Desarrollo y evaluación de técnicas para el estudio de la peligrosidad de dolinas
- Autores: Jorge Pedro Galve Arnedo
- Directores de la Tesis: Francisco Gutiérrez Santolalla (dir. tes.), Juan Remondo Tejerina (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Zaragoza ( España ) en 2009
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Joan Manuel Vilaplana Fernández (presid.), Santiago Beguería Portugués (secret.), Andrés Díez Herrero (voc.), Rosa Ana Menéndez Duarte (voc.), Gloria Desir Valén (voc.)
- Materias:
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- Resumen
Las dolinas debidas a la disolución de evaporitas causan daños importantes en numerosas regiones del Mundo, incluyendo pérdidas humanas. A pesar del significativo impacto socio-económico del fenómeno, las metodologías para la predicción de dolinas están menos desarrolladas que las aplicadas a otros riesgos geomorfológicos como los deslizamientos. Por tanto, es conveniente desarrollar procedimientos para elaborar y evaluar mapas de susceptibilidad y peligrosidad de dolinas.
El objetivo de este trabajo es mejorar el conocimiento de los procesos y los factores involucrados en la formación de dolinas como base para desarrollar y comparar nuevas propuestas con las que predecir su ocurrencia y comportamiento futuro. Los modelos de susceptibilidad y peligrosidad de dolinas con una capacidad de predicción razonable podrían ayudar a mitigar el riesgo de subsidencia de forma efectiva y rentable.
La metodología aplicada incluye las siguientes tareas: recopilación de datos acerca de las dolinas, factores causales potenciales y los daños generados por la subsidencia; construcción de una base de datos geoespacial; utilización de técnicas de análisis espacial y temporal para elaborar y evaluar modelos de susceptibilidad y peligrosidad; aplicación de la técnica del trenching para estudiar la cinemática de la subsidencia en dolinas específicas.
La investigación se ha llevado a cabo en tres áreas de estudio, dos localizadas aguas abajo de Zaragoza y la otra aguas arriba de dicha ciudad. Estas áreas difieren en la litoestratigrafía del sustrato, el espesor y propiedades mecánicas de la cobertera aluvial, el uso de suelo y la tipología, magnitud y frecuencia de las dolinas que en ellas se desarrollan.
Se han identificado y cartografiado tres tipos genéticos de dolinas: pequeñas dolinas de colapso de cobertera, grandes dolinas de colapso y grandes depresiones de subsidencia. Estos tipos de dolinas son el resultado de diferentes procesos de subsidencia y presentan unas características y una distribución espacial distintivas lo que revela la conveniencia de analizarlas por separado. Las dolinas localizadas aguas arriba de Zaragoza estan principalmente relacionadas con la karstificación intraestratal de sales (halita y glauberita) y su distribución espacial y geometría indica que están controladas por la familia de diaclasas mas penetrativa de dirección ONO-ESE que afecta a los materiales del sustrato. La distribución espacial y temporal de las dolinas localizadas aguas abajo de Zaragoza está condicionada en gran parte por el aporte artificial de agua al terreno, fundamentalmente mediante las actividades de regadío a manta. Las dolinas de colapso de cobertera de esta área, localmente con una probabilidad de ocurrencia mayor a 140 dolinas/km2/año, causan daños cuantiosos en infraestructuras lineales, edificios y en la agricultura. Estimamos que el coste de los daños directos debidos a la actividad de las dolinas en las tres áreas de estudio supera el medio millón de Euros al año. La técnica del trenching combinada con métodos geocronológicos (C14 y OSL) ha sido aplicada en una dolina activa para obtener información sobre la cinemática del proceso de subsidencia. El estudio ha obtenido datos objetivos de gran utilidad sobre la dolina, tales como: la localización de los límites de la estructura de hundimiento, los mecanismos de la subsidencia, tasas de subsidencia acumulada en planos de rotura específicos y el régimen episódico en algunos planos de falla. Esta información podría ser utilizada para pronosticar el comportamiento futuro de la dolina y su peligrosidad asociada.
Se han desarrollado y validado múltiples metodologías para evaluar la susceptibilidad a las dolinas en las zonas de estudio del karst evaporítico del valle del Ebro aguas arriba y aguas abajo de Zaragoza. Se han analizado las relaciones estadísticas entre las dolinas inventariadas y la información obtenida sobre factores potencialmente condicionantes para elaborar modelos de susceptibilidad (probabilidad espacial) y peligrosidad (probabilidad espacio-temporal). Estos modelos se han generado mediante métodos probabilísticos basados en las Funciones de Favorabilidad. La evaluación independiente de estos modelos, basada fundamentalmente en curvas de predicción, se ha llevado a cabo siguiendo varias estrategias (aleatoria, exclusión secuencial y temporal). Esta evaluación nos ha permitido seleccionar las variables más significativas para cada tipo de dolina y evaluar cuantitativamente la calidad de los modelos (capacidad de predicción). La evaluación independiente también ha ofrecido información sobre la contribución relativa de cada variable y el efecto de la precisión de las variables en la capacidad de predicción de los modelos.
Por otro lado, los metodos probabilísticos utilizados para generar los modelos de susceptibilidad de dolinas han sido comparados con otras técnicas (distancia al vecino más cercano, densidad de dolinas y un procedimiento heurístico de ponderación de factores) para cada tipo de dolina y área de estudio. La evaluación cuantitativa e independiente de la capacidad de predicción de los modelos revela que: (1) los modelos de susceptibilidad más fiables son aquellos derivados de la distancia al vecino mas cercano o la densidad de dolinas. Estos modelos de susceptibilidad tienen la ventaja de poder ser generados de una forma rápida y sencilla a partir de mapas geomorfológicos detallados. (2) La fiabilidad de los modelos basados en la distancia al vecino más cercano y la densidad de dolinas está condicionada por el grado de agrupamiento de las dolinas. Por consiguiente, las zonas kársticas donde las dolinas presentan un mayor grado de agrupamiento son, a priori, más favorables para la predicción de nuevas ocurrencias. (3) Las capacidades de predicción de los mejores modelos obtenidos en esta investigación son significativamente mayores (desde un 12,5% a un 82.5%) que la zonación de susceptibilidad a las dolinas incluida en el Plan General de Ordenación Urbana de Zaragoza. Aunque los métodos probabilísticos han ofrecido peores resultados que los métodos basados en la proximidad y densidad de las dolinas, los primeros ayudan a identificar los factores más significativos, a seleccionar las estrategias de mitigación más efectivas y pueden ser aplicados en la modelización de la susceptibilidad en diferentes escenarios futuros. Independientemente del método aplicado es esencial que el inventario de dolinas sea lo mas completo y representativo posible para obtener resultados fiables.
El mejor modelo de susceptibilidad de dolinas de colapso de cobertera ha sido transformado en un mapa de peligrosidad considerando la frecuencia de las nuevas dolinas aparecidas en el año siguiente en cada una de las clases de susceptibilidad así como el tamaño medio de éstas. Este modelo de peligrosidad podría servir de base para la elaboración de un mapa de riesgo.
Concluyendo, los métodos y técnicas desarrollados en esta Tesis contribuyen a aumentar nuestra capacidad para evaluar la susceptibilidad y peligrosidad de dolinas y ofrecen una base con la que generar modelos de riesgo en un futuro cercano.
