Anexo B SusGeom - recordcenter.sgc.gov.co

ANEXO B

SUSCEPTIBILIDAD POR GEOMORFOLOGÍA

PLANCHA 146

Servicio Geológico Colombiano

Anexo B Susceptibilidad por geomorfología

TABLA DE CONTENIDO.

1. DESARROLLO METODOLÓGICO .................................................................................. 5

MORFOMETRÍA ................................................................................................... 6 Pendientes ............................................................................................................ 7 Rugosidad ........................................................................................................... 10 Acuenca .............................................................................................................. 12 Mapa de Variable Morfometría ....................................................................... 14

1.1. MORFODINÁMICA ............................................................................................. 15 1.1.1. RelaIncli .............................................................................................................. 16 1.1.2. Unidades de Suelo. ............................................................................................ 17 1.1.3. Capa de Procesos Activos ................................................................................. 22

1.3 morfogénesis ..................................................................................................... 31 1.2. SUSCEPTIBILIDAD GEOMORFOLOGÍA ................................................................ 36

1.4.1 Susceptibilidad Alta ................................................................................................. 37 1.4.2 Susceptibilidad Media ............................................................................................. 37 1.4.3 Susceptibilidad Baja ................................................................................................ 38 1.4.4 Susceptibilidad muy Baja ........................................................................................ 38



TABLA DE FIGURAS.

Figura 1. Diagrama de Atributos de la variable Geomorfología, con sus respectivos porcentajes. ....................................................................................................................... 6 Figura 2. Diagrama de Atributos de la variable Morfométrica, con sus respectivos porcentajes. ....................................................................................................................... 6 Figura 3. Mapa de susceptibilidad de la pendiente de la plancha 146 Medellín Occidental. 8 Figura 4. Rangos de pendiente Vs número de movimientos en masa de la plancha 146 Medellín Occidental. ........................................................................................................ 10 Figura 5. Mapa de susceptibilidad para el atributo Rugosidad. ......................................... 11 Figura 6. Mapa de susceptibilidad para el atributo Acuenca. ............................................ 14 Figura 7. Mapa de Morfometría de la plancha 146 Medellín Occidental. .......................... 15 Figura 8. Diagrama de Atributos de la variable Morfodinámica. ....................................... 16 Figura 9. Mapa Relalncli plancha 146 Medellín Occidental. .............................................. 17 Figura 10. Calificación de la susceptibilidad a movimientos en masa de los diferentes depósitos de la zona plancha 146 Medellín Occidental. ................................................... 21 Figura 11. Mapa de Distribución de Catálogo de Movimientos en masa. Plancha 146 Medellín Occidental. ........................................................................................................ 23 Figura 12. Mapa de Distribución de Inventario de Movimientos en masa. Plancha 146 Medellín Occidental. ........................................................................................................ 25 Figura 13. Distribución de los movimientos en masa en la capa morfodinámica de la variable geomorfología. ................................................................................................... 26 Figura 14. Mapa de distribución de los movimientos en masa en la zona de estudio. Plancha 146 Medellín Occidental. .................................................................................... 26 Figura 15. Porcentaje de tipo de mecanismos de falla de los movimientos en masa en el área de estudio. ............................................................................................................... 27 Figura 16. Frecuencia y porcentaje de movimientos en masa por ambiente de la plancha 146 Medellín Occidental. ................................................................................................. 28 Figura 17. Frecuencia y porcentaje de movimientos en masa por unidad geomorfológica de la plancha 146 Medellín Occidental. ............................................................................ 29 Figura 18. Rangos de pendiente Vs número de movimientos en masa de la plancha 146 Medellín Occidental. ........................................................................................................ 30 Figura 19. Categorías de susceptibilidad de la geomorfología del atributo Morfodinámica de la plancha 146 Medellín Occidental. ............................................................................ 30 Figura 20. Mapa de Morfogénesis de la plancha 146 Medellín Occidental. ....................... 33 Figura 21. Calificación de la susceptibilidad geomorfológica de la plancha 146 Medellín Occidental. ....................................................................................................................... 39



LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Tabla de Susceptibilidad de la pendiente. ............................................................. 8 Tabla 2. Tabla de Clasificación Susceptibilidad de la rugosidad. ........................................ 10 Tabla 3. Tabla de Clasificación Susceptibilidad de la Acuenca. .......................................... 14 Tabla 4. Calificación de los Depósitos. .............................................................................. 19 Tabla 5. Atributos para la calificación de las unidades geomorfológicas. .......................... 32 Tabla 6. Calificación de las unidades geomorfológicas por susceptibilidad morfogenética y morfodinámica de la plancha 146 Medellín Occidental. ................................................... 34 Tabla 7. Calificación de Susceptibilidad y Área Según el Grado de Susceptibilidad ............ 36



1. DESARROLLO METODOLÓGICO.

En la elaboración de la cartografía geomorfológica aplicada a ingeniería se llevó a cabo el proceso propuesto por el SGC (2012) el cual involucra básicamente la definición de la escala de trabajo de acuerdo al detalle y propósito buscado. Para estudios a detalle – gran escala (> 1: 10 000) se toma la categoría al nivel de Subunidad o elemento geomorfológico, a mediana escala (1: 10 000 – 100 000), se toma la categoría al nivel de Unidad y Subunidad geomorfológica como la “Unidad” de terreno cartografíable, para cartografía en escalas pequeñas (< 1: 100 000) se toma tanto la categoría de región, con las unidades geomorfológicas que se puedan diferenciar. Para esta temática escala de trabajo a 1: 100 000, el análisis geomorfológico llevado a cabo en la plancha 146 Medellín Occidental, a abarca 23 municipios como Amagá, Angelopólis, Anzá, Armenia, Bello, Betulia, Caicedo, Caldas, Concordia, Ebéjico, Envigado, Heliconia, Itagüí, La Estrella, Medellín, Retiro, Sabaneta, Salgar, San Jerónimo, San Pedro, Santa Fe de Antioquia, Titiribí y Urrao departamento de Antioquia. Este análisis se realiza definiendo aspectos o características geomorfológicas de la superficie terrestre que tienen inherencia en el área objeto de estudio. De esta manera se da aplicación de la metodología para la generación de mapas geomorfológicos a escala 1:100 000, (SGC, 2011), elaborando planchas en donde se presentan características que permiten cuantificar, identificar y describir los aspectos geomorfológicos relevantes a la ocurrencia de movimientos en masa; abordados atributos morfogenéticos, morfométricos y morfodinámicos que constituyen en insumo básico en la zonificación de amenaza relativa por movimientos en masa para la plancha en estudio, y que se rigen bajo el presente planteamiento. En la figura 1 se presenta el diagrama de la variable geomorfología y sus atributos con su respectivo porcentaje.

Ge = Mm (40%) + Md (30%) + Mg (30%)



Dónde: Ge = Geomorfología Mm = Morfometría Md = Morfodinámica Mg = Morfogénesis

Figura 1. Diagrama de Atributos de la variable Geomorfología, con sus respectivos porcentajes.

MORFOMETRÍA. La configuración geométrica y el sistema de relaciones espaciales que caracteriza las formas localizadas en la Plancha 146 Medellín Occidental, fueron parametrizadas y cuantificadas en términos de Pendientes, Rugosidad y Acuenca tomando como insumo para su elaboración el modelo digital de elevación (DEM). Su proceso evaluativo se esquematiza en la Figura 2.

Figura 2. Diagrama de Atributos de la variable Morfométrica, con sus respectivos porcentajes.

Mm = Pe (60%) + Ru (30%) + Ac (10%) Dónde: Mm = Morfometría

Morfometría

Pendientes

Rugosidad

Acuenca

60%

30%

10%



Pe = Pendiente Ru = Rugosidad Ac = Acuenca

Mapa de Pendientes.

El mapa de pendientes es una variable cuantitativa y continua, derivada del modelo digital de elevación (DEM). Los rangos de pendientes que se emplean en esta, corresponden a los rangos de inclinación de laderas. La pendiente se define como el ángulo existente entre la superficie del terreno y la horizontal. Su valor se expresa en grados de 0° a 90° o en porcentaje, se relaciona con los movimientos en masa de manera que; a mayor el grado de pendiente aumenta la susceptibilidad a los movimientos en masa. En la Figura 3 y en la Tabla 1 se presentan los valores de clasificación dando como resultado el mapa de susceptibilidad de la pendiente para la plancha 146 Medellín Occidental.



Figura 3. Mapa de susceptibilidad de la pendiente de la plancha 146 Medellín Occidental.

Tabla 1. Tabla de Susceptibilidad de la pendiente. LEYENDA

Rangos (grados) Clasificación Descripción Susceptibilidad 0-7 1 Plana a suavemente inclinada Muy Baja 7-11 2 Inclinada Baja 11-19 3 Muy Inclinada Media 19-40 4 Abrupta Alta 40-90 5 Escarpada Muy Alta

Fuente: Documento Metodológico, SGC, 2012. El relieve de una determinada área juega un papel definitivo en la estabilidad de la misma, puesto que es necesaria cierta pendiente para que se produzcan los movimientos en masa, en algunos casos aún con pendientes bajas se pueden generar movimientos en masa, de ahí que, la cartografía y el análisis de este factor está dentro de las indispensables características en un estudio de susceptibilidad.



En la figura 3, presenta una clasificación en cinco categorías de susceptibilidad, dichas categorías se han aproximado a los valores tendenciosos de pendientes que presenta el estudio con el fin de resaltar las zonas críticas que favorecen la ocurrencia de procesos de acuerdo a este factor. De igual forma, del mapa puede observarse que más del 50% de los elementos analizados se encuentran dentro de las categoría de Muy Alta a Alta, es decir, más del 73% de los pixeles analizados presentan pendientes entre los 19 y 80 grados. En la plancha 146 Medellín Occidental, dada su topografía, se definen dos grandes zonas con pendientes cuya susceptibilidad es Muy Alta y Alta (colores rojo y naranja) cuyos rangos de pendiente son mayores a los 19° que es el sector occidental y oriental del valle de Aburra, en el sector central de la zona de estudio las pendientes más representativas son las de calificación alta y media (color naranja y amarillo) cuyos rangos de pendiente varían de 11° a 19° y las zonas de susceptibilidad Baja y Muy Baja, identificados con color verde, son las áreas asociadas a las unidades geomorfológicas de ambiente fluvial, como Planicie y llanura de inundación (Fpi), Terraza de acumulación antigua (Ftan) y Cono o lóbulo coluvial y de solifluxión (Dco), cuyas pendientes son inferiores a los 11°, a nivel general se observa que el área de estudio sus pendientes varían de muy inclinada a escarpada, tal situación hace muy susceptible la zona en relación a la pendiente para la generación de movimientos en masa. Se realizó el cruce de la variable pendiente con la capa de movimientos en masa la cual incluye (122 eventos), de inventario y catálogo y movimientos en masa foto interpretados, con el fin de determinar en qué grado de pendiente se encuentra cada movimiento en masa y validar la coincidencia con los niveles de susceptibilidad, los resultados que arroja este análisis, es que en el rango de pendiente de 19° a 40° (abrupta), clasificada como susceptibilidad Alta, coincide con el 71,31% de los movimientos en masa en el área de estudio que corresponde a (87 eventos) el cual es el más representativo; el 21.31 % de los movimientos en masa (26 eventos), coinciden con la susceptibilidad Media (pendiente 11° - 19°), en la susceptibilidad baja por pendiente (7°-11°), se presenta el 4,92% de los movimientos inventariados (6 eventos), la susceptibilidad Muy Alta solo ocurre el 2,46% (3 eventos), de los inventariados en la zona de estudio, es de anotar que este dato puede tener dos interpretaciones, la primera es que la posibilidad cinemática de generarse movimientos en este rango de pendiente es baja o que simplemente existen pero no se inventariaron o cartografiaron en el presenta estudio. Es de resaltar que la susceptibilidad Muy Alta, Alta y Media, presenta una coincidencia del 95,08%, lo que valida estos niveles de susceptibilidad en lo que respecta al atributo pendiente. En la figura 4 se presenta el histograma con cada rango de pendiente (categoría) comparado con cantidad de deslizamientos y su porcentaje de ocurrencia en la zona de estudio.



Figura 4. Rangos de pendiente Vs número de movimientos en masa de la plancha 146

Medellín Occidental.

Rugosidad. La rugosidad del terreno se define como la variación de la pendiente en un área y representa la desviación del vector normal a la superficie en cada celda. La rugosidad define bien las formas como los límites de taludes y laderas tanto en los valles como en las crestas (Felicísimo, 1992). Se relaciona con los movimientos en masa de manera que las laderas de rugosidad alta son más propensas a presentar movimientos en masa debido a que los cambios sucesivos de pendientes favorecen una mayor infiltración del agua en el terreno y por ende, aumenta la inestabilidad del mismo. Según Felicísimo (1994: 57), Dado un punto del terreno, se calculan los vectores unitarios perpendiculares a la superficie en él y en los puntos de su entorno, Pi. Según Hobson (1967:4), si el terreno es uniforme (con cambios reducidos de pendiente y orientación), la suma vectorial será elevada y la dispersión baja; en el caso de terrenos rugosos, con cambios en orientaciones y pendientes, la situación es la contraria, con sumas vectoriales pequeñas y dispersiones elevadas. En la Figura 5 se muestra el proceso para la determinación de los rangos de clasificación para el atributo Rugos, en la Tabla 2 se presentan los valores de clasificación en función de la susceptibilidad a los movimientos en masa del atributo Rugosidad.

Tabla 2. Tabla de Clasificación Susceptibilidad de la rugosidad. LEYENDA

Rangos Clasificación Descripción Susceptibilidad 0,36-0,975 1 Rugosidad Muy baja o Nula Muy Baja 0,975 2 Rugosidad Baja Baja 0,975-0,985 3 Rugosidad Media Media 0,985-0,99 4 Rugosidad Alta Alta 0,99-1 5 Rugosidad Muy Alta Muy Alta

06

26 87 30.00% 4.92% 21.31%

71.31%

2.46%

0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%70.00%80.00%

0

20

40

60

80

100

Plana a suavementeinclinada

Inclinada Muy Inclinada Abrupta Escarpada

0-7 7-11 11-19 19-40 40-90

# de eventos Porcentaje de ocurrencia



La susceptibilidad Muy Alta (rojo), se presenta como franjas en dirección N-S, claramente diferenciadas en los municipios de Ebéjico, Heliconia, Amaga y Angelopólis en el sector más occidental se presentan en las zonas topográficamente más altas, las cuales se presentan en los municipios de Anzá, Acevedo, Betulia, Concordia y Salgar. Por el continuo cambio de pendiente, estas zonas son aptas para el desarrollo de movimientos en masa. Aunque en estos sectores se aprecian pequeños sectores de susceptibilidad baja a muy baja (color verde), se aprecia una predominancia de susceptibilidad Muy Alta (color rojo) que indica posibilidades de ocurrencia y desarrollo de procesos de movimientos en masa muy alta, esto por la existencia de terrenos no uniformes que desarrollan alta rugosidad. En el sector oriental de la zona de estudio (Valle de Aburra) se presentan los valores bajos de rugosidad correspondientes a rangos muy bajas a bajas, en estas áreas los movimientos en masa son poco frecuentes o nulos y por ende la probabilidad de ocurrencia por el atributo de rugosidad.

Figura 5. Mapa de susceptibilidad para el atributo Rugosidad.



Acuenca. El atributo ACUENCA corresponde a la superficie de la cuenca aguas arriba de la celda cuya sumatoria de la superficie vierten a una celda determinada (cuenca acumulada). La variable se deriva del Modelo Digital de Elevación MDE y se expresa en m2. Si bien es una variable cuantitativa, los valores de superficie son múltiplo del área de una celda, no tratándose de una variable continua. El área de la cuenca se relaciona con la cantidad de agua que es capaz de recoger e infiltrar en un terreno, a mayor superficie más agua infiltrada y más posibilidades de desarrollar inestabilidad en el terreno (Neuland, 1976, Hatano 1976, Okimura 1983, Oyagi 1984). En las Figuras 8-8 se muestra el proceso para la determinación de rangos de clasificación del atributo Acuenca, la tabla 3 se presentan los valores de clasificación en función de la susceptibilidad a los movimientos en masa de la variable Acuenca.

Calculo de la variable Acuenca. Según Santacana (2001), el flujo de las aguas a través de la superficie es siempre en la dirección de máxima pendiente, una vez que la dirección de flujo (flow direction) es conocida es posible determinar cuáles y cuántas celdas fluyen hacia una celda particular, la sumatoria de estas se denomina flujos acumulados (flow accumulation). Los valores de los flujos acumulados multiplicados por el área del pixel crean la variable ACUENCA o sea el área de la cuenca. Dirección de flujo. Una de las claves del modelado hidrológico lo constituye la determinación de la dirección de flujo de cualquier punto de una cuenca (cualquier celda).El proceso de cálculo de la dirección de flujo consiste en determinar la dirección de máxima pendiente hacia abajo de cada celda. Flujos acumulados. Constituye el peso acumulado en una celda determinada de todas las celdas que fluyen pendiente abajo hacia ella. De este modo es posible conocer rápidamente la cantidad de agua que puede recibir una celda determinada. De este modo es posible conocer rápidamente la cantidad de agua que puede recibir una celda determinada. Asimismo, el cálculo de flujos acumulados posibilita también determinar la cantidad de agua de lluvia que puede fluir por una celda dada, asumiendo que toda la lluvia se convierte en escurrimiento superficial y que no existe infiltración, evapo-transpiración u otras pérdidas. Este tipo de flujo representa zonas donde hay mayor cuantidad de agua fluyendo. Las zonas más oscuras representan los lugares donde hay mayor flujo de agua, lo cual coincide con los ríos y quebradas.



Debido a la importancia que tiene el comportamiento del factor hidrológico dentro de los procesos de movimientos en masa es relevante conocer el camino o dirección del agua en la superficie de las laderas y el estado de sus concentraciones. Un mapa que puede vincularse con el comportamiento del agua en superficie es el de flujos acumulados, esta proyección mide el número de líneas de flujo que pasan por cada píxel a través de su trayectoria dentro de una cuenca. De este modo es posible conocer rápidamente la cantidad de agua que puede recibir una celda determinada. De este modo es posible conocer rápidamente la cantidad de agua que puede recibir una celda determinada. Así mismo, el cálculo de flujos acumulados posibilita determinar la cantidad de agua de lluvia que puede fluir por una celda dada, asumiendo que toda la lluvia se convierte en escurrimiento superficial y que no existe infiltración, evapo-transpiración u otras pérdidas. Este tipo de flujo representa zonas donde hay mayor cuantidad de agua fluyendo. Las zonas más oscuras representan los lugares donde hay mayor flujo de agua, lo cual coincide con los ríos y quebradas. Del mapa obtenido Acuenca (figura 6), muestra una clasificación de cuatro categorías para una mejor apreciación de la forma en la que se presenta el factor en la zona, puede observarse que no hay mucha concentración de agua en las partes altas de las montañas, divisorias de aguas y lomos, seguramente debido a sus altas pendientes (escarpadas a abruptas) que ahí se presentan y a las geometrías convexas en sus laderas que son dispersoras, en estas áreas predomina la escorrentía lenta y se puede apreciar con tonalidad de color verde más clara presenta susceptibilidad baja, la cual es apreciable en el sector de altiplano, municipio de Bello y san Pedro De Los Milagros, de igual manera en las zonas topográficamente bajas como el Valle de Aburra y puede ser observada en distribuciones irregulares a lo largo de la plancha 146 Medellín Occidental. Por lo general se aprecia una distribución poco uniforme de los diferentes rasgos que conforman la en toda la plancha, debido a su naturaleza, su alta disección y su compleja red de drenaje.



Figura 6. Mapa de susceptibilidad para el atributo Acuenca.

Tabla 3. Tabla de Clasificación Susceptibilidad de la Acuenca.

LEYENDA Rangos Clasificación Descripción Susceptibilidad

0 1 Divisória de Aguas o Lomos Muy Baja 0-3,500 2 Escorrentía Lenta Baja 3,500-40,000 3 Flujo Acumulado Media 40,000-1,000,000 4 Drenaje no permanente Alta 1,000,000-27,335,072 5 Quebradas, Ríos. Muy Alta

Mapa de Variable Morfometría. Como resultado del cruce de los atributos pendiente, rugosidad y acuenca se obtiene el mapa de susceptibilidad de la variable Morfometría (figura 7), que en general presenta una distribución espacial uniforme con valores de susceptibilidad Alto y Muy Alto, localizados en gran parte de la zona de estudio y los valores de susceptibilidad Baja y Muy baja, en el sector oriental.



La zona de susceptibilidad Alta se puede observar en las vertientes occidental y oriental de la quebrada La Sucia, así mismo en la vertiente occidental de la quebrada La Clara municipio de Ebéjico; de igual manera en el sector occidental de los municipios de Heliconia, Angelopólis y ladera occidental del municipio de Bello. La susceptibilidad Media predomina en el sector más occidental de los municipios de Medellín, La Estrella, Caldas y en el sector oriental de los municipios de Anzá, Betulia y Concordia. Las zonas de susceptibilidad Baja y Muy Baja, se restringen a zonas geomorfológicamente planas a suavemente inclinadas, donde predominan las unidades del ambiente fluvial y denudacional como Planos y llanuras de inundación (Fpi), Lomeríos disectados (Dlmd), Lomeríos poco disectados (Dlpd), Conos y lóbulos coluviales (Dco), así mismo en las unidades de cuestas con pendientes inferiores a los 15°, estos sectores en donde las características propias del terreno en términos de pendiente, rugosidad y acuenca al ser relacionadas entre sí han definido regiones poco susceptibles a movimientos en masa.

Figura 7. Mapa de Morfometría de la plancha 146 Medellín Occidental.

1.2. MORFODINÁMICA. Trata de los procesos activos en el presente o aquellos que se pueden activar en el futuro. Se refiere a la dinámica exógena relacionada con la actividad de los agentes como el viento, agua, hielo y la acción de la gravedad terrestre, que modifica las geoformas preexistentes. Los eventos naturales son específicos de cada ambiente morfogenético, afectan y modelan

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