Resumen de Mapeo del índice de estabilidad y de saturación del suelo en la cuenca del río Huehuetán, Chiapas, mediante el modelo SINMAP
Adolfo López Pérez, Gérard Colin, Tania Eulalia Martínez Cruz, Javier Manuel Andrés
- español
Los deslizamientos están entre los eventos naturales más comunes que causan destrucción masiva a nivel mundial. Por ello, el estudio de sus causas, comportamiento y formas de mitigación es importante para reducir su impacto negativo. Estos se presentan con mayor frecuencia en ambientes tropicales debido a la cantidad e intensidad de la lluvia que, en combinación con el relieve escarpado, ocasionan daños a la infraestructura urbana, pecuaria, agrícola e industrial, así como, cambios en el medio ambiente e incluso la pérdida de vidas humanas.
Se han desarrollado diversos estudios para explicar el origen y efecto de los procesos morfodinámicos asociados a los deslizamientos, pero por su complejidad, aún existe incertidumbre sobre la predicción de su incidencia. Aunque los deslizamientos son resultado de diversas interacciones, donde la morfología del relieve y la evolución de las laderas desempeñan un papel primordial, sucede que un solo factor como la precipitación, sismos, etc., es considerado el estímulo externo que los detona.
La cuenca del río Huehuetán, localizada en la Costa de Chiapas, es altamente susceptible a deslizamientos causados por la frecuencia de lluvias intensas. Por ello, el objetivo de este trabajo fue identificar áreas suceptibles a deslizamientos debido a la saturación del suelo, generada por la precipitación, mediante la obtención del índice de estabilidad (SI) y del índice de saturación del suelo (SSI) a traves del modelo SINMAP (Stability INdex MAPping), para emplearse como un elemento de apoyo en la planificación de asentamientos urbanos, así como, para la prevención o corrección de los deslizamientos a traves de medidas estructurales y no estructurales.
La cuenca del río Huehuetán se localiza en el sureste del estado de Chiapas y comprende una superficie de 319.27 km2. Esta cuenca forma parte de la Sierra Madre de Chiapas; presenta un relieve accidentado principalmente en la parte alta, sus elevaciones van de 19 a 2 690 msnm y el 83.15% de la superficie total presenta pendientes mayores al 10%. El suelo predominante es Litosol (36.63%), seguido de Andosol (28.71%); mientras que geológicamente está dominado por rocas ígneas (más del 85%) y sedimentarias. La delimitación de la cuenca fue realizada con el modelo SWAT (Soil and Water Assessment Tool) con base en el Modelo Digital de Elevaciones (MDE) de 10 m de resolución espacial y la red de drenaje obtenida del Instituto Nacional de Estadística y Geografía.
El inventario de deslizamientos se llevó a cabo para el periodo del año 2005 al 2021, inicialmente mediante recorridos de campo en dicha cuenca, apoyados con equipo GPS para la ubicación espacial de los polígonos de los deslizamientos; se utilizaron las imágenes de los satélites Landsat 7 y Sentinel 2A, como herramientas de apoyo para la ubicación y detección de deslizamientos mayores a 100 m2, los de menor área fueron registrados con base en los recorridos de campo y ubicados en Google Earth®.
El modelo SINMAP se ejecutó a partir del MDE, las propiedades mecánicas e hidrogeológicas de los suelos y el inventario de deslizamientos. Con ello, se obtuvo la clasificación de la estabilidad del terreno con base en la estimación de la distribución espacial del SI y del SSI en la cuenca del río Huehuetán. Determinando el 24.36% (77.76 km2) de la cuenca como área inestable y 75.64% (241.51 km2) como área estable, concentrándose los mayores valores de inestabilidad de laderas en la parte alta; debido a sus condiciones de relieve, tipo de suelo y estado de la cobertura vegetal. El desempeño del modelo SINMAP se evaluó comparando la distribución espacial del SI con el inventario de deslizamientos obtenido para la cuenca mediante el método de la curva ROC; mostrando una precisión de 85.60% que lo clasifica como excelente.
El modelo SINMAP permitió determinar el SI y el SSI de manera fácil y acertada, mismos que pueden emplearse para planeaciones urbanas y reducir los daños graves a raíz de los deslizamientos. Lo resultados obtenidos sugieren que el uso del modelo SINMAP como herramienta para el mapeo de áreas susceptibles a deslizamientos es una opción factible y que permitirá a los tomadores de decisiones realizar una planificación del crecimiento urbano mediante la identificación y zonificación de áreas vulnerables y aplicar medidas tanto estructurales y no estructurales para su control.
- English
Landslides are among the most common natural events that cause mass destruction worldwide. For this reason, studying the causes, behavior, and mitigation of landslides is essential to reduce their adverse impacts. These occur most frequently in tropical environments because of the amount and intensity of rainfall that, combined with steep relief, damages urban, livestock, agricultural, and industrial infrastructure, leading to changes in the environment and even loss of human life.
Several studies have investigated the origin and effect of morphodynamic processes associated with landslides. However, given their complexity, there is still uncertainty about the prediction of their incidence. Although landslides result from various interactions, where relief morphology and the evolution of slopes play a primary role, a single factor, such as precipitation or an earthquake, is considered the external triggering factor.
The Huehuetan River basin, located on the Chiapas coast, is highly susceptible to landslides caused by heavy rains. Therefore, this study aimed to identify areas prone to landslides due to soil saturation associated with precipitation. To this end, we calculated the Stability Index (SI) and the Soil Saturation Index (SSI) through the SINMAP (Stability INdex MAPping) model to be used as support elements in urban planning and for the prevention or amelioration of landslides through structural and non-structural measures.
The Huehuetan River basin is located in southeast Chiapas, covering an area of 319.27 km2, and is part of the Sierra Madre of Chiapas. It is characterized by a hilly relief, mainly in the upper portion, with elevations ranging from 19 to 2690 meters above sea level, and 83.15% of the total surface area has slopes greater than 10%. The predominant soil is Litosol (36.63%), followed by Andosol (28.71%), while its geology is dominated by igneous (more than 85%) and sedimentary rocks. The basin was delimited using the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model based on the Digital Elevation Model (MDE) with a 10 m spatial resolution and the drainage network from the Instituto Nacional de Estadística y Geografía (National Institute of Statistics and Geography).
We built a landslide inventory for the period 2005 to 2021. First, we performed field trips across the Huehuetan River basin, supported by GPS equipment for the spatial location of landslide polygons. Landsat 7 and Sentinel 2A satellite images were used as support tools for locating and detecting landslides larger than 100 m2; smaller landslides were recorded based on field trips and located on Google Earth®.
The SINMAP model was executed from the MDE, the mechanical and hydrogeological properties of the soils, and the landslide inventory. The terrain stability was classified by estimating the spatial distribution of SI and SSI across the Huehuetan River basin. We determined that 24.36% (77.76 km2) of the basin is an unstable area and 75.64% (241.51 km2) is stable. The highest slope instability values were observed in the highlands due to the relief conditions, soil type, and vegetation cover. The performance of the SINMAP model was evaluated by comparing the spatial distribution of the SI with the landslide inventory obtained for the basin using the ROC curve method; it yielded an 85.60% accuracy that grades it as excellent.
The SINMAP model allowed for determining the SI and SSI easily and accurately. Both indices can be used for urban planning and to reduce serious damage from landslides. The results of this study suggest that using the SINMAP model as a tool for mapping landslide susceptible areas is a feasible option. It will allow decision-makers to plan for urban growth by identifying and zoning vulnerable areas and applying structural and non-structural control measures.
