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«Presentado ante la Facultad de Matemática, Astronomía y Física y el Instituto de Altos Estudios Espaciales Mario Gulich como parte de los ...»

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Zonación de susceptibilidad por procesos de

remoción en masa en la cuenca del río Tartagal,

Salta (Argentina)

por Lic. Claudia Paola Cardozo

Presentado ante la Facultad de Matemática, Astronomía y Física

y el Instituto de Altos Estudios Espaciales Mario Gulich

como parte de los requerimientos para la obtención del grado de

MAGISTER EN APLICACIONES ESPACIALES DE ALERTA

Y RESPUESTA TEMPRANA A EMERGENCIAS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CORDOBA

Mayo de 2013 ©IG - CONAE/UNC 2013 © FaMAF - UNC 2013

Director:

Dr. Guillermo Toyos Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)

Co-Director:

Lic. Valérie Baumann Servicio Geológico Minero Argentino (SEGEMAR) Palabras Claves: Susceptibilidad por procesos de remoción en masa, Sensores Remotos, SIG, Tartagal.

Resumen Se presenta el primer mapa de zonación de susceptibilidad por procesos de remoción en masa para la cuenca del río Tartagal (Salta, Argentina) usando técnicas de Sensores Remotos y un Sistema de Información Geográfica (SIG). La superficie afectada y el volumen del material removido durante el alud del 2009, fueron aproximadamente de 3 km2 y 2 km3, respectivamente.

La magnitud del evento fue de 6.3. Los resultados revelan que el 15.07 % de la cuenca presentó susceptibilidad baja, mientras que el 22.45 % evidenció susceptibilidad moderada y el 62.48 % registró susceptibilidad alta. Tanto el análisis de susceptibilidad, como el mapa inventario y la topografía digital generados constituyen una línea de base, hasta el momento inexistente en el área de estudio y servirán para futuros estudios de peligrosidad y riesgo por procesos de remoción en masa. Asimismo, serán útiles como una herramienta de planeamiento y para la implementación de estrategias de mitigación y reducción del riesgo.

Abstract This study presents the first susceptibility zonation map for mass movements for Tartagal River basin (Salta, Argentina) using Remote Sensing and Geographic Information System (GIS) techniques. The affected area, volume of material removed and magnitude of the event, were about 3 km2, 2 km3 and 6.3, respectively. The results revealed that 15.07 % of the River basin includes terrains with low susceptibility; and 22.45 % includes moderate susceptibility and a 62.48 % includes a high susceptibility. Susceptibility analysis, inventory map and digital topography, are a baseline for the study area and they will be useful for future hazard and risk assessments. They may also be used as a planning tool, and to implement mitigation strategies and risk reduction.

Agradecimientos Mi sincero agradecimiento a CONAE y al Gobierno Italiano por haberme dado la oportunidad de continuar con mi capacitación y crecimiento profesional.

Al Mtro. Félix Menicocci por todo el apoyo y confianza brindados.

A todo el personal del CNR-IRPI de Perugia-Italia, en especial a Frida Clerici, Paola Reichenbach, Paola Salvati, Francesco Bucci, Massimo Guadaño, Salvatore Raia y Fausto Guzzetti por haberme ayudado en muchos sentidos a cumplir el objetivo.

A todo el personal de CONAE por el tiempo compartido.

Al Dr. Guillermo Toyos y Lic. Válerie Baumann por éste proyecto.

Al Dr. Ricardo Alonso por la lectura crítica de la tesis y recomendaciones brindadas.

Al Dr. José G. Viramonte y a todos los integrantes de la Fundación CAPACITAR del NOA por el préstamo de la camioneta para el viaje de campaña y todo el apoyo logístico brindado.

Al Dr. Carlos Peralta por la asistencia en la colección de puntos de control en el campo.

A la Secretaría de Ambiente de la Provincia de Salta por el préstamo del GPS Diferencial.

A Ernesto Lescivia por su amistad invaluable y su ayuda en la instalación de los softweares.

Con enorme gratitud en mi corazón a todos los amigos argentinos de Siena y Perugia, por haber estado junto a mí siempre, en especial a María Eugenia Cáceres, Fulvio Pupilli, Graciela y Daniel Cucciniello y Mercedes.

A todos los amigos de Argentina e Italia que rieron conmigo y también estuvieron apoyándome y dándome fuerzas en los momentos de duda, desconsuelo y soledad: Mariela Miño, Tito, Nicolás Ripani, Cecilia Aguirrre, Pilar Ibarbals, Teddy Fiorillo, Javier Moreno, Federico Alonso, Rocío Tupac, Elías López, Claudio Tablada, Massimo Petracca, Marco Giorgi, Frida Clerici y Silvia Ferri.

A mi madre, por ser mi compañera de viaje, de lucha y amiga. Porque sin ella éste y todos los demás proyectos de mi vida no serían posibles.

A mi padre, porque fue él quien incentivó en mí desde la niñez, el interés por la ciencia, el ambiente y la naturaleza.

Y principalmente agradezco a Dios, por haber sido brisa fresca en las horas de tribulación. Por ser mi pastor fiel, mi Salvador y por inundarme siempre con su gran Misericordia.

iii Resumen Los procesos de remoción en masa son comunes en las Sierras Subandinas, en donde durante los últimos 50 años se han producido varios eventos que resultaron en numerosas muertes y pérdidas económicas en las comunidades que viven al pie de las mismas. Se presenta el primer mapa de zonación de susceptibilidad por procesos de remoción en masa para la cuenca del río Tartagal (Salta, Argentina) usando técnicas de Sensores Remotos y un Sistema de Información Geográfica (SIG). Para su elaboración, se usó un Modelo Digital de Elevaciones (DEM) de 12.5 m de resolución espacial para extraer los principales factores condicionantes que inciden en la ocurrencia de los movimientos de laderas: gradiente de pendientes y curvatura. La identificación y mapeo de los procesos de remoción en masa (inventario) del evento del año 2009, se obtuvo a partir de una clasificación supervisada (algoritmo de máxima verosimilitud) de una imagen SPOT-4 de 10 m de resolución espacial, adquirida inmediatamente después del evento. Los factores condicionantes, mapa inventario de procesos de remoción en masa y un mapa litológico, se utilizaron para construir un modelo de susceptibilidad por medio del método heurístico, en un SIG. La superficie afectada y el volumen del material removido durante el alud del 2009, fueron aproximadamente de 3 km2 y 2 km3, respectivamente. La magnitud del evento fue de 6.3. Los resultados revelan que el 15.07 % de la cuenca presentó susceptibilidad baja, mientras que el 22.45 % evidenció susceptibilidad moderada y el 62.48 % registró susceptibilidad alta. La validación del mapa de susceptibilidad mostró que puede ser usado como un modelo predictivo de la localización de futuros movimientos en masa. Tanto el análisis de susceptibilidad, como el mapa inventario y la topografía digital generados constituyen una línea de base para el área de estudio, hasta el momento inexistente y servirán para futuros estudios de peligrosidad y riesgo por procesos de remoción en masa. Asimismo, podrán ser usados como una herramienta de planeamiento y para la implementación de estrategias de mitigación y reducción del riesgo.





Palabras Claves: Susceptibilidad por procesos de remoción en masa, Factores Condicionantes, Método Heurístico, Mapa Inventario, Tartagal.

iv

Abstract

Mass movements are common in the Sierras Subandinas, where for the past 50 years there have been several events that resulted in loss of human lives and material damages in the communities living nearby. This study presents the first susceptibility zonation map for mass movements for Tartagal River basin (Salta, Argentina) using Remote Sensing and Geographic Information System (GIS) techniques. A Digital Elevation Model (DEM) of 12.5 m of spatial resolution was used to extract the main conditioning factors affecting the occurrence of mass movements: slope gradient and curvature. Identification and mapping of mass movements (inventory) of the event 2009, was obtained from a supervised classification (maximum likelihood algorithm) of 10 m multi-spectral SPOT-4 imagery, acquired immediately after the event. Conditioning factors, inventory map and a lithological map, were used to build a mass movements susceptibility model through an Heuristic Method in a GIS. The affected area, volume of material removed and magnitude of the event, were about 3 km2, 2 km3 and 6.3, respectively. The results revealed that 15.07 % of the River basin includes terrains with low susceptibility; and 22.45 % includes moderate susceptibility and a 62.48 % includes a high susceptibility. Validation showed that susceptibility map can be used as a predictive model for the future location of mass movements.

Susceptibility analysis, inventory map and digital topography, are a baseline for the study area and they will be useful for future hazard and risk assessments. They may also be used as a planning tool, and to implement mitigation strategies and risk reduction.

Keywords: Mass movements susceptibility, Conditioning factors, Heuristic Method, Inventory map, Tartagal.

v Índice Agradecimientos ______________________________________________________ iii Resumen ____________________________________________________________ iv

Abstract

_____________________________________________________________ v Lista de Figuras _______________________________________________________ ix Lista de Tablas _______________________________________________________ xii 1 Capítulo I: Introducción _______________________________________________

1.1. Desastres Naturales _______________________________________________ 1 1.1.1. Tipos de Desastres Naturales _________________________________ 4 1.1.2. Riesgo por Desastres Naturales _______________________________ 6

1.2. Procesos de Remoción en masa _____________________________________ 9 1.2.1. Los procesos de remoción en masa en el mundo __________________ 10 1.2.2. Clasificación y Tipos de procesos de remoción en masa ____________ 14 1.2.3. Factores Condicionantes y Desencadenantes _____________________ 18 1.2.4. Mapa Inventario de Procesos de remoción en masa ________________ 18 1.2.5. Sensores Remotos y Sistemas de Información Geográfica aplicados al estudio de los procesos de remoción en masa ____________________ 20

1.3. Susceptibilidad, Peligrosidad y Riesgo por procesos de remoción en masa ___ 23 1.3.1. Mapa de Zonación de Susceptibilidad ___________________________ 24 1.3.2. Métodos de mapeo de áreas susceptibles ________________________ 26 1.3.2.1. Método Heurístico __________________________________ 26 1.3.2.2. Método Determinístico ______________________________ 26 1.3.2.3. Método Estadístico _________________________________ 27

1.4. Objetivo General y Específicos ______________________________________ 28 29 Capítulo II: Área de Estudio ___________________________________________

2.1. Caracterización Ambiental __________________________________________ 30 2.2.1 Geología _________________________________________________ 30 2.2.2. Clima ____________________________________________________ 32 vi 2.2.3. Vegetación ________________________________________________ 34

2.2. Población y Usos del suelo _________________________________________ 36

2.3. El evento de procesos de remoción en masa de Febrero de 2009 ____________ 40 2.3.1. La intervención humana y los cambios producidos en la Cuenca ______ 45 48 Capítulo III: Materiales y Métodos ______________________________________

Materiales____________________________________________________________ 49

3.1. Imágenes Satelitales _______________________________________________ 49 3.1.1. ASTER __________________________________________________ 49 3.1.2. SPOT-4 __________________________________________________ 49 3.1.3. ALOS ____________________________________________________ 50 3.1.4. LANDSAT _______________________________________________ 51

3.2. Modelo Digital de Elevaciones (DEM) _______________________________ 52 3.2.1. DEM SRTM ______________________________________________ 52 3.2.1. DEM ALOS _______________________________________________ 52

3.3. Carta Litológica _________________________________________________ 53

3.4. Otros Datos Auxiliares _____________________________________________ 53 Métodos _____________________________________________________________ 54

3.5. Identificación y Mapeo de procesos de remoción en masa _________________ 54

3.6. Análisis de factores condicionantes ___________________________________ 59 3.6.1. Pendiente _________________________________________________ 59 3.6.2. Curvatura _________________________________________________ 60 3.6.3 Orientación de la pendiente (Aspecto) __________________________ 61 3.6.4. Litología _________________________________________________ 61 3.6.5. Mapa Inventario de Procesos de Remoción en Masa _______________ 62 3.6.6. Cobertura Vegetal __________________________________________ 62

3.7. Zonación de Susceptibilidad por procesos de remoción en masa ____________ 65 3.7.1. Validación ________________________________________________ 66 68 Capítulo IV: Resultados _______________________________________________

4.1. Identificación y Mapeo de procesos de remoción en masa _________________ 68

4.2. Relación entre factores condicionantes y procesos de remoción en masa ______ 72 4.2.1. Pendiente _________________________________________________ 72 vii 4.2.2. Curvatura _________________________________________________ 75 4.2.3. Litología _________________________________________________ 76 4.2.4. Mapa Inventario de Procesos de Remoción en Masa________________ 79

4.3. Zonación de Susceptibilidad por procesos de remoción en masa ____________ 80 4.3.1. Validación ________________________________________________ 81 Capítulo V: Discusión __ _______________________________________________ 83

5.1. Identificación y Mapeo de procesos de remoción en masa _________________ 83

5.2. Area, Volúmen y Magnitud del evento 2009 ____________________________ 85

5.3. Zonación de Susceptibilidad por procesos de remoción en masa ____________ 86 91 Capítulo VI: Conclusiones _____________________________________________

Referencias __________________________________________________________ 94 Apéndice __ __________________________________________________________ 109 viii Lista de Figuras Figura 1. Caracterización de los desastres naturales en el continente americano (Cepal, 2011).



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