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Proyecto de grado Inventario de movimientos de masa en la región andina colombiana Óscar Eduardo Nieto Garzón Asesor: Miguel Angel Cabrera Cabrera Universidad de los Andes Facultad de Ingenieria Departamento de Ingenieria Civil y Ambiental Bogotá D.C. 2017
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Proyecto de grado
Inventario de movimientos de masa en la región andina colombiana
Óscar Eduardo Nieto Garzón
Asesor: Miguel Angel Cabrera Cabrera
Universidad de los Andes
Facultad de Ingenieria
Departamento de Ingenieria Civil y Ambiental
Bogotá D.C.
2017
II
Tabla de contenido
1 Objetivos ........................................................................................................ 1 1.1 Objetivo principal ....................................................................................................... 1 1.2 Objetivos secundarios ................................................................................................. 1
2 Introducción .................................................................................................. 2
3 Metodología ................................................................................................... 8 3.1 Zona de estudio ........................................................................................................... 8 3.2 Recolección de información ........................................................................................ 9
4 Preguntas de investigación ......................................................................... 14 4.1 ¿Cuál es la distribución espacial de los movimientos de remoción en masa en el sur
de la región andina colombiana?.......................................................................................... 14 4.2 ¿Cuál es la frecuencia de los movimientos de remoción en masa en el sur de la
región andina colombiana? .................................................................................................. 21 4.3 ¿Qué tipos de movimientos de remoción en masa ocurren en el sur de la región
andina colombiana? .............................................................................................................. 27 4.4 ¿Qué tipo de material es transportado y cuál es su volumen y distancia recorrida?
31 4.4.1 Material ................................................................................................................. 31 4.4.2 Volumen ................................................................................................................ 35
5 Conclusiones y Recomendaciones.............................................................. 42 5.1 Conclusiones ............................................................................................................. 42
5.1.1 Distribución espacial ............................................................................................. 42 5.1.2 Frecuencia ............................................................................................................. 43 5.1.3 Tipo de movimientos ............................................................................................. 43 5.1.4 Material y volúmenes ............................................................................................ 44
5.2 Recomendaciones ...................................................................................................... 45
6 Referencias .................................................................................................. 46
7 Anexos .......................................................................................................... 48
III
Indice de Tablas
Tabla 1. Clasificación de eventos de remoción en masa según Hungr et al. (2014). ............. 7
Tabla 2. Tipo de movimiento por departamento .................................................................. 27
Tabla 3. Número de movimientos por tipo ........................................................................... 28
Tabla 4. Subtipos de eventos de remoción en masa ............................................................. 30
Tabla 5. Reclasificación del inventario ................................................................................ 31
Tabla 6. Cuantificación material .......................................................................................... 34
IV
Índice de Figuras
Figura 1. Ubicación de la zona de estudio. ............................................................................ 8 Figura 2. Polígonos de Thiessen .......................................................................................... 10 Figura 3. Shapefiles utilizados. ............................................................................................ 12 Figura 4. Distribución espacial movimientos de remoción en masa .................................... 14 Figura 5. Cercanía con Fallas geológicas ............................................................................. 15 Figura 6. No. de movimientos según la distancia con las fallas geológicas en escala
logarítmica .................................................................................................................... 16 Figura 7. Remoción en masa cerca de las vías. Fuente: SIMMA(SGC), 2017 .................... 17 Figura 8. Movimiento cercano a la vía Popayán- San José de Isnos, Fuente: SIMMA (SGC),
2017 .............................................................................................................................. 17 Figura 9. Efecto de la pendiente ........................................................................................... 18 Figura 10. No. de Movimientos según la pendiente asociada .............................................. 19 Figura 11. Comportamiento precipitación ........................................................................... 20 Figura 12. Distribución de eventos de remoción en masa asociados a la precipitación
acumulada en mm para 5 días ...................................................................................... 21 Figura 13. Movimientos ocurridos en el intervalo de 1910-1959 ........................................ 22 Figura 14. Movimientos ocurridos en el intervalo de 1960-2009 ........................................ 22 Figura 15. Movimientos ocurridos en el intervalo de 2010- Presente ................................. 23 Figura 16. Movimientos ocurridos en los últimos 100 años ................................................ 24 Figura 17. Histograma de la frecuencia de los movimientos ............................................... 25 Figura 18. Frecuencia mensual............................................................................................. 26 Figura 19. Frecuencia por Departamento ............................................................................. 26 Figura 20. Ocurrencia de cada tipo de movimiento ............................................................. 28 Figura 21. Tipos de movimiento según su precipitación acumulada ................................... 29 Figura 18. Equivalencia entre materiales, Fuente: SIMMA(SGC), 2017 ............................ 33 Figura 23. Material según el tipo de movimiento. ............................................................... 35 Figura 24. Número de registros de volumen por tipo de movimiento ................................. 36 Figura 25. Histograma Volumen registrado en escala logarítmica ...................................... 36 Figura 26. Precipitación contra volumen desplazado en escala logarítmica ........................ 37 Figura 27. Tipos de movimientos según la precipitación y el volumen en escala logarítmica38 Figura 28. Pendiente contra volumen desplazado en escala logarítmica ............................. 39 Figura 29. Cercanía con las fallas geológicas ...................................................................... 40 Figura 30. Coeficientes de correlación de Pearson .............................................................. 41
1
1 Objetivos
1.1 Objetivo principal
Realizar un análisis y clasificación de los eventos de remoción en masa en la región andina
colombiana, en los departamentos de Cauca, Huila, Nariño, Putumayo y Tolima.
1.2 Objetivos secundarios
• Analizar la distribución espacial y la frecuencia de los movimientos de remoción en
masa en el sur de la región andina colombiana.
• Determinar y cuantificar las variables significativas en la ocurrencia de los
movimientos de remoción de masa en el sur de la región andina colombiana.
• Realizar una adecuada clasificación de los movimientos de remoción en masa
registrados en el sur de la región andina colombiana.
2
2 Introducción
El crecimiento poblacional y la expansión de la infraestructura hacia zonas de alta amenaza,
ha generado el aumento del impacto de los desastres naturales (Alexander, 1995; Rosenfeld,
1994). Dentro de estos eventos, los movimientos de masa tienen una gran responsabilidad en
las pérdidas humanas y económicas (Schuster & Fleming, 1986). Debido a esto, diferentes
estudios se han concentrado en caracterizar y cuantificar estos desastres naturales, buscando
encontrar factores que se relacionen con su ocurrencia (Larsen & Torres, 1998).
Se denominan movimientos de remoción de masa a aquellos fenómenos naturales que
incluyen el transporte cuesta abajo de una masa de roca, suelo o detritos, por efectos de la
gravedad (Cruden, 1991).
Principalmente, se han vinculado a estos eventos ciertos factores desencadenantes como:
terremotos, erupciones volcánicas, tormentas y la actividad humana (Malamud et al., 2004).
No obstante, las condiciones medioambientales y geológicas de un terreno tienen gran
influencia en la ocurrencia de estos movimientos. Estas condiciones son denominadas
factores desestabilizantes, en donde, características morfológicas, geológicas, climáticas y la
vegetación, son claves para entender la frecuencia y la distribución espacial de estos
fenómenos (Roering et al., 2005).
Aproximadamente el 62% del total de la población colombiana vive en zonas montañosas
urbanas o rurales (Ojeda & Donnelly, 2006). Teniendo en cuenta esto, es importante estudiar
las condiciones que agravan la ocurrencia de los fenómenos de remoción en masa en estas
zonas; Armero en 1985, y Mocoa en 2017, son dos de los desastres vinculados a estos eventos
3
de mayor impacto en términos sociales en los últimos años, En general, entre 1970 y 2006 se
reportaron 5523 eventos de movimientos en masa, describiendo una frecuencia dentro de los
desastres naturales que solo es superada por las inundaciones (Aguilar et al., 2008).
Los movimientos en masa representan una amenaza frecuente en las zonas escarpadas del
territorio colombiano, por lo cual, el estudio para la caracterización y mitigación de este tipo
de amenazas, es un tema recurrente en las últimas décadas.
La región andina colombiana se comprende de 10 grandes conjuntos morfológicos que se
extienden por alrededor del 28% del territorio colombiano, esta se conforma por tres cadenas
montañosas paralelas llamadas cordilleras (Klimes & Escobar, 2010). Las rocas volcánicas
y los depósitos detríticos, son las formaciones típicas en los departamentos ubicados en la
zona sur de la región andina colombiana (Montero et al., 1988).
Las condiciones medioambientales de la región estarán relacionadas con las características
geológicas de la misma, pues la presencia de barreras orográficas como la cordillera de los
Andes o los valles de los ríos Cauca y Magdalena, generan que la circulación atmosférica
terrestre arrastre una gran cantidad de humedad hacia estos departamentos (Ramirez &
Jaramillo, 2009). Dada la cercanía con el trópico ecuatorial, estos departamentos se
encuentran ubicados dentro de la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT), otorgándoles
una variabilidad climática importante con un ciclo bimodal de alta intensidad de precipitación
(Ramirez & Jaramillo, 2009).
La frecuencia de los eventos sísmicos tiene una variación importante en la zona de estudio,
ya que la cercanía con la placa de Nazca, aumenta la actividad tectónica de los departamentos
ubicados al borde occidental del país (García et al., 1984), como Nariño o Cauca. Estas
condiciones tectónicas afectan directamente la estabilidad de las zonas más susceptibles a los
4
eventos de remoción en masa, concentrando su ocurrencia en las cercanías a las fallas
geológicas (Montero, 1997).
Este conjunto de condiciones explica la alta frecuencia de eventos de remoción en masa,
describiendo altos índices de amenaza ligados a estos eventos. Por ejemplo, se identificaron
alrededor de 15.479 víctimas mortales entre 1901-2011 (EM-DAT, 2011), en donde,
Colombia y Perú son los países con mayor número de víctimas fatales.
Algunos de los estudios relacionados con eventos de remoción en masa en la región andina,
han estudiado el impacto y las características de estos fenómenos, como Mergili et al. (2015).
Más específicamente investigaciones destacadas en la región andina colombiana incluyen a
Hermelin (1990) y Montero et al. (1988).
La recolección de información sobre los eventos de movimientos de masa es una herramienta
fundamental para el desarrollo de bases de datos que permiten estudiar su distribución,
frecuencia y características en las zonas relacionadas con estos procesos (Larsen & Torres,
1998).
En este trabajo, se llevará a cabo el inventario y análisis de los movimientos de remoción en
masa registrados en 5 departamentos que hacen parte de la región andina colombiana. Estos
departamentos son Cauca, Huila, Nariño, Putumayo y Tolima. La recopilación de la
información se utilizará para la construcción de un modelo multivariable. Este modelo tendrá
como finalidad caracterizar la distribución espacial y la frecuencia de ocurrencia en la zona
de estudio. Particularmente, el uso de un análisis multivariable permite determinar de manera
más precisa las correlaciones hipotéticas entre los factores desestabilizantes y la ocurrencia
de los fenómenos de remoción de masa (Mashari et al., 2012).
Un inventario de movimientos de remoción de masa es el resultado de la recolección de
información, en donde, se lleva un registro histórico de los eventos junto con las
5
características específicas de los movimientos registrados. Para llevar esto a cabo, es
necesario definir un tipo de clasificación estandarizada para los procesos, junto con una
delimitación espacial del área de estudio. En Colombia diferentes estudios se han enfocado
en recolectar este tipo de información, con la finalidad de realizar una zonificación de la
amenaza. Particularmente entidades públicas como el Servicio Geológico Colombiano
(SGC) han iniciado proyectos como Sistema de Información de Movimientos en Masa
(SIMMA), el cual cuenta con registros históricos de eventos de remoción de masa desde 1917
(SGC, 2017). En este estudio se utilizarán los registros disponibles en esta plataforma, junto
con toda la información disponible de los factores desencadenantes disponibles.
La clasificación de los fenómenos de remoción de masa es fundamental para el estudio de
los mismos, está se determina según las características del tipo de movimiento y del material
transportado. Dentro de los aspectos geomorfológicos que diferencian a cada tipo de
movimiento, el mecanismo de movimiento, el grado de deformación del material y el grado
de saturación pueden ser considerados como los más utilizados para la clasificación de los
eventos de remoción de masa (GEMMA, 2007).
El sistema de clasificación propuesto por D.J. Varnes (1958, 1978) se basa principalmente
en diferenciar los eventos según el tipo de movimiento y el material transportado. La
simplicidad y aplicabilidad de este sistema ha sido ampliamente aceptado en todo el mundo.
Sin embargo, debido a que la clasificación estándar de Varnes simplifica la división de
materiales según su origen geológico, en este estudio se utilizara una variación con el fin de
aplicar una clasificación basada en las propiedades mecánicas del material transportado
(Hungr et al., 2014). El sistema de clasificación de Varnes revisado (Hungr et al., 2014)
presenta las siguientes categorías: caída, volcamiento, deslizamiento, propagación, flujo y
reptación. Este sistema propone una actualización en la caracterización de los materiales,
6
adicionando términos geotécnicos a las categorías clásicas de los materiales de Varnes
(1978), “roca, detritos y tierra” (ver Tabla 1).
La clasificación propuesta por Hungr et al. (2005) permite caracterizar de manera más precisa
estos procesos, definiendo dos macro-categorías especificadas según el tipo de material del
movimiento (i.e., rocas, suelos). Cada subtipo de movimiento guarda características similares
para los materiales definidos en ella. El uso de esta clasificación es de gran utilidad para
elaborar una clasificación específica de las variables propuestas para realizar el análisis.
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Tabla 1. Clasificación de eventos de remoción en masa según Hungr et al. (2014).
Tipo de movimiento Subtipos de movimientos Rocas Suelos
Caída Caída de roca/hielo Caída de cantos/detritos/limos
Volcamiento Volcamiento de roca (bloque) Volcamiento de
gravas/arenas/limos Volcamiento (flexural) de roca
Deslizamiento Deslizamiento rotacional de
roca
Deslizamiento rotacional de
arcillas/limos
Deslizamiento planar de roca Deslizamiento planar de
arcillas/limos
Deslizamiento en cuña de roca Deslizamiento de
gravas/arenas/detritos
Deslizamiento compuesto de
roca
Deslizamiento compuesto de
arcillas/limos
Deslizamiento irregular de
roca
Propagación Propagación de roca Propagación por licuefacción
de arenas/limos
Propagación de arcillas
sensitivas
Flujo Avalancha de roca/hielo Flujo seco de
arenas/limos/detritos
Deslizamiento por flujo de
arenas/limos/detritos
Deslizamiento por flujo de
arcillas sensitivas Flujo de detritos Flujo de lodos Desbordamiento de detritos Avalancha de detritos Flujo de tierra Flujo de turba
Deformación de
pendiente Deformación de ladera
Deformación de la pendiente
del suelo
Deformación de la pendiente
de roca Reptación del suelo
Solifluxión
Fuente: (Hungr et al., 2014)
8
3 Metodología
3.1 Zona de estudio
La región de estudio se compone de los departamentos de Cauca, Huila, Tolima, Putumayo
y Nariño. Estos se ubican en la zona sur de la región andina colombiana, con un área total de
aproximadamente 130881.3 km2.
Figura 1. Ubicación de la zona de estudio.
9
3.2 Recolección de información
Teniendo en cuenta la información disponible por el Servicio Geológico Colombiano (SGC),
se creó una base de datos que incluyera las características principales de los movimientos de
masa registrados por esta entidad. Se tuvieron en cuenta algunas variables descriptivas, en
donde, el tipo principal de movimiento, las coordenadas geográficas de ocurrencia, el
volumen total desplazado y el material principal del evento, fueron las más relevantes.
Se observa que gran parte de los datos disponibles carecen de un registro del volumen
desplazado, específicamente los movimientos de tipo reptación, caída o flujo, de los que se
encuentra menos información asociada.
El SGC utilizó el sistema de clasificación postulado por D. J. Varnes (1978) para realizar su
inventario, dejando de lado información necesaria para implementar la variación propuesta
por Hungr et al. (2014). Por esta razón, se realizó una simplificación en donde el material
transportado es el punto de equivalencia para la clasificación de los eventos, por ejemplo, el
transporte de detritos será equivalente al transporte de arcillas/limos.
La base de datos de los movimientos registrados fue geo-referenciada utilizando las
coordenadas geográficas disponibles por el SGC y el sistema de información geográfico
ArcGIS. Estas coordenadas correspondían a un sistema geográfico WGS 1984, el cual
permitió proyectar toda la información a un sistema de coordenadas equivalente.
De acuerdo a información de las estaciones pluviométricas del IDEAM (ver Fig. 2), fue
posible aplicar el método de los polígonos de Thiessen para establecer regiones
hidrológicamente homogéneas. Esto permitió asociar una estación pluviométrica del IDEAM
a los movimientos ubicados dentro de cada una de las regiones delimitadas.
10
Figura 2. Polígonos de Thiessen
11
La información de la precipitación diaria fue solicitada al IDEAM con un formato TR5,
facilitando el cálculo de la precipitación acumulada en los días anteriores a la ocurrencia de
un evento. Se realizó el análisis de lluvia acumulada de 0, 2 y 5 días anteriores a los
movimientos registrados, realizando la suma de las láminas de aguas registradas en las
estaciones pluviométricas. Para esto fue implementado un código que extrajera los datos de
precipitación diaria y los acumulara según fuera requerido, sin embargo, la información
proporcionada por el IDEAM no incluía un registro que permitiera asignarle un valor de
precipitación a todos los eventos.
Fue utilizada una imagen en mapa de bits o imagen Raster, la cual representa la cartografía
digital de Colombia, con un tamaño de celda de 462x462 metros. Se obtuvo un mapa de
pendientes que correspondiera a la zona de estudio, otorgándole una pendiente a cada uno de
los movimientos registrados. Con la información geográfica disponible en el DANE y del
SGC, se incluyeron Shapefiles con los ríos principales, las vías principales, las fallas
geológicas y las poblaciones dentro del área de estudio (ver Fig. 3).
12
Figura 3. Shapefiles utilizados.
a) Fallas geológicas; b) Ríos principales; c) Pendientes del terreno;
d) Vías principales; e) Altura del terreno; f) Distancia a una falla geológica
La información recolectada fue geo-referenciada, con la finalidad de poder establecer una
base de datos compatible y administrable desde ArcGIS, buscando comportamientos
descriptivos entre las variables seleccionadas, priorizando el estudio de los efectos de la
13
pendiente, la precipitación y la cercanía a las fallas geológicas, con respecto al volumen
desplazado y al tipo de movimiento registrado.
Se realizaron mapas que incluyeran la totalidad de los datos relevantes para la investigación,
diferenciando los movimientos por dos factores: el volumen desplazado y su precipitación
acumulada para 0, 2 y 5 días. Estos mapas se dividen en dos clases, aquellos que contienen
características intrínsecas de la zona como fallas geológicas, vías principales y ríos
principales, y aquellos que describen las pendientes de la superficie en la zona de estudio.
Para un mayor nivel de detalle, los mapas fueron realizados por departamento, y su inclusión
en el documento será en la sección de Anexos.
Para realizar los análisis estadísticos se utilizó la plataforma estadística RStudio, utilizando
el lenguaje de programación R. Se utilizaron los paquetes estadísticos “car” y “ggplot2”, para
realizar los análisis de la base de datos.
14
4 Preguntas de investigación
4.1 ¿Cuál es la distribución espacial de los movimientos de remoción en masa en el sur
de la región andina colombiana?
La totalidad de los movimientos de remoción en masa que hacen parte de la base de datos
están representados espacialmente en los mapas realizados.
Figura 4. Distribución espacial movimientos de remoción en masa
15
Se observa que los 1651 eventos tienen una distribución espacial determinada, teniendo una
fuerte concentración en áreas específicas a lo largo de los departamentos pertenecientes a la
zona de estudio (ver Fig. 4).
Esta distribución particular debería estar relacionada con determinados atributos específicos
de los movimientos y de sus zonas circundantes. Según lo observado, la cercanía con las
fallas geológicas podría explicar la distribución espacial de los movimientos.
Figura 5. Cercanía con Fallas geológicas
16
Para tener mayor información sobre esta relación, se construye un histograma que sea capaz
de representar la frecuencia con la que un movimiento se ubica en un radio de distancia a
alguna falla geológica. Entonces, se visualiza una concentración de los datos registrados en
un rango de distancia menor a los 5000 metros.
Figura 6. No. de movimientos según la distancia con las fallas geológicas en escala
logarítmica
Sin embargo, gran parte de los eventos de remoción en masa más detallados se encuentran
en cercanía a las vías, pues estos afectan directamente a las comunidades y son visualmente
más reconocibles. Por ejemplo, en Nariño se observan una serie de registros que son
contiguos a las vías.
17
Figura 7. Remoción en masa cerca de las vías. Fuente: SIMMA(SGC), 2017
El registro de este tipo de eventos aumenta cuando hay poblaciones cercanas, por ejemplo,
en cercanías de la ciudad de Popayán, capital del departamento de Cauca, el número de
eventos registrados es el máximo dentro de toda la zona de estudio. La mayoría de estos
movimientos fueron registrados en cercanía a la vía Popayán - San José de Isnos.
Figura 8. Movimiento cercano a la vía Popayán- San José de Isnos, Fuente: SIMMA
(SGC), 2017
18
La distribución espacial de los eventos de remoción en masa debería poder explicarse con la
pendiente de la superficie, no obstante, es claro que la distribución de pendientes no pareciera
tener un impacto en la ocurrencia de los eventos.
Figura 9. Efecto de la pendiente
Para analizar en detalle esta afirmación, se enseña el histograma de las pendientes descritas
por la totalidad de los eventos.
19
Figura 10. No. de Movimientos según la pendiente asociada
Se observa que la distribución de los movimientos no responde a un incremento en el valor
de la pendiente del terreno.
El análisis de la distribución geográfica debe incluir información sobre los factores
desestabilizantes, la precipitación acumulada es uno de estos y fue obtenida para
determinados movimientos, en los 0, 2 y 5 días anteriores a la ocurrencia del evento. Como
esta información implica una variabilidad en el tiempo, es fundamental incluir un análisis
descriptivo de su comportamiento en el estudio.
20
Figura 11. Comportamiento precipitación
A pesar de contar con aproximadamente 800 datos de precipitación acumulada para 5 días,
la distribución espacial de los eventos de remoción en masa no parece estar vinculada a zonas
específicas, pues la variabilidad geográfica de los eventos no tiene en cuenta los valores de
precipitación asociados.
21
Figura 12. Distribución de eventos de remoción en masa asociados a la precipitación
acumulada en mm para 5 días
4.2 ¿Cuál es la frecuencia de los movimientos de remoción en masa en el sur de la región
andina colombiana?
La frecuencia de los eventos se evaluó según su distribución espacial cada 50 años, lo que
permite observar la cantidad de movimientos que han ocurrido en este determinado intervalo
de tiempo. A pesar de que el primer movimiento fue registrado en el año 1915, la frecuencia
será calculada a partir de 1910, con la finalidad de tener intervalos más completos.
22
Figura 13. Movimientos ocurridos en el intervalo de 1910-1959
Figura 14. Movimientos ocurridos en el intervalo de 1960-2009
23
Figura 15. Movimientos ocurridos en el intervalo de 2010- Presente
La frecuencia en estas figuras se define como el número de movimientos ocurridos en 600
kilómetros cuadrados cada 50 años, esta división de la zona de estudio asegura una
representación equitativa para los eventos que no sean cercanos espacialmente. A partir de
las figuras, se observa que los departamentos de Cauca, Putumayo y Nariño presentan un alto
número de movimientos en zonas muy específicas para los diferentes intervalos, mientras
que Tolima y Huila tienen una distribución espacial más uniforme en el tiempo.
El problema de esta metodología es que el registro varía entre los periodos de análisis
escogidos. Para sintetizar toda esta información, se unifican los datos para los últimos 100
años registrados, en donde se observa que el número de movimientos registrados en todos
24
los departamentos es considerable, en donde Cauca, Nariño y Putumayo tienen una mayor
concentración de eventos.
Figura 16. Movimientos ocurridos en los últimos 100 años
Para evaluar estos efectos, se construye un histograma con el número de eventos registrados
cada año. De acuerdo a esto, es posible deducir que en las últimas décadas la frecuencia en
la ocurrencia de los eventos ha crecido exponencialmente, o que el proceso de registro en
estas décadas ha sido más exhaustivo por parte de las autoridades.
25
Figura 17. Histograma de la frecuencia de los movimientos
Según estos datos, no es posible determinar una frecuencia promedio anual para todo el
inventario, pues la variabilidad se incrementa exponencialmente en las últimas décadas,
teniendo la necesidad de sesgar los datos en función de su nivel de confiabilidad. Entonces,
es posible calcular una ocurrencia promedio para los años que no presenten un
comportamiento atípico, por ejemplo, en el intervalo de tiempo desde 1915 hasta 1999, se
presentan en promedio 3.28 movimientos por año para toda la zona de estudio.
Por último, la frecuencia mensual puede describir un comportamiento importante para
entender la ocurrencia de los eventos de remoción en masa.
0
50
100
150
200
250
300N
o. M
ovim
iento
s
Año
Número de Movimientos por año
26
Figura 18. Frecuencia mensual
Esta frecuencia también se puede distinguir por cada departamento, determinando una
concentración en la ocurrencia de los eventos de remoción en masa.
Figura 19. Frecuencia por Departamento
0
50
100
150
200
250
No.
Movim
iento
s
Mes
Frecuencia mensual
0
50
100
150
200
250
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
No.
Movim
ien
tos
Frecuencia Mensual por Departamento
CAUCA HUILA NARINO PUTUMAYO TOLIMA
27
4.3 ¿Qué tipos de movimientos de remoción en masa ocurren en el sur de la región andina
colombiana?
La investigación debe distinguir la ocurrencia de los diferentes tipos de movimientos en cada
departamento.
Tabla 2. Tipo de movimiento por departamento
Tipo de
movimiento CAUCA HUILA NARIÑO PUTUMAYO TOLIMA
Caída 80 64 70 23 96
Deformaciones
gravitacionales 1 1
Deslizamiento 351 134 241 53 187
Flujo 27 32 86 40 74
Propagación
lateral 1
Reptación 15 20 30 8 11
Volcamiento 2 4
Total general 476 250 432 124 369
Los deslizamientos, las caídas, los flujos y las reptaciones son los tipos de movimientos más
importantes en el sur de la región andina colombiana. La distribución espacial de estos tipos
de movimientos cambia con respecto al departamento que sea analizado, teniendo unos
patrones definidos en los datos.
28
Figura 20. Ocurrencia de cada tipo de movimiento
Los datos describen una mayor frecuencia de los eventos tipo deslizamiento en toda la zona
de estudio, siendo Cauca el departamento con mayor registro de eventos de este tipo, y
Putumayo el menor.
Esto se puede sustentar desde la base de datos, en donde los deslizamientos son el 58.5% del
total de movimientos registrados.
Tabla 3. Número de movimientos por tipo
Tipo de movimiento Número de registros Porcentaje (%)
Caída 333 20,2%
Deformación
gravitacional 2 0,1%
Deslizamiento 966 58,5%
Flujo 259 15,7%
Propagación lateral 1 0,1%
Reptación 84 5,1%
Volcamiento 6 0,4%
Total general 1651 100,0%
29
Es útil analizar la relación entre un valor de precipitación acumulada y la ocurrencia de los
diferentes tipos de movimientos. Como los deslizamientos predominan en el inventario, estos
describen una mayor proporción en la mayoría de los valores de precipitación acumulada en
5 días. Las caídas, por el contrario, disminuyen su proporción a medida que aumenta la
precipitación acumulada. Mientras que los flujos presentan leves incrementos en su
ocurrencia a medida que la precipitación es mayor.
Figura 21. Tipos de movimiento según su precipitación acumulada
Los subtipos de los eventos de remoción en masa registrados tienen en cuenta la clasificación
propuesta por Varnes (1958, 1978), teniendo 8 subtipos diferentes de deslizamientos. En esta
30
clasificación sobresalen los deslizamientos traslacionales, abarcando el 33% del total del
registro.
Tabla 4. Subtipos de eventos de remoción en masa
Subtipo de movimiento Número de registros Porcentaje (%)
Avalancha de detritos 40 2,4%
Avalancha de rocas 2 0,1%
Caída de detritos 156 9,4%
Caída de roca 130 7,9%
Caída de Tierras 50 3,0%
Crecida de detritos 1 0,1%
Deformaciones 1 0,1%
Deformaciones
gravitacionales
profundas
1 0,1%
Deslizamiento 15 0,9%
Deslizamiento
en cuña 7 0,4%
Deslizamiento
por flujo 2 0,1%
Deslizamiento por
licuación 3 0,2%
Deslizamiento
rotacional 319 19,3%
Deslizamiento
traslacional 549 33,3%
Deslizamiento
traslacional en cuña 11 0,7%
Deslizamiento
traslacional planar 59 3,6%
Flujo de detritos 81 4,9%
Flujo de lodo 93 5,6%
Flujo de tierra 40 2,4%
Propagación Lateral
lenta 1 0,1%
Reptación de suelos 61 3,7%
Solifluxión 23 1,4%
Volcamiento de roca 1 0,1%
Volcamiento del macizo
rocoso 1 0,1%
31
Volcamiento flexural de
roca 4 0,2%
Total general 1651 100,0%
4.4 ¿Qué tipo de material es transportado y cuál es su volumen y distancia recorrida?
4.4.1 Material
Para implementar la clasificación propuesta por Hungr et al (2014), es necesario evaluar el
tipo de material transportado por cada movimiento, tomando esto como punto de
equivalencia entre ambas clasificaciones. Por ejemplo, los desplazamientos de tierras serán
equivalentes al desplazamiento de limos y arcillas.
Tabla 5. Reclasificación del inventario. Adaptación de equivalencias entre la clasificación
de Varnes (1978) y la clasificación de Varnes revisitada propuesta por Hungr et al. (2014)
Subtipos de movimiento
SGC
Materiales
SGC
Equivalente
Hungr et al. (2014)
Caída roca Roca Caída roca
Caída de detritos Detritos Caída de cantos/detritos/limos
Caída de tierras Tierras Caída de cantos/detritos/limos
Volcamiento de roca Roca Volcamiento de roca (bloque)
Volcamiento del macizo
rocoso Roca Volcamiento de roca (bloque)
Volcamiento flexural de roca Roca Volcamiento (flexural) de roca
Deslizamiento Detritos Deslizamiento de
gravas/arenas/limos
Deslizamiento Roca Deslizamiento de roca
Deslizamiento Tierras Deslizamiento compuesto de
arcillas/limos
Deslizamiento en cuña Roca Deslizamiento en cuña de roca
Deslizamiento en cuña Detritos Deslizamiento de
gravas/arenas/limos
Deslizamiento en cuña Tierras Deslizamiento compuesto de
arcillas/limos
32
Subtipos de movimiento
SGC
Materiales
SGC
Equivalente
Hungr et al. (2014)
Deslizamiento por flujo - Deslizamiento por flujo de
arenas/limos/detritos
Deslizamiento por licuación Tierras Propagación por licuefacción
de arenas/limos
Deslizamiento rotacional Roca Deslizamiento rotacional de
roca
Deslizamiento rotacional Detritos Deslizamiento de
gravas/arenas/limos
Deslizamiento rotacional Tierras Deslizamiento rotacional de
arcillas/limos
Deslizamiento traslacional Roca Deslizamiento planar de roca
Deslizamiento traslacional Detritos Deslizamiento de
gravas/arenas/limos
Deslizamiento traslacional Tierras Deslizamiento planar de
arcillas y limos
Deslizamiento traslacional en
cuña Roca Deslizamiento en cuña de roca
Deslizamiento traslacional en
cuña Detritos
Deslizamiento de
gravas/arenas/limos
Deslizamiento traslacional en
cuña Tierras
Deslizamiento en cuña de
arcillas y limos
Deslizamiento traslacional
planar Roca Deslizamiento planar de roca
Deslizamiento traslacional
planar Detritos
Deslizamiento de
gravas/arenas/limos
Deslizamiento traslacional
planar Tierras
Deslizamiento planar de
arcillas y limos
Propagación Lateral lenta Tierras Propagación lateral de arcillas
sensitivas
Flujo de detritos Detritos Flujo de detritos
Flujo de lodos Lodos Flujo de lodos
Flujo de tierra Tierras Flujo de tierra
Avalancha de detritos Detritos Avalancha de detritos
Avalancha de rocas Roca Avalancha de rocas
Crecida de detritos Detritos Avalancha de detritos
33
Subtipos de movimiento
SGC
Materiales
SGC
Equivalente
Hungr et al. (2014)
Deformaciones Roca Deformación de la pendiente
de roca
Deformaciones
gravitacionales profundas Tierras
Deformación de la pendiente
del suelo
Reptación Roca Reptación de suelos
Reptación Detritos Reptación de suelos
Reptación Tierras Reptación de suelos
Solifluxión Detritos Solifluxión
Fuente: SIMMA(SGC), 2017
Esta equivalencia entre materiales es resultado de lo registrado por la entidad, pues a lo largo
del inventario se incluyen registros fotográficos donde visualmente es posible realizar una
equivalencia según los términos geotécnicos propuestos por Hungr et al. (2014).
Figura 22. Equivalencia entre materiales, Fuente: SIMMA(SGC), 2017
34
La cuantificación de los materiales según el tipo de movimiento se hará con respecto a los
términos geotécnicos definidos anteriormente.
Tabla 6. Cuantificación material
Tipo de
movimiento N/A Gravas/arenas/limos Lodos Roca Arcillas/limos
Total
general
Caída 44 142 105 42 333
Deformación
gravitacional 1 1 2
Deslizamiento 226 344 2 121 273 966
Flujo 124 73 23 3 36 259
Propagación lateral 1 1
Reptación 28 8 4 50 90
Total general 422 567 25 234 399 1651
En general los tipos de movimientos importantes desplazan todos los materiales, donde las
gravas y las arenas predominan. Los deslizamientos son el tipo de movimiento que mayor
cantidad de gravas y arenas desplazan, seguidos de las caídas y los flujos.
Los movimientos compuestos de arcillas y limos están muy relacionados con los
deslizamientos, y particularmente por las reptaciones, describiendo estas últimas un mayor
número de eventos con arcillas y limos, que los flujos o las caídas.
35
Figura 23. Material según el tipo de movimiento.
Los flujos tienen una alta incertidumbre en el material que transportan, pues alrededor del
50% de estos movimientos no tienen registro de este dato.
4.4.2 Volumen
Todos los análisis realizados hasta ahora no han tenido en cuenta un factor clave de los
eventos de remoción en masa, su magnitud. Existen muchas formas de cuantificar esto, la
más útil en este caso será el volumen desplazado en metros cúbicos de material. Llevar a
cabo una recolección de este dato implica una mayor incertidumbre, por lo cual los registros
son más limitados.
A partir del inventario del SGC, se obtuvieron los volúmenes desplazados de 831
movimientos, donde aproximadamente 700 corresponden únicamente a deslizamientos.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Caida Deformaciones
gravitacionales
Deslizamiento Flujo Propagación
lateral
Reptación
Porc
enta
je (
%)
Material según el tipo de movimiento
N/A Gravas/arenas/limos Lodos Roca Arcillas/limos
36
Figura 24. Número de registros de volumen por tipo de movimiento
Este sesgo en los datos genera una fuerte limitación, pues se reducen los movimientos que
pueden hacer parte del análisis multivariable. Para realizar un primer análisis descriptivo de
los valores de volumen, se realiza un histograma de la magnitud de estos, observando una
acumulación para aquellos movimientos que desplazaron entre 1.000 y 1.000.000 de metros
cúbicos de material (ver Fig. 21).
Figura 25. Histograma Volumen registrado en escala logarítmica
0
100
200
300
400
500
600
700
Caida Deformaciones
gravitacionales
Deslizamiento Flujo
Núm
ero d
e volu
men
es
regis
trad
os
Número de registros
37
La cantidad de volumen desplazado es una buena forma de relacionar a los factores
desestabilizantes con la ocurrencia y la magnitud de los eventos de remoción en masa.
La pendiente, la precipitación y la distancia con las fallas geológicas, son los factores que se
evaluarán en detalle a partir de lo observado en la distribución espacial de los movimientos.
La precipitación es un dato muy limitado en la base de datos recolectada, por ende, cuando
se buscan los movimientos que tengan ambos atributos, los movimientos para realizar el
análisis se vuelven muy limitados, disminuyendo a 368 eventos. En este sentido, todos los
análisis llevados a cabo deberán hacerse con estos movimientos seleccionados, teniendo así
un marco de referencia para la comparación del comportamiento de las variables.
La dispersión de los valores de precipitación no presenta ningún tipo de tendencia, teniendo
un comportamiento muy particular, pues los mayores volúmenes están asociados a las
precipitaciones más bajas (ver Fig. 26).
Figura 26. Precipitación contra volumen desplazado en escala logarítmica
0
50
100
150
200
250
1 100 10000 1000000
Pre
cipit
ació
n a
cum
ula
da
5 (
mm
)
Volumen desplazado (m3)
Precipitación Vs. Volumen desplazado
38
Es útil estudiar si con la precipitación y el volumen desplazado, existen comportamientos
que caractericen a un tipo de movimiento. Particularmente, las caídas están asociadas a
eventos de precipitación acumulada baja, los flujos a eventos de precipitación acumulada
alta, y los deslizamientos no tienen ninguna tendencia.
Figura 27. Tipos de movimientos según la precipitación y el volumen en escala logarítmica
Se observa que un movimiento genera un flujo de varios volúmenes bajo un mismo rango de
precipitación, esto hace parte de la incertidumbre que hay en la base de datos.
Anteriormente se había observado la distribución de las pendientes asociadas a cada
movimiento, ahora se evaluará la distribución de las mismas según las limitaciones definidas.
Se esperaría que una pendiente pronunciada aumentara proporcionalmente el volumen de un
movimiento, sin embargo, esta no parece tener un efecto determinante pues los eventos con
pendientes menores a 10 grados describen volúmenes similares e incluso mayores al resto.
50
100
150
200
250
300
1 100 10,000 1,000,000
Pre
cipit
ació
n A
cum
ula
da
5 d
ías
(mm
)
Volumen desplazado (m3)
Volumen vs. Precipitación acumulada
Caidas
Deslizamientos
Flujos
39
Figura 28. Pendiente contra volumen desplazado en escala logarítmica
Es posible visualizar como es la distribución de la pendiente asociada según los dos criterios
analizados anteriormente.
0
5
10
15
20
25
1 10 100 1000 10000 100000
Pen
die
nte
(º)
Volumen desplazado (m3)
Pendiente Vs. Volumen desplazado
0-10
10-20
20-30
0
50
100
150
200
250
300
1 10 100 1000 10000 100000
Pre
cipit
ació
n ac
um
ula
da
5 (
mm
)
Volumen desplazado (m3)
Clasificación por Pendiente
0-10
10-20
20-30
40
Finalmente, la distancia con las fallas geológicas parecía en un principio ser la mejor variable
para explicar la ocurrencia de los eventos. En este caso, la tendencia pareciera ser
proporcionalmente negativa entre la distancia y el volumen desplazado, los mayores
volúmenes se concentran en distancias menores a 2 kilómetros de las fallas geológicas.
Figura 29. Cercanía con las fallas geológicas
Es posible realizar un análisis conjunto de las cuatro variables definidas anteriormente, con
la finalidad de buscar la presencia de otros factores que se correlacionen entre sí. Para
verificar si esto sucede, se calculan los coeficientes de correlación de Pearson entre las
variables.
Las relaciones entre los factores resultan ser independientes, incluyendo el comportamiento
entre el volumen desplazado y el resto de variables. La relación más descriptiva entre los
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
1 10 100 1000 10000 100000
Dis
tanci
a co
n r
espec
to a
una
fall
a geo
lógic
a (m
)
Volumen desplazado (m3)
Cercanía con fallas geológicas Vs. Volumen
desplazado
41
factores resultó ser entre precipitación acumulada y volumen, con un 15% de mejora con
respecto al promedio.
Figura 30. Coeficientes de correlación de Pearson
En Anexos se presenta la matriz de puntos que relaciona todas las variables.
Esto se complementa con la información expuesta en los mapas incluidos en los Anexos,
pues allí se observa que factores como la presencia de vías y ríos, tampoco tienen la capacidad
de explicar la ocurrencia de la mayoría de evento
42
5 Conclusiones y Recomendaciones
5.1 Conclusiones
5.1.1 Distribución espacial
Los eventos de remoción en masa que hacen parte de la base de datos, se concentran en las
zonas montañosas de cada departamento, pues los registros aumentan cuando se tiene
cercanía con la parte occidental y central de la cordillera de los andes.
Los registros describen una distribución espacial difícil de asociar a los factores
desestabilizantes estudiados. La pendiente, la precipitación, la presencia de ríos y vías, no
tienen la capacidad de explicar la distribución en la mayor parte de la zona de estudio. Por
otra parte, la cercanía a las fallas geológicas pareciera tener importancia en el
desencadenamiento de los eventos, pues alrededor del 85% de los movimientos se encuentran
en un radio menor a 5 kilómetros de una falla geológica.
La concentración en el número de eventos de remoción en masa varía de acuerdo al
departamento. Cauca, Putumayo y Nariño tienen zonas donde los movimientos son muy
agrupados, mientras que en Tolima y Huila la dispersión espacial de los movimientos es
mayor. Cauca y Nariño tienen zonas donde son casi inexistentes los eventos, esto es por la
presencia de las llanuras costeras que limitan con el Océano Pacífico. Por sus características
climatológicas y geográficas, Putumayo es un departamento que solo tiene registros en su
zona montañosa occidental, en el resto del territorio se desconocen los eventos que puedan
suceder pues no es fácil el acceso a estas zonas selváticas.
43
La ciudad que mayor número de eventos registra en sus cercanías es Popayán, teniendo una
alta ocurrencia de eventos tipo deslizamiento.
5.1.2 Frecuencia
La ocurrencia de los eventos ha sido muy variable en el tiempo, teniendo un intervalo muy
estable hasta el inicio del siglo XXI, pues desde este punto se han percibido grandes
incrementos. Esto puede responder a un incremento real en la tasa de ocurrencia de
movimientos, o a una falta de información asociada a las décadas pasadas.
Entonces, la frecuencia de los eventos a lo largo del tiempo es un valor complejo de calcular
en términos estadísticos, pues el año con mayor número de eventos describe 279 y el año con
menor número describe solo 1. Aun así, pareciera que la frecuencia con la que ocurren
eventos ha aumentado con el paso del tiempo, teniendo fuertes variaciones en los registros
entre años consecutivos.
La ocurrencia mensual de los eventos pareciera tener un régimen bimodal, registrando puntos
máximos en abril y octubre. Si se observan la distribución mensual por departamento, es
claro que departamentos como Huila o Nariño, los cuales describen meses específicos en
donde la ocurrencia de los eventos es mayor.
Estas frecuencias son aproximadas, pues existen factores que pueden alterar la precisión y el
número de registros de movimientos en el tiempo, por ejemplo, el acceso a sistemas de
posicionamiento global (GPS), o a capacidad de llevar a cabo un registro fotográfico, han
mejorado la calidad de los registros en las últimas décadas.
5.1.3 Tipo de movimientos
En los registros sobresale el número de deslizamientos que son registrados, estos abarcan
alrededor del 58,5% del total de eventos registrados. Los deslizamientos son los eventos de
44
remoción en masa más comunes en la zona de estudio, estando mejor caracterizados y
teniendo una mayor incertidumbre en su comportamiento.
Las caídas y los flujos representan el porcentaje restante, teniendo una proporción más
equilibrada con respecto a los deslizamientos en los departamentos de Tolima, Huila y
Putumayo. En Cauca y Nariño, los deslizamientos son exponencialmente mayores al resto,
teniendo 2 o hasta 4 veces más registros que el resto de tipos de movimientos.
El subtipo de movimiento más común es el deslizamiento traslacional, teniendo un número
de 549 registros, mayor que el de todas las caídas y flujos.
La relación entre tipo de movimiento y precipitación no es muy descriptiva en la base de
datos, pues se encontró que la ocurrencia de los diferentes tipos de movimientos no requiere
necesariamente de altos niveles de precipitación.
5.1.4 Material y volúmenes
La equivalencia planteada para las clasificaciones de los movimientos puede tener mucha
incertidumbre, pues generalizar el comportamiento geotécnico de los materiales observados
en campo puede ser muy poco preciso, sin embargo, dada la disponibilidad de los datos puede
ser una metodología aplicable para este estudio.
Para implementar de forma adecuada la clasificación postulada por Hungr et al. (2014), es
necesario un nivel de detalle mucho mayor de la información que sea recolectada en campo.
Los deslizamientos son el tipo de movimiento que mayor número de materiales transporta en
todos los casos. Siendo los detritos o gravas y arenas, los materiales más frecuentes para estos
movimientos. Las caídas de rocas tienen un componente importante para el transporte de este
tipo de material, pues estas representan el 45% de los movimientos asociados a las rocas.
45
Los flujos son exclusivamente asociados a las gravas, arenas y a los lodos, sin embargo, este
es el tipo de movimiento que más incertidumbre asociada puede tener, pues el 47% de sus
registros no describe material transportado.
Nuevamente en los registros de los volúmenes desplazados, los desplazamientos son el tipo
de movimiento que sobresale en cantidad de registros.
En este caso, los análisis multivariados no obtuvieron un comportamiento tendencial
importante para ninguno de los factores estudiados. Esto implica que el comportamiento de
los eventos en la zona de estudio es independiente de las variables estudiadas, o que los datos
obtenidos no son precisos. Puntualmente, la distancia con las fallas geológicas pareciera que
visualmente explicara la ocurrencia de los eventos tanto en las gráficas como en los mapas,
pero no hay evidencia estadística que compruebe estas observaciones.
5.2 Recomendaciones
Para continuar esta investigación, se recomienda complementar la base de datos de los
registros con fuentes externas al Servicio Geológico Colombiano, además de incluir un
mayor número de factores que puedan explicar la ocurrencia de los eventos registrad
46
6 Referencias
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Colombia
48
7 Anexos
Vol_m3_
0 50 100 150 200 250 0 5 10 15 20 25
05
10
15
05
01
00
15
02
00
250
Pacum_5
Dist
050
00
150
00
250
00
0 5 10 15
05
10
15
20
25
0 5000 10000 15000 20000 25000
Slope
49
Precipitación
50
51
52
53
54
55
56
57
58
