 4 fue la producida por Mount Pelée que ocurrió en la isla de Martinica en 1902.

Las erupciones del Cotopaxi han sido de tipo andesíticas (56-62% SiO2) como riolíticas (70-75 % SiO2) (Hall y Mothes, 2007). Las erupciones andesíticas han sido las más comunes en eventos eruptivos del volcán Cotopaxi y se caracterizan por tener flujos piroclásticos, caída de ceniza y lapilli, flujos de lava y caídas de escombros con grandes alcances (Hall y Mothes, 2007). Según Aguilera y Toulkerdidis (2005), se considera ceniza a partículas menores a 2 mm y lapilli partículas con diámetros entre 2 y 64 mm. Por otro lado, las erupciones riolíticas no son tan frecuentes; sin embargo, son más fuertes que las erupciones andesíticas y se caracterizan por que la dispersión y la cantidad de ceniza son mayores; además, son posibles los emplazamientos y colapsos del domo; finalmente, pueden existir flujos de cenizas riolíticas de tamaño moderado (Hall y Mothes, 2007). La última erupción riolítica del volcán Cotopaxi ocurrió hace aproximadamente 4560 años, de este periodo a la actualidad solo se han registrado erupciones de tipo andesítico (Hall y Mothes, 2007).

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“El término "lahar" proviene del idioma de la Isla de Java (Indonesia), donde se le utiliza para describir a este particular proceso de transporte de materiales volcánicos” (Aguilera y Toulkeridis, 2005, p.13). Los lahares son flujos de agua lodosa, que contienen partículas solida de diversos diámetros. Estos se producen por “vertido violento de una masa hídrica acumulada en una laguna cratérica, fusión de la nieve y los glaciares por acción de los flujos piroclásticos y por lluvias torrenciales, en algunos casos originados por tormentas relacionadas con las columnas convectivas de una erupción volcánica” (Aguilera y Toulkeridis, 2005, p. 14).

Los lahares son sin duda la preocupación más grande en una eventual erupción del volcán Cotopaxi. Estos podrían afectar gravemente al suministro de agua como mencionan Estacio (2003) y D’Ercole y Mezger (2004). La magnitud de los lahares van a depender del grado de la erupción del volcán Cotopaxi. Según Hall y Mothes (2007) y Pistolesi (2008), mediante tefrocronología, que es el análisis de erupciones pasadas por capas de ceniza, y por hechos históricos se calificó a las erupciones del volcán Cotopaxi con un “Volcanic Eruption Index” (VEI) de 3 y 4. En la erupción de 1877 los lahares del Cotopaxi se transportaron por 300 km hasta llegar al Océano Pacífico en aproximadamente 18 horas (Aguilera y Toulkeridis, 2005).

Son varios los estudios que han analizado las diferentes posibles magnitudes de los lahares en una eventual erupción del volcán Cotopaxi. Por ejemplo, Ordoñez, Samaniego, Mothes y Schilling (2013), estudiaron la magnitud y el alcance de lahares del Cotopaxi para cuatro escenarios distintos. Ordoñez et al. (2013) mencionan que los dos escenarios con menor magnitud probablemente generarán inundaciones en las llanuras cercanas al cono del volcán Cotopaxi; además, sugiere que las zonas más afectadas serán las que estén a mayor proximidad de los ríos Pita, San Pedro, Cutuchi, Saquimala, Alques, Tambo, Verdeyacu y Jatunyaku. Mientras, en los escenarios moderados a grandes, se esperaría que la extensión de los lahares sea mayor en los ríos previamente mencionados, afectando así más infraestructura y poblaciones como las de los Chillos, Cumbaya, Latacunga, Salcedo y varios poblados menores (Ordoñez et al., 2013). Es importante mencionar que las tuberías provenientes de las captaciones Pita-Puengasí, Papallacta y Antisana 21

cruzan las zonas de lahares mencionadas por Ordoñez et al. (2013). Aguilera et al. (2004) por otro lado analizaron el riesgo debido a lahares del Cotopaxi en los valles ubicados al norte del volcán. Aguilera et al. (2004) mencionan que actualmente en caso de presentarse una erupción del volcán Cotopaxi de igual magnitud a la de 1877, los volúmenes de lahares serían de solo 2/3 en comparación con los lahares de esa época, debido a la reducción de los volúmenes glaciares.

El volcán Cotopaxi contiene el tercer glaciar con mayor superficie en el Ecuador, 19.02 km2 aproximadamente (Proaño, 2012). Varios estudios han mencionado el retroceso de los glaciares del Cotopaxi en las últimas décadas.

Según Jordan, Ungerechts, Cáceres, Peñafiel y Francou (2005) entre 1976 y 1997, 30% de la superficie del glaciar se perdió. Mientras, Cáceres y Francou (2010) mencionan que entre 1997 y 2006 se perdió el 14.1 % del glaciar de volcán; finalmente, Proaño (2012) menciona que entre el 2000 y 2009 existió un 5.3% de retroceso glaciares en el flanco norte del Cotopaxi. Como se mencionó previamente una parte de la formación de lahares es producto de la fusión de la nieve y glaciares por el contacto de flujos piroclásticos; por lo tanto, esta disminución de la superficie glaciar del volcán podría disminuir la magnitud de los lahares.

Son varios estudios que modelan flujos de lahares a partir del programa LAHARZ. Según Schilling, Vallance y Iverson (1988), LAHARZ es un programa que utiliza un modelo semi-empirico, que permite generar modelos de lahares de una manera rápida, objetiva y automatizada para para distintos volúmenes de flujo. Capra et al. (2008) y Huggel, Schneider, Miranda, Granados y Kaab (2008) utilizaron el sofware LAHARZ para el modelamiento de lahares en sus respectivos estudios. Por otro lado, Aguilera et al. (2004) modelaron lahares del volcán Cotopaxi utilizando un modelo de una dimensión para flujos canalizados, el modelo se basa en el balance de masa y momento para una mezcla lodosa; además, toma en consideración un volumen constante de lahar, no toma en cuenta diferencias en las velocidades de las fracciones líquidas y sólidas; finalmente, considera una concentración de sedimentos homogénea. Huggel et al. (2008) también utilizaron el modelo de dirección de flujo único modificado (MSF). Este modelo está diseñado para ambientes montañosos y toma en 22

cuenta la topografía y la gravedad. Huggel et al. (2008) mencionan que LAHARZ es más sensible a los errores del Modelo de Elevación Digital (DEM) a partir de una imagen de Radiómetro Avanzado Espacial de Emisión Térmica y Reflexión (ASTER) que el modelo MSF. Además, el Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional del Ecuador (IG-ENP) generaron modelos de lahares del volcán Cotopaxi a partir de datos históricos de erupciones pasadas (IG-ENP, 2004).

Son escasos los estudios respecto a las plumas de ceniza que se generarían en una eventual erupción del volcán Cotopaxi. El Grupo de Investigación sobre la Ceniza volcánica en el Ecuador (GICVE) de la Universidad San Francisco de Quito ha generado modelos de dispersión de ceniza para los volcanes Cotopaxi, Tungurahua, Sangay y Reventador. El objetivo del GICVE es comprender de mejor manera la formación, dispersión y sedimentación de las plumas de ceniza de las erupciones volcánicas en el Ecuador; mediante la incorporación de investigadores de distintas áreas. También, mediante datos de campo, el GICVE busca mejorar la disponibilidad de datos históricos y actuales de erupciones volcánicas en Ecuador, además de mejorar los modelos de dispersión de las plumas de ceniza (GICVE, 2015).

Aguilera y Toulkeridis (2005, p.11) describen los flujos piroclásticos como “masas turbulentas de altas temperaturas (300˚-800˚ C), que forman una dispersión de gases volcánicos con fragmentos sólidos y líquidos”. Además, los flujos piroclásticos se desplazan rápidamente por la expansión de los gases y por la gravedad (Aguilera y Toulkeridis, 2005).

El IG-EPN generó dos posibles zonas de afectación de los flujos piroclásticos en una erupción del volcán Cotopaxi. La primera zona fue creada a partir de los datos históricos de la erupción de 1877 y tomando en cuenta una erupción con un VEI entre 2-4.5, mientras, la segunda zona toma en consideración una erupción más fuerte con un VEI mayor a 4.5 (IG-EPN, 2004). Alberico, Petrosino y Lirer (2011) analizaron de igual manera dos escenarios de flujos piroclásticos en una eventual erupción en los complejos volcánicos en la isla de Ischia, Italia. Para el análisis Alberico et al. (2011) modelaron flujos piroclásticos para una erupción con un VEI de 3 y un VEI de 4.

23

2.3. EXPOSICIÓN VOLCANICA DEL SUMINISTRO DE AGUA DE QUITO

El suministro de agua de la ciudad de Quito contiene varios elementos que son captaciones, plantas de tratamiento, estaciones de bombeo (E.B) de distribución, estaciones de bombeo de conducción, presas, centrales hidroeléctricas, tanques de reserva y distribución, tuberías principales, vertientes y líneas de conducción de agua cruda. Las captaciones sirven para reunir y disponer agua proveniente de fuentes subterráneas o superficiales. Las presas son embalses o muros que retienen agua para posteriormente ser distribuida. Las centrales hidroeléctricas aprovechan el movimiento de la conducción de agua cruda para generar energía y utilizarla para el bombeo de la misma en caso de ser necesaria. Los tanques de reserva y distribución son depósitos cerrados necesarios para disponer de una provisión de agua, estos ayudan a controlar la demanda en las variaciones horarias de consumo; además, proveen de agua para combatir incendios y suplen de agua a la ciudadanía en casos de emergencias. Las estaciones de bombeo de distribución y conducción sirven para elevar la altura del agua en las líneas de conducción y tuberías principales. Las tuberías principales son ductos cerrados para el transporte de agua. Las vertientes son desviaciones del agua en ríos o quebradas hasta los sistemas de conducción o plantas de tratamiento, las vertientes no están cerradas. Finalmente, la conducción de agua cruda se refiere al transporte de agua no tratada en túneles, tuberías y canales (EPMAPSQ, 2016b).

El volcán Cotopaxi ha presentado más de 50 erupciones desde 1738, entre ellas las de mayor relevancia son las de 1744, 1768, 1877 y 1904 (Volcano Discovery, 2015b). Además, inició un proceso eruptivo el 14 de Agosto del 2015 con dos explosiones menores que provocaron la caída de ceniza en poblados y ciudades aledañas al volcán (Chamorro et al., 2015). Sin embargo, son escasos los estudios que han evaluado la exposición del suministro de agua para la ciudad de Quito en una eventual erupción del volcán Cotopaxi. D’Ercole y Mezger (2004) en su estudio de la vulnerabilidad del distrito metropolitano de Quito analizaron la vulnerabilidad del suministro de agua frente a deslizamientos de tierra, erupciones volcánicas y sismos. Previamente, 24

analizaron que los componentes esenciales del funcionamiento de suministro de agua eran 15, los cuales incluyen las 4 principales líneas de captación (Papallacta, Occidentales, Mica-Quito Sur, Pita-Puengasí), las 4 plantas principales (Bellavista, Puengasí, El Troje y El Placer), los 3 tanques principales de almacenamiento (Bellavista medio, Carolina medio, Alpahuasi alto) y las 4 líneas principales de distribución de la ciudad de Quito (Bellavista-Puengasí, Puengasí-El Placer, Bellavista-Bellavista medio, Puengasí-Alpahuasí alto).

Posteriormente, evaluaron la vulnerabilidad intrínseca, la exposición de los elementos esenciales hacia las amenazas, la dependencia de cada elemento esencial, la capacidad de control del elemento esencial, las alternativas de funcionamiento del elemento y el nivel de preparación para el manejo de crisis.

D’Ercole y Mezger (2004) obtuvieron como resultados que el subsistema Pita es el más vulnerable principalmente por el riesgo de una erupción del volcán Cotopaxi; además, mencionan que no existen alternativas para mitigar estos riesgos. Por otro lado, indican que la tubería de conducción del subsistema Bellavista, proveniente de la captación en Papallacta, y las líneas de conducción del sistema Pita-Puengasí también se verían afectados por los lahares del volcán Cotopaxi (D´Ercole y Mezger, 2004). De igual manera, Estacio (2003) evaluó la vulnerabilidad de los elementos del suministro de agua frente a una erupción de los volcanes Cotopaxi y Guagua Pichincha, para ello identificaron 13 elementos del suministro de agua imprescindible que son las 3 líneas principales de captación (Papallacta, Mica-Quito Sur, Pita-Puengasí), 4 plantas principales (Puengasí, El Troje, El Placer, Bellavista), 3 tanques de almacenamiento (Bellavista medio, Carolina medio, Alpahuasi alto) y tres lineas de distribución (linea 164 a, linea 77, linea 165); además, Estacio (2003) analizó la vulnerabilidad intrínseca y vulnerabilidad poblacional. Estacio (2003) concuerda con D’Ercole y Mezger (2004) que el subsistema Pita será el más vulnerable y posiblemente afectado. De igual manera, menciona que el subsistema de conducción Bellavista se podría ver afectado por lahares; sin embargo, indica que aunque la línea de conducción proveniente de la Mica pasa por posibles flujos lahares, esta es bastante nueva y gran parte de ésta es subterránea, por lo que no se encontraría tan amenazada.

25

3. METODOLOGÍA 3.1. ÁREA DE ESTUDIO

El volcán Cotopaxi se encuentra ubicado entre las provincias de Pichincha y Cotopaxi al centro-norte del Ecuador (-0.683839° de Latitud y -78.436653° de Longitud), 60 km al sur de la ciudad capital Quito como se observa en la Figura 1. El volcán tienen una elevación de 5897 m.s.n.m (Proaño, 2012), y es un estratovolcán como se observa en la Figura 2. Los estratovolcanes tienden a ser altos, cónicos, con perfil abrupto y se caracterizan por tener erupciones periódicas (ScienceDaily, 2015). El Cotopaxi es el segundo volcán activo más grande del mundo superado solo por el volcán Ojos del Salado (6,893 m.s.n.m) ubicado en Chile (Aguilera y Toulkeridis, 2005). El cráter del Cotopaxi tienen un diametro de 800 m y su profundidad es de 334m (Aguilera et al., 2004).

26

Figura 1 Ubicaciรณn del Volcรกn Cotopaxi

27

Figura 2 Volcán Cotopaxi.

Fotografía: José Schreckinger

El volcán Cotopaxi ha presentado más de 50 erupciones desde 1738, entre ellas las de mayor relevancia son las de 1744, 1768, 1877 y 1904 (Volcano Discovery, 2015b). Como se mencionó previamente, el volcán Cotopaxi inició un proceso eruptivo el 14 de Agosto del 2015 con dos explosiones menores que provocaron la caída de ceniza en poblados y ciudades aledañas al volcán (Chamorro et al., 2015), en las Figuras 3 y 4 se observan erupciones del volcán Cotopaxi desde la ciudad de Quito.

28

Figura 3 Volcán Cotopaxi en erupción.

Fotografía: José Schreckinger.

29

Figura 4 Volcán Cotopaxi en erupción desde sector Monte Serrín.

Fotografía: José Schreckinger.

30

3.2. Proceso de metodología En la Figura 5 se presenta los diferentes pasos del proceso metodológico, el primer paso incluye la generación de los modelos de distribución y caída de ceniza por el GICVE en formato NetCDF, para un día aleatorio de cada mes del año 2014. Posteriormente, se transformaron los archivos de un formato NetCDF a raster para poder procesarlos en ArcView 10.2; luego, se generaron mapas con zonas más probables de distribución y caída de ceniza en función a los 12 modelos otorgados por el GICVE. Se solicitó información geográfica detallada y actualizada a la EPMAPSQ de los componentes del suministro de agua de Quito; adicionalmente, se descargó información geográfica producida por el IG-ENP de los peligros volcánicos del Ecuador que incluye flujos piroclásticos y flujos de lahares de una probable erupción del volcán Cotopaxi.

Posteriormente, utilizando la información de caída de ceniza generada, información de los componentes del sistema de suministro de agua de Quito, información de lahares y de flujos piroclásticos del Cotopaxi se prosiguió a evaluar la exposición de los componentes del suministro de agua de Quito frente los diferentes peligros volcánicos del Cotopaxi. Se identificaron los componentes expuestos a los peligros volcánicos; además, se identificaron lo barrios y parroquias de la ciudad de Quito que dependen de los componentes expuestos. Finalmente se proponen soluciones para mitigar los impactos de los peligros volcánicos del volcán Cotopaxi hacia los componentes del suministro de agua de Quito.

31

Figura 5 Etapas del anรกlisis.

32

La metodología presentada permitió identificar probables escenarios de caída y distribución de ceniza en una probable erupción del volcán Cotopaxi. Son escasos o nulos los modelos existentes de caída y distribución de ceniza que consideran factores meteorológicos a lo largo de un año para el volcán Cotopaxi; por esta razón, la metodología implementada, utilizando modelos del GICVE para un día de cada mes del año 2014, fue óptima para cumplir con el objetivo de identificar probables escenarios de caída y distribución de ceniza para el volcán Cotopaxi. Por otro lado; la actualidad y detalle de la información de los componentes del sistema de agua de Quito otorgados por la EPMAPS y el respaldo histórico de los modelos de lahares y flujos piroclásticos elaborados por el IG-ENP fueron esenciales para la metodología y permitieron cumplir con los objetivos de determinar los componentes del suministro de agua de Quito que se verían afectados por las amenazas volcánicas en una probable erupción del volcán Cotopaxi, identificar las zonas pobladas en la ciudad de Quito más expuestas a contaminación y daños en su sistema de suministro de agua debido a una probable erupción del volcán Cotopaxi

y formular

recomendaciones para mitigar los impactos de una probable erupción del Cotopaxi en los suministros de agua potable.

.

3.3 MODELOS DE PLUMA DE CENIZA

Se utilizarán los modelos de distribución de ceniza generados por el GICVE, se observó que estos modelos han demostrado tener gran similitud con respecto a la caída y dispersión de ceniza de las erupciones del volcán Cotopaxi ocurridas en el año 2015; además, es uno de los pocos modelos que se utiliza para predecir la caída y dispersión de ceniza del volcán Cotopaxi. Los modelos provienen del Weather Research and Forecasting (WRF V3.2), este modelo fue también utilizado por Stuefer Freitas, Grell, Webley y Peckha (2012) para la inclusión de las emisiones de cenizas y SO2 de las erupciones volcánicas.

Además, el GICVE utiliza el modelo de dispersión de ceniza Fall 3d V3.7 (GICVE, 2015). “El procesamiento numérico se desarrolla en el Sistema de Cómputo de Alto Rendimiento de la Universidad San Francisco de Quito (HPC33

USFQ)” (GICVE, 2015, ¶3). Debido a que los modelos requieren de mucho tiempo para ser generados, se decidió solo utilizar 12 modelos, para un día aleatorio, de cada mes del año 2014. Se eligió el año 2014 debido a que ya se tienen todos los datos meteorológicos y es el más cercano al presente año 2015. Cada modelo generado utiliza las condiciones meteorológicas del día otorgado; además, para cada día se tomó una hora de inicio de erupción aleatoriamente. Los modelos otorgan tanto la distribución de la pluma de ceniza como las zonas afectadas por la caída de la misma. Alcorn et al. (2013) utilizaron una metodología similar en su estudio de análisis de riesgo volcánico utilizando SIG en Valles Calderas, Nuevo México; sin embargo, Alcorn et al.

(2013) utilizan los datos meteorológicos promedios de Enero, Abril, Julio y Octubre del 2012 para generar 4 posibles distribuciones de plumas de ceniza, estos meses fueron escogidos debido a que contenían la mayor cantidad de registros meteorológicos. Además, el GICVE considera una pluma de 15 km de altura. Según Robert, D’Ercole, Pigeon y Serrano (2009) de las 17 erupciones de mayor magnitud del volcán Cotopaxi desde 50 a.C, 9 tuvieron un VEI mayor a 3. Ordoñez et al. (2013) mencionan que erupciones VEI de 3 a 4 tienen alturas de columnas de ceniza entre 10-15 km. En este estudio, se utilizó la aplicación Random Numbers para determinar un día, de cada mes del año 2014 y una hora de inicio de erupción para cada día aleatoriamente. En la Tabla 1 se observan los días y horas de inicio de erupción tomadas aleatoriamente. El GICVE genera los modelos en formato Network Common Data Form (NetCDF); este formato fue ingresado al software ArcMap 10.1 para realizar los análisis de exposición del suministro de agua en la ciudad de Quito.

34

Año 2014 Mes

Día

Hora de inicio de erupción

Enero

24

2

Febrero

9

24

Marzo

17

8

Abril

19

15

Mayo

8

7

Junio

27

22

Julio

6

2

Agosto

24

10

Septiembre

16

15

Octubre

29

3

Noviembre

9

6

Diciembre

21

7

Tabla 1 Días y horas seleccionadas para los modelos de caída y distribución de ceniza

3.4 MODELOS FLUJOS LAHARES Y FLUJOS PIROCLÁSTICOS Para evaluar la exposición del suministro de agua de la ciudad de Quito se descargó información geográfica de los peligro volcánicos del Ecuador elaborado por el IG-EPN que incluyen modelos de lahares y flujos piroclásticos, para la construcción de estos modelos se ha tomado en cuenta los registros de magnitud y alcance de los flujos piroclásticos ocurridos en 1877 y erupciones pasadas del volcán Cotopaxi (IG-ENP, 2004). El IG-ENP tiene dos escenarios para flujos lahares, el primero de menor alcance tiene una alta probabilidad de ocurrencia en el caso de que ocurra una erupción de VEI 3 a VEI 4 (moderada a grande); mientras, el segundo escenario de menor probabilidad podría ocurrir en una erupción con VEI mayor a 4. De igual manera, el IG-ENP generó dos modelos para flujos piroclásticos, el de menor magnitud que tiene mayor 35

probabilidad de ocurrencia en casa de una erupción moderada a grande (VEI 3 a VEI 4); mientras, el segundo escenario de menor probabilidad para el caso menos probable de una erupción mayor con un VEI mayor a 4 (IG-ENP, 2004).

3.5. PONDERACION DE EXPOSICION

Los archivos NetCDF estaban compuestos de diferentes modelos, uno incluía la distribución de la pluma de ceniza; mientras, otro modelo incluía zonas afectadas por la caída de ceniza. Para ambos modelos se utilizaron los 12 archivos NetCDF de los 12 días tomados al azar.

Para el modelo de distribución de la pluma de ceniza se transformó las capas de NetCDF a raster, para cada hora de las 12 horas de análisis de distribución; luego, para cada día seleccionado aleatoriamente; se utilizó la herramienta “batch” de “Make NetCDF raster layer” en Arc Map 10.1. Una vez que se obtuvieron las 12 capas raster para cada hora se generó una sola capa raster con la extensión total de distribución de la pluma de ceniza utilizando la herramienta “Raster Calculator”; posteriormente, se utilizó la herramienta “Reclassiffy” y se otorgaron a todos los valores mayores a 0 (zonas de distribución de la pluma de ceniza) un valor de 1 y 0 a los valores de 0 (zonas donde no existe distribución de la pluma de ceniza). Se repitió el procedimiento para cada archivo NetCDF; finalmente, utilizando nuevamente la herramienta “Raster Calculator” se sumaron las 12 capas generadas, y se identificaron las zonas con mayor y menor solapamiento entre capas, zonas de mayor solapamiento entre capa representan zonas de mayor probabilidad de caída de ceniza.

Se siguieron los mismos pasos para los modelos de caída de ceniza “THICKNESS”, sin embargo, para este modelo se analizó la caída de ceniza durante 24 horas de la erupción.

Es importante mencionar que el modelo “COLUMN_MASS” representa una única erupción que ocurre en la primera hora de los modelos; mientras, el

36

modelo “THICKNESS” representa una erupción constante durante las 12 primeras horas.

Finalmente, para cada modelo se generó un “shapefile” a partir de la suma de las capas “Reclassify”, debido a que cada una de las doce capas pretende representar la caída y distribución de ceniza tomando en cuenta la meteorología para cada mes del año 2014, se dividió la suma de la capas “Reclassify” en rangos iguales para determinar la probabilidad de caída de ceniza y distribución de ceniza en el año, en ambos modelos se nombró a celdas con mayor solapamiento con valores entre 12 a 8 Alto, a celdas entre 8 a 4 Media, a celdas entre 4 a 1 Bajo y a celdas con valores de 0 Muy Bajo. Finalmente, es importante mencionar que los valores menores de cada rango son inclusivos; mientras, que los valores mayores de cada rango no son inclusivos a excepción del rango más alto.

3.6. ELEMENTOS DEL SUMINISTRO DE AGUA DE QUITO

La EPMAPSQ otorgó la información de los elementos del suministro de agua de Quito. La EPMAPSQ menciona que la información otorgada es referencial e incluye captaciones, tuberías principales, plantas de tratamiento, estaciones de bombeo de distribución, estaciones de bombeo de conducción, presas, centrales hidroeléctricas, tanques de reserva y distribución, tuberías principales, vertientes y conducción de agua cruda.

3.7. EXPOSICIÓN DEL SUMINISTRO DE AGUA

Para evaluar la exposición se utilizó el shapefile de zonas más probable de caída de ceniza generada, el shapefile de los componentes del suministro de agua de Quito otorgada por la EPMAPSQ, los modelos de lahares y los modelos 37

de flujos piroclásticos del Cotopaxi de la capa de peligros volcánicos elaborado por el IG-ENP. Posteriormente, se analizó la exposición de captaciones, tuberías principales, plantas de tratamiento, estaciones de bombeo de distribución, estaciones de bombeo de conducción, presas, centrales hidroeléctricas, tanques de reserva y distribución, tuberías principales, vertientes y líneas de conducción de agua cruda para cada uno de los tres peligros volcánicos mencionados anteriormente. Para el análisis de exposición, se utilizó la herramienta Select by Location utilizando el software Arc Map 10.2 para determinar el tipo y la cantidad de componentes del suministro de agua que solapan o intersectan con cada uno de los peligros volcánicos que son caída de ceniza con probabilidad alta, caída de ceniza con probabilidad media, caída de ceniza con probabilidad baja, lahar mayor, lahar menor, flujo piroclásticos mayor y flujo piroclástico menor. Se considera expuestos a los componentes que solapan o intersectan con los peligros volcánicos mencionados.

3.8. SECTORES EXPUESTOS DE LA CIUDAD DE QUITO

Una vez determinado los componentes del suministro de agua expuestos a los peligros del volcán Cotopaxi, se envió a la EPMAPSQ por medio de una lista los componentes posiblemente expuestos y se solicitó a la EPMAPSQ los barrios que dependen de los suministros identificados posiblemente expuestos.

3.9. SUMINISTROS DE AGUA ALTERNATIVOS PARA QUITO

Finalmente, en base a la exposición de los componentes del suministro de agua de Quito hacia los peligros volcánicos del Cotopaxi se analizó la probable exposición de nuevos proyectos de captaciones de la EPMAPSQ hacia los peligros del volcán Cotopaxi y se proponen sugerencias para mitigar los riesgos.

38

4. RESULTADOS Y DISCUSION 4.1. RESULTADOS En la Figura 6 se presentan 12 mapas de las zonas afectadas en el Ecuador por la caída ceniza para una posible erupción del volcán Cotopaxi durante una simulación de 24 horas para un día, de cada mes del año 2014. De las 12 simulaciones 8 afectan regiones al este del volcán, 3 al sur-este y 1 al nor-este.

39

Figura 6 Simulaciones de caída de ceniza en el año 2014

Mientras, en la Figura 7 se presentan 12 mapas del movimiento de la pluma de ceniza durante 12 horas, desde el inicio de una erupción del volcán Cotopaxi, para un día, de cada mes del año 2014. De las 12 simulaciones 6 se dirigen al este del volcán, 2 al sur-este, 1 al sur-este, 1 al nor-oeste, 1 al oeste y este y 1 al este y nor-oeste.

40

Figura 7 DistribuciĂłn de la pluma de ceniza para el aĂąo 2014

41

Como se mencionó en la sección de metodologías se consideró una columna de 15 km para todas las simulaciones.

Mientras en la Figura 8 se presenta un mapa de las zonas más probables de caída de ceniza en Ecuador tomando en cuenta los mapas generados de la Figura 6.

Figura 8 Zonas más probables de caída de ceniza

42

En la Figura 9 se presenta la exposición de las amenazas volcánicas del Cotopaxi frente los componentes plantas de tratamiento, líneas de conducción y presas. Mientras, en la Figura 10 se presenta la exposición de las amenazas volcánicas del Cotopaxi frente los componentes captaciones y tuberías principales. Por otro lado, en la Figura 11 se presenta la exposición de las amenazas volcánicas del Cotopaxi frente a E.B. de conducción y E.B. de distribución. En la Figura 12 se presenta la exposición de las amenazas volcánicas del Cotopaxi frente los componentes plantas de tratamiento, líneas de conducción y presas. Finalmente, en la Figura 13 se presenta se presenta la exposición de las amenazas volcánicas del Cotopaxi frente los componentes tanques y centrales hidro-eléctricas. Las amenazas consideradas para las Figuras 9, 10, 11, 12 y 13 son caída de ceniza (alta, media, baja, no afectación), flujos laharas (mayor, menor) y flujos piroclásticos (mayor, y menor). Los flujos de lahares y flujos piroclásticos fueron elaborados por el IG-ENP. En las Figuras 9, 10, 11, 12 y 13 se observa que la mayoría de los componentes del suministro de agua de Quito están expuestos a una probabilidad baja de ser afectados por la caída de ceniza, y tan solo unos pocos componentes no tendrían afectación.

Por otro lado, se observa que ningún componente del suministro de agua estaría expuesto a los flujos piroclásticos mayores y menores, sin embargo, líneas de conducción, captaciones y tuberías principales están expuestos a lahares mayores y menores.

43

Figura 9 Amenazas Volcánicas del Cotopaxi a Plantas de Tratamiento, Líneas de Conducción y Presas

44

Figura 10 Amenazas Volcánicas del Cotopaxi Frente a Captaciones y Tuberías Principales

45

Figura 11 Amenazas Volcรกnicas del Cotopaxi Frente a Estaciones de Bombeo de Conducciรณn y Estaciones de Bombeo de Distribuciรณn

46

Figura 12 Amenazas Volcรกnicas del Cotopaxi Frente a Vertientes y Pozos

47

Figura 13 Amenazas Volcánicas del Cotopaxi Frente a Tanques y Centrales HidroEléctricas

48

En la Tabla 2 se presenta el número de componentes del sistema de agua de la ciudad de Quito afectados por los peligros volcánicas, se consideró como afectación la caída de ceniza Alta, Media y Baja. Por otro lado, en la Tabla 3 se presenta las afectaciones de la caída de ceniza a los componentes del suministro de agua por cada grado de afectación. De los 7476 componentes analizados, 7202 estarían expuestos a una probabilidad de caída de ceniza baja, y 10 estarían expuestos a lahares mayores y menores.

Peligros Volcánicos Componentes del SA Quito

Plantas de Tratamiento Centrales Hidroeléctricas E.B Distribución E.B Conducción Captaciones Líneas de Conducción Agua Vertientes Tubería Principales Tanques Presas

Total de Elementos del SA Quito

Caída de Ceniza

Lahar Menor

Lahar Mayor

Flujo P. Mayor

Flujo P. Menor

34

24

0

0

0

0

2

2

0

0

0

0

68

65

0

0

0

0

6

2

0

0

0

0

170

130

1

0

0

6

6

3

0

0

112

105

0

0

6614

6430

0

0

461

436

0

0

0

0

3

2

0

0

0

0

0

0 6

Tabla 2 Componentes del suministro de agua expuestos.

49

Probabilidad de Caída de Ceniza Total de Elementos del SA Quito

No Afectación

Baja

Media

Alta

Plantas de Tratamiento

34

10

24

0

0

Centrales Hidroeléctricas

2

0

2

0

0

E.B Distribución

68

3

65

0

0

E.B Conducción

6

2

4

0

0

170

40

130

0

0

6

4*

6*

0

0

Vertientes

112

7

105

0

0

Tuberías Principales

6614

184

6430

0

0

Tanques

461

25

436

0

0

3

1

2

0

0

Componentes del SA Quito

Captaciones Líneas de Conducción de Agua

Presas

Tabla 3 Componentes del suministro de agua de Quito expuestos a caída de ceniza.

50

4.2. DISCUSIÓN 4.2.1. Dispersión y caída de ceniza Se observó una diferencia entre la dispersión y la caída de ceniza de los modelos generados y elaborados por el GICVE. La dispersión de ceniza abarca un área mayor en 12 horas luego de una erupción que el área de caída de ceniza en 24 horas tras una erupción continua en las 12 horas iniciales. Según Riley, Rose y Bluth (2003), partículas mayores a 1 µm permanecen en la atmósfera hasta una hora y luego caen a la superficie; mientras, partículas menores de 10 µm pueden permanecer en la atmósfera días e incluso meses.

Por esta razón, es probable que los modelos de caída de ceniza abarquen un área más pequeña que los modelos de distribución de ceniza. Es importante mencionar que la mayoría de los modelos de distribución y caída de ceniza generados para el mismo día tienen una trayectoria y dirección similar. Tan solo los modelos de distribución y caída de ceniza del 19 de Abril del 2014 y 23 de Octubre del 2014 difieren en la trayectoria y dirección.

Se observó que las zonas más probables de ser afectadas por la caída y distribución de ceniza son las regiones al occidente del volcán Cotopaxi, la caída de ceniza podría afectar a 11 de las 24 provincias del Ecuador según los 12 modelos desarrollados por GICVE; sin embargo, las provincias más expuestas a ser afectadas por la caída de ceniza son Pichincha, Manabí, Santo Domingo, Cotopaxi, Los Ríos, Guayas y Bolívar. Mientras, se observó que todas las provincias del Ecuador están expuestas a la dispersión, incluso en tres de los 12 modelos se observó que la dispersión de ceniza llegaría a Colombia. En las erupciones que han ocurrido desde el 14 de agosto del 2015 hasta la actualidad, la ceniza ha caído al occidente del volcán. El IG-ENP en su Mapa Regional de Peligros Volcánicos Potenciales del Volcán Cotopaxi expone que la afectación posible de caída de ceniza será al occidente del volcán Cotopaxi (IG-ENP, 2004). Es importante mencionar, que aunque es más 51

probable que la ceniza afecte las zonas al occidente del volcán, en este análisis 3 de los 12 modelos de caída de ceniza afectan zonas no consideradas en el mapa del IG-ENP, 2 de ellas en los meses de Noviembre y Diciembre del 2014 afectan las zonas sur-occidentales y 1 en el mes de Abril del 2014 afecta la zona norte del volcán Cotopaxi. Es importante mencionar que solo se generaron 12 modelos para un día de cada mes del año 2014 debido al tiempo y trabajo que toma elaborar cada uno de los modelos, otros estudios; por ejemplo, Alcorn et al. (2013) utilizaron los datos meteorológicos promedios de Enero, Abril, Julio y Octubre del 2012 para generar 4 posibles distribuciones de plumas de ceniza, estos meses fueron escogidos debido a que contenían la mayor cantidad de registros meteorológicos. En este estudio como en el de Alcorn et al. (2013) se procura generar modelos en las diferentes estaciones del año y así procurar obtener las distribuciones de caídas de ceniza más probables en cada uno de los periodos del año.

Además, es sustancial recalcar que se consideró una columna de 15 km de altura tanto para los modelos de dispersión de la pluma de ceniza como para los modelos de caída de ceniza, esta altura como ya se mencionó se asemeja a la altura de la columna en la erupción del volcán Cotopaxi en 1877. Stohl et al. (2011) mencionan que la dispersión y alcance de la ceniza volcánica posterior a una erupción puede variar dependiendo de la altura de columna. Por lo tanto, es de suma importancia que se elaboren más modelos considerando distintas posibles alturas de la columna del volcán Cotopaxi para determinar y considerar a todas las zonas amenazadas por una potencial caída de ceniza.

Para analizar la exposición del suministro de agua de Quito se utilizó únicamente la capa de posibles zonas afectadas por la caída de ceniza. No se utilizó la capa de dispersión de ceniza ya que la dispersión puede no causar ninguna afectación ni alteración al suministro de agua. Sin embargo, la capa de dispersión se podría utilizar para analizar la afectación de una erupción del volcán Cotopaxi a zonas de vuelos comerciales como lo hicieron Pieri et al.

(2002) en su análisis de afectación de la ceniza del volcán Hekla, Islandia, para la aviación en la erupción de febrero del 2000.

52

4.2.2. Exposición del suministro de agua 

Exposición de plantas de tratamiento

Son 24 de las 36 plantas de tratamiento que tienen una probabilidad baja de ser afectadas por la caída de ceniza del volcán Cotopaxi. Entre ellas se encuentran las 4 plantas principales y consideradas como esenciales e indispensables para el sistema de agua potable de Quito por D´Ercole y Mezger (2004) y por Estacio (2003) respectivamente. Las plantas principales son la de Bellavista, Puengasí, el Troje y el Placer (D´Ercole y Mezger, 2004; Estacio, 2003). Según Carlos Espinoza, gerente de operaciones de la EPMAPSQ, en una entrevista para diario el Comercio mencionó que la ceniza si podría afectar los filtros en las plantas de tratamiento en la Capital. Para ello se colocarán 18 cubiertas fijas para prevenir el daño de filtros (Jácome y Heredia, 2015). Munro y Parkin (1999) mencionan que para mitigar los daños de las plantas de tratamiento en un evento de caída de ceniza volcánica se deben cubrir las mismas y se deben limpiar los filtros constantemente para que estos tengan más capacidad de retener la ceniza en una erupción volcánica. D’Ercole y Mezger (2004) menciona que en su análisis las plantas de tratamiento del suministro de agua de Quito eran menos susceptibles a sismos y a la caída de ceniza por erupciones volcánicas.

En este análisis se observó que el flujo de los lahares y flujo piroclástico no ocasionará ningún daño a las plantas de tratamiento del sistema de agua potable de Quito.



Exposición de las captaciones

De las 170 captaciones que componen el suministro de la ciudad de Quito, 130 tienen una probabilidad baja de ser afectadas por la caída de ceniza. Entre ellas se encuentras 3 de los 4 conjuntos principales de captaciones del suministro de agua de Quito que son la Mica-Quito Sur, captaciones Occidentales y 53

captaciones Pita-Puegasí. El único conjunto de captaciones principales que no va ser afectado por la caída de ceniza son las captaciones de la zona de Papallacta. Además, la captación bocatoma río Pita se vería afectada tanto por los lahares mayores como menores generados por el IG-EPN. Desde 1975 está en funcionamiento el sistema Pita-Puengasí que tiene una capacidad de 2,400 l/s, esta abastece de agua a la zona centro-sur de Quito (SG-CAN, PRAA, MAE, 2012). Tanto D’Ercole y Mezger (2004) como Estacio (2003) mencionaron que la captación Pita es la más amenazada por los lahares.

Se observó que ninguna captación se vería afectada por flujos piroclásticos.

Sin embargo, es importante mencionar que la captación bocatoma PitaPuengasí se encuentra a tan solo 2 kilometros aproximadamente del modelo de flujo piroclástico mayor elaborado por el IG-EPN. Es muy posible que en una erupción con un índice VEI de 4-5 poco probable del volcán Cotopaxi los flujos piroclásticos si afecten la captación bocatoma Pita-Puengasí.



Exposición de las líneas de conducción de agua

Las 6 líneas principales de conducción de agua de Quito tienen una probabilidad baja de ser afectadas por la ceniza volcánica. Es importante mencionar que desde su captación la mayoría del agua se transporta por tuberías o túneles y no se vería afectada por la caída de ceniza si es que esta es controlada y tratada en las captaciones (EPMAPSQ, 2016b). Sin embargo, existen dos secciones de la línea de conducción de agua provenientes de la captación Pita-Puengasí que son transportadas por canales y se encuentran expuestas a la caída de ceniza (EPMAPSQ, 2016b).

Por otro lado, 3 de las 6 conducciones de agua se verían afectadas por los flujos de lahares mayores y menores del IG-ENP. Las líneas de conducciones afectadas son las provenientes de las captaciones: Pita-Puengasí, captaciones Papallacta y captaciones Mica-Quito Sur. Estas líneas de captación son consideradas como esenciales e indispensables para el sistema de subministro de agua potable de Quito por D´Ercole y Mezger (2004) y por Estacio (2003) respectivamente. Mica-Quito Sur capta agua en las faldas del volcán Antisana 54

ubicado al nor-oriente de Quito y está concebido para conducir 1700 l/s, abastece de agua a la zona sur de la ciudad (EPMAPSQ, 2015a). Por otro lado, el sistema Papallacta Integrado contempla la captación de 3000 l/s, ésta se encuentra ubicada al oriente de la capital a 3800 msnm y abastece de agua a las zonas centro y norte de la ciudad (EPMAPSQ, 2015b) y como se mencionó previamente el sistema Pita-Puengasí que tiene una capacidad de 2,400 l/s y abastece de agua a la zona centro-sur de Quito (SG-CAN, PRAA, MAE, 2012).

Las conducciones se verían afectadas en las intersecciones del río Pita y San Pedro, por estos ríos se transportarían los lahares en una erupción del volcán Cotopaxi. Tanto Estacio (2003) como D’Ercole y Mezger (2004) mencionan la vulnerabilidad de las 3 líneas de conducción mencionadas anteriormente frente a la amenaza de lahares. Estacio (2003) indica que aunque la línea de conducción proveniente de la Mica pasa por posibles flujos lahares, esta es bastante nueva y gran parte de esta es subterránea, por lo que no se encontraría tan amenazada.

Finalmente, se observó que las líneas de conducción no se verían afectados por flujos piroclásticos.



Exposición de las presas y centrales hidroeléctricas

Tanto la represa de la Mica como las 2 centrales hidroeléctricas del Carmen y Paluguillo tienen una probabilidad baja de ser afectadas por la caída ceniza. La ceniza volcánica puede alterar el funcionamiento de centrales hidroeléctricas (Munro y Parkin, 1999). Sin embargo, la represa de Salve Fecha y Mogotes no va a ser afectada por la caída de ceniza.

Se observó que los flujos de lahares y flujos piroclásticos no afectarían las presas ni las centrales hidroeléctricas.

55



Exposición de vertientes

Son 105 vertientes de las 112 que tienen una probabilidad baja de ser afectadas por la caída de ceniza. Como se mencionó previamente, las vertientes se encuentran expuestas y la caída de ceniza representaría un problema. Solo 7 vertientes no van a ser afectadas por la caída de ceniza.

Se observó que los flujos de lahares y flujos piroclásticos no afectarían las vertientes.



Exposición de tuberías principales, tanques y e.b. de conducción y distribución

Son 436 tanques, 6430 tuberías principales, 130 estaciones de bombeo de conducción y 65 estaciones de bombeo de distribución que tienen una probabilidad Baja de ser afectadas por la caída de ceniza. Tres de los tanques y cuatro tuberías principales

son consideradas como esenciales e

indispensables para el sistema de subministro de agua potable de Quito por D’Ercole y Mezger (2004) y por Estacio (2003) respectivamente, los tanques son Bellavista medio, Carolina medio, Alpahuasi alto y las tuberías principales son Bellavista-Puengasí, Puengasí-El Placer, Bellavista-Bellavista medio, Puengasí-Alpahuasí alto. D’Ercole y Mezger (2004) mencionan que la ceniza no va a tener impacto en estos componentes ya que estos son cerrados y no están expuestos.

Por otro lado, 6 secciones de las tuberías principales se encuentran en zonas de amenaza de lahares mayores y menores.

Se observó que los flujos piroclásticos no afectarían los tanques de almacenamiento, las tuberías principales y las estaciones de bombeo de conducción y distribución.

56



Zonas de afectadas por la posible exposición de su suministro de agua

En el caso de que la línea proveniente de las captaciones del sistema MicaQuito sur se vea afectada por el flujo de lahares, las parroquias de Ferroviaria, La Argelia, Quitumbe, Guamani, La Ecuatoriana, Turubamba y Chillogallo ubicadas en el sur de Quito tendrían inconvenientes con su servicio de agua potable. Estas parroquias incluyen 107 barrios (EPMAPSQ, 2016a).

Por otro lado, si las líneas provenientes de las captaciones Orientales (Papallacta Integrado) se verían afectada por flujos de lahares, las parroquias afectadas serían Belisario Quevedo, Calderón, Carcelén, Cochapamba, Comité del Pueblo, Concepción, Cumbaya, El Condado, Cotocollao, Guangopolo, Iñaquito, Itchimbia, Jipijapa, Kennedy, Llano Chico, Mariscal Sucre, Nayón, Pomasqui, Ponceano, Rumipamba, San Antonio, San Isidro del Inca, San Juan, Tumbaco y Zambiza ubicadas al norte y nor-este de Quito. Estas parroquias incluyen un total de 311 barrios (EPMAPSQ, 2016a).

Finalmente, en el caso de que los lahares afecten la captación y líneas de conducción del sistema Pita-Puengasí las parroquias que se verían afectadas serían Belisario Quevedo, Centro Histórico, Chilibulo, Chillogallo, Chimbacalle, Cochapamba, Conocoto, Cumbayá, Guangopolo, Iñaquito, Itchimbia, La Argelia, La Ferroviaria, La Magdalena, La Mena, Mariscal Sucre, Nayon, Puengasí, Quitumbe, Rumipamba, San Bartolo, San Juan, Solanda y Tumbaco mayormente ubicadas en el centro de Quito. Estas parroquias incluyen 292 barrios (EPMAPSQ, 2016a).

Por lo tanto, 616 de los 1015 barrios de Quito están expuestos a tener afectaciones en su sistema de agua producto de los posibles lahares en una erupción del volcán Cotopaxi (EPMAPSQ, 2016a).

Además, es importante mencionar que la ceniza podría afectar a todos los barrios de la ciudad de Quito, incluyendo a la mayoría de los componentes del sistema de suministro de agua. Aunque se mencionó anteriormente que muchos de los componentes no se verían afectados porque son cerrados, componentes antiguos o en mal estado sí podrían verse afectados por la ceniza del volcán Cotopaxi.

57

4.2.3. Mitigación de la exposición o

Ceniza

Aunque la ceniza no es toxica, ésta puede aumentar la turbidez, bajar el pH, y aumentar la concentración de Aluminio, Manganeso y Hierro en el agua (Munro y Parkin, 1999; Stewart, Johnston, Leonard y Horwe, 2006). Esta contaminación por la ceniza puede ocasionar un mal sabor amargo y metálico en el agua; además, puede corroer y taponar las tuberías y otros sistemas de los suministros de agua (Stewart et al., 2006).

Para mitigar las afectaciones se pueden tomar varias acciones, como se mencionó previamente, se deben cubrir las plantas de tratamiento y estaciones de bombeo; además, se deben limpiar los filtros constantemente para que estos tengan más capacidad de retener la ceniza en una erupción volcánica (Munro y Parkin, 1999). También, la EPMAPSQ debe disponer de gran cantidad de coagulantes y floculantes en sus plantas de tratamiento. Se debe sugerir a la ciudadanía tener un almacenamiento de agua siempre, y en caso de disponer agua en un evento de erupción, sugerir que esta se hierva ya que la ceniza puede afectar los tratamientos de potabilización del agua.

o

Lahares

Es muy difícil mitigar los posibles daños por lahares de la captación y líneas de conducción del sistema Pita-Puengasí. Sin embargo, si es posible mitigar los daños de las líneas de conducción tanto de los sistemas orientales como del sistema Mica-Sur. Para ello es posible levantar las líneas de conducción sobre los ríos Pita y San Pedro, de esa manera se reduciría el riesgo de que los lahares dañen o afecten las líneas de conducción. A finales del 2015 se empezó una obra para levantar las líneas de conducción sobre los ríos Pita y Santa Clara provenientes de las captaciones Mica Quito Sur y levantar la línea sobre el río San Pedro proveniente de las Captaciones de Papallacta. El IG-EPN 58

generó cuatro escenarios de lahares, siendo el escenario con menor gravedad y IV el escenario de mayor gravedad, los proyectos mencionados anteriormente podrían resistir hasta un escenario III propuesto por el IG-ENP (EPMAPSQ, 2015c). El 5 Julio del 2016 los proyectos mencionados estaban por terminar, y tenían un avance del 98 por ciento (Jácome, 2016).

o

Nuevos proyectos

La EPMAPSQ ha iniciado nuevos proyectos para la captación de mayor cantidad de agua para cubrir las futuras demandas requeridas por la ciudad de Quito. Para ello dispone de proyectos de corto, mediano y largo plazo. Entre los proyectos de corto y mediano plazo se encuentran: “Galerías Guápulo (80 l/s), Optimización La Mica (180 l/s), Op- timización Atacazo-Lloa (180 l/s), Desarrollo de Pozos (800 l/s), Línea de Conducción

Paluguillo-Bellavista,

Línea

de

Trasmisión

Paluguillo-

Parroquias Orienta- les, Expansión de la Planta de Tratamiento de Agua de Bellavista (750 l/s) y de la Planta de Tratamiento de Paluguillo (500 l/s) y obras de mejoras en el sistema de trasmisión y almacenamiento” (Hazen y Sawyer, 2011,p.2).

Por otro lado, los proyectos a largo plazo del 2020 al 2040 son, “Captaciones en los Ríos Orientales, ETAPA II (ríos: Blanco Grande, Quijos Norte, Quijos Sur entre otros) y obras complementarias como: Conducciones desde las captaciones hasta la entrada del túnel Transcordillerano, y el Túnel Transcordille- rano, que garatizarán el suministro de agua cruda hacia las PTAPs. La Línea de Conducción Paluguillo-San Juan de Calderón, la Línea de Conducción Derivación Bellavista-Planta de Tratamiento de Puengasí, la Planta de Tratamiento de Calderón (1,300 l/s), la expansión de la planta de tratamiento del Troje (750 l/s) y la segunda expansión de la Planta de Tratamiento de Bellavista (750 l/s)” (Hazen y Sawyer, 2011,p.2).

59

Se recomienda que la EPMAPSQ continúe y adelante estos proyectos, para solventar, en caso de una erupción, la pérdida del subsistema Pita-Puengasí.

Sin embargo, es de gran importancia considerar otros peligros naturales como erupciones de los volcanes Antisana, Pululahua, Reventador y Pichincha.

También tomar en cuenta la exposición del suministro de Quito y de sus futuros proyectos a deslaves, sismos e incendios.

60

6. CONCLUSIONES

En este análisis se identificaron con la ayuda del GICVE 12 mapas de probables zonas de distribución y caída de ceniza. Además, utilizando una capa generada de zonas más probables de caída de ceniza, capas de lahares y flujos piroclásticos del volcán Cotopaxi obtenida del shapefile de peligros volcánico de Ecuador elaborada por el IG-ENP y la capa de componentes del suministro de agua de Quito otorgada por la EPMAPSQ se analizó la exposición de los componentes del suministro de agua de la ciudad de Quito que incluyen: Plantas de tratamiento, captaciones, líneas de conducción, tuberías principales, E.B de distribución, E.B de conducción, presas, centrales hidroeléctricas y tanques de almacenamiento frente a una eventual erupción del volcán Cotopaxi. Se identificó que los componentes más expuestos son la captación Pita-Puengasí, las líneas de conducción de agua de los sistemas Orientales, Mica-Quito Sur y Pita-Puengasí por la amenaza de lahares; además, con una probabilidad baja de caída de ceniza, las plantas de tratamiento que están expuestas podrían verse afectadas de igual manera.

Se observó que las direcciones de caída y distribución de ceniza más recurrentes fueron al sur-oeste, oeste y nor-oeste; además, varios de los componentes del sistema de suministro de Quito se encuentran en zonas de probabilidad baja de caída de ceniza, sin embargo; aunque la probabilidad es Baja, esta puede ocurrir y se deben tomar acciones para mitigar las afectaciones de las mismas sobre todo en las plantas de tratamiento y líneas de conducción que estén expuestas. Es importante mencionar que se observaron diferencias significativas entre los modelos de caída y distribución de ceniza desarrollados por el GICVE. Se evaluó la exposición de los componentes del suministro de agua de Quito.

A diferencia de análisis anteriores; por ejemplo, los elaborados por D’Ercole y 61

Mezger (2004) y Estacio (2003) se generó y se utilizó una capa de probabilidad de caída de ceniza; además, se utilizó información más actualizada de componentes del suministro de Quito. Es importante mencionar que eran escasos los modelos de ceniza sobre el volcán Cotopaxi y que los modelos desarrollados en este estudio serán importantes y de gran ayuda para nuevos estudios. Además, aunque los modelos de distribución de ceniza no fueron utilizados para el análisis de exposición, estos podrían ser utilizados para un análisis de afectación al tráfico aéreo durante una erupción del volcán Cotopaxi.

Se determinó que son 616 de los 1015 barrios de Quito que podrían tener inconvenientes con su suministro de agua por afectaciones de lahares hacia captaciones y líneas de conducción; estos barrios se encuentran localizados al sur, centro, norte y nor-este de Quito; además, todos los barrios y casi todos los componentes del sistema de suministro de agua de Quito como se mencionó previamente se encuentran en zonas con una probabilidad baja de caída de ceniza. Finalmente, se proponen y analizan soluciones para mitigar los daños del suministro de agua frente a una erupción del volcán Cotopaxi.

Parte de la hipótesis fue acertada, la cual sugería que los componentes del suministro de agua de Quito serían afectados por la caída de ceniza y por los flujos de lahares, como se mencionó previamente los lahares afectarían a la lineas de conducción provenientes de las captaciones Pita-Puengasí, captaciones Papallacta y captaciones Mica-Quito Sur; además, los lahares afectarían a 6 tuberías principales y a la captación Pita Puengasí. Por otro lado, se encontró que todo el suministro de agua de Quito tiene una probabilidad Baja de ser afectada por la ceniza con la excepción de pocos componentes del subsistema Papallacta. En este caso en particular se observó que los flujos piroclásticos mayores y menores no afectan ningún componente del suministro de agua de Quito y tanto los flujos de lahares mayores y menores afectan al mismo número de componetes del sistema de subministro de agua de Quito.

Por lo que no se observó una diferencia de exposición por la magnitud de la erupción.

Aunque en este estudio solo se presentaron los datos de distribución de la ceniza en una eventual erupción de volcán Cotopaxi, como se mencionó previamente esta información podría ser muy relevante para estudios futuros 62

relacionados a la problemática de los vuelos aéreos en una probable erupción del volcán. Así mismo, los modelos de caída y distribución de ceniza podrían ser utilizados para un análisis de la afectación agrícola en una eventual erupción. Finalmente, se podría realizar un análisis de exposición similar al efectuado en este estudio respecto al sistema de distribución eléctrica de la ciudad de Quito.

63

7. RECOMENDACIONES Con respecto a la caída de cenizas, se propone realizar modelos de erupciones del volcán Cotapaxi con columnas mayores y menores a las consideradas en este análisis para determinar posibles nuevas áreas afectadas; así mismo, se sugiere considerar diferentes duraciones de erupciones a las consideradas en este estudio.

Por otro lado, se recomienda buscar rápidamente nuevas captaciones para el remplazo de las captaciones del sistema Pita-Puengasí que sin duda son las más expuestas en una erupción del volcán Cotopaxi. Las obras en construcción para levantar las líneas de conducción en posibles zonas de lahares provenientes de los sistemas Papallacta Integrado y Mica Quito-Sur son muy necesarias e importantes para mitigar las afectaciones de los lahares; sin embargo, es preocupante que las autoridades hayan empezado las obras después del inicio eruptivo del volcán Cotopaxi. Además es necesario reubicar las 6 secciones de tuberías principales que podrían verse afectada por flujos de lahares mayores y menores para evitar inconvenientes en caso de una erupción. Aunque muchas plantas de tratamiento se encuentran en zonas de probabilidad baja de ser afectadas por la caída de ceniza volcánica es importante tomar medidas para mitigar los posibles inconvenientes en una eventual erupción como las que se están tomando de colocar cubiertas fijas para evitar que los filtros se vean afectados. De igual manera, es necesario cubrir las líneas de conducción que se hallan expuestas y se encuentran en zonas probables de caída de ceniza.

Sería importante analizar con más detalle la exposición que tendría el sistema de suministro eléctrico de Quito y en caso de verse afectado en una erupción del volcán Cotopaxi determinar qué repercusiones habrá en el suministro de agua de Quito. Finalmente, este análisis identifica la exposición del suministro de Quito solo para para el volcán Cotopaxi, existen cuatro volcanes más que 64

representan una amenaza al suministro de Quito, estos son: El Antisana, Pululahua, Pichincha y Reventador; además de realizar un análisis de exposición de estos volcanes se sugiere realizar un análisis de exposición del suministro de Quito frente a sismos, deslaves, incendios y otros posibles desastres naturales. Una vez que se realicen los estudios mencionados anteriormente, se sugiere comenzar con las obras de mitigación lo antes posible y no esperar a que la amenaza este latente o que ya haya sucedido como ocurrió con el volcán Cotopaxi.

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