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causante de la erosión y del tiempo que sus efectos sobre la superficie terrestres tardan en manifestarse, se habla de erosión geológica o natural y de erosión acelerada. La primera es debida a la acción de agentes y procesos naturales que actúan a lo largo de millones de años; mientras que la erosión acelerada es el resultado de la acción antrópica y sus efectos se dejan sentir en un periodo de tiempo mucho menor. La erosión trae asociados problemas ambientales y efectos negativos tales como:
• Sedimentación de las corrientes de agua • Contaminación de lagos y embalses • Taponamientos de obras de drenaje • Deslizamientos y movimientos masivos de tierra • Socavación, y entallamiento de cauces • Disminución de la productividad de los suelos • Disminución de los recursos hidrobiológicos • Daños en vías, puentes, conducciones y canales • Destrucción por inundaciones • Disminución de capacidad de las obras hidroeléctricas
Al examinar esta lista, merecen mención los fenómenos de entallamiento de cauces y socavación lateral así como los movimientos en masa que se ligan con lo anterior. También el daño sobre la infraestructura vecina al río.
Para el efecto se ha hecho un levantamiento en detalle de las zonas críticas que se presentan a lo largo del canal de conducción y también de la banca del ferrocarril que transcurre por la ladera contraria del río. Esto además es necesario dado que los deslizamientos de un costado pueden desviar la corriente al lado contrario y por lo tanto la relación estrecha entre las dos laderas y el comportamiento del río, deben ser consideradas y también las acciones antrópicas, como son los efectos de las obras a lo largo del cauce.
Cabe señalar que se ha hecho un inventario de puntos críticos a lo largo del ferrocarril, del canal, y de las vías de Occidente y del Norte, señaladas como B las menos y como C las más críticas, en la zona del proyecto.
Habrá que considerar el efecto de la extracción de arena a lo largo del río Chinchiná y sus afluentes. Incluso la sobre explotación del río hasta alcanzar su lecho bentónico. De esto se deriva la descompensación paulatina, pues es evidente que la explotación aguas debajo de la zona del proyecto degenera en un efecto retrospectivo aguas arriba con características de erosión remontante. Igualmente la excesiva exploración aguas arriba de la zona del proyecto genera un déficit en finos para la carga del río, lo que causa un acorazamiento del lecho aguas abajo.
Las microcuencas actualmente tienen unos caudales superiores a los del régimen natural de las corrientes y esto trae como consecuencia el entallamiento de los cauces. Además, como respuesta a dicho fenómeno, se acentúan los deslizamientos laterales afectándose con mayor intensidad las vaguadas desprotegidas de vegetación.
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9. ESTUDIO DE LA VULNERABILIDAD
9.1 La susceptibilidad La susceptibilidad a los deslizamientos y flujos del corredor entre Manizales y Chinchiná se determinará a partir de la zonificación de la amenaza en términos de su susceptibilidad. Esta evaluación facilita comparar alternativas, diseñar obras de protección, adecuar diseños y establecer planes para manejo y mitigación de riesgos.
Sobre la mayor o menor susceptibilidad a los movimientos de masa, se puede agregar, que:
• Para aplicar los demás factores de susceptibilidad, deberá considerarse las magnitudes que hacen mayor o menor la intensidad de los fenómenos, en función de la mayor o menor probabilidad de ocurrencia de los eventos
• En relación con la pendiente, los deslizamientos y flujos de lodo son más probables cuando ésta supera la fricción de los materiales poco cohesivos. Se asume entonces que sobre 37º (75%), la situación de equilibrio para una ladera resulta ser crítica, mientras que por debajo de los 17º (30%), es favorable. Es conocido el hecho de que los desprendimientos demandan pendientes sobre 50º (120%), y que sobre los 15º (26%) la erosión hídrica ya es intensa
• En relación con la geología, para el caso de deslizamientos y desprendimientos, los depósitos saturados y los macizos saturados con bloques sueltos, llevan la peor parte; para los flujos de lodo y erosión hídrica, los primeros. Las rocas apenas alteradas o las sanas, geológicamente resultan más competentes y menos erosionables. La amplificación de los depósitos blandos hace que la intensidad de los sismos se incremente en un grado, o en grado y medio cuando están saturados.
La Susceptibilidad S será estimada en función de los factores de inestabilidad, mediante la siguiente expresión:
S= PxGxHxVxF
Donde:
• S, es la Susceptibilidad a las amenazas consideradas, y que se relacionan con los movimientos de masa.
• P, la Pendiente, que se valorará con cuatro rangos: de 0 a 15%, de 15% a 45%, de 45% a 75% y mayor que el 75%. La calificación máxima será de tres para las pendientes mayores al 75% y la mínima será de 1 para las pendientes menores al 15%.
• G, la Geología, factor que se extiende al incorporar como factor la amplificación, A. Los tres rangos se establecerán según se trate de suelos, regolitos y saprolitos, de rocas muy blandas, y de rocas al menos medianamente competentes.
• H, la Precipitación, valorada a partir de las isoyetas de octubre, donde se establecen tres rangos con marcas de intervalos en 260 y 280 mm.
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• V, la vegetación, se califica como tres si se trata de pastoreo, 2 si en el sector se aprecia abundancia de cultivos y otros arbustos y 1 cuando la zona está forestada o reforestada.
• F, La presencia de fallas geológicas, si el sector hace parte de un corredor de falla geológica se califica como 3, de lo contrario se califica con un 1.
Los pesos con los cuales se valorarán los 5 factores principales: Pendiente, Geología, Humedad, Vegetación y Fallas Geológicas se emplearán para estimar la Susceptibilidad a los movimientos en masa y otros fenómenos afines.
9.2 Presentación de las variables para el estudio de la Vulnerabilidad A continuación se presentan las 5 variables estudiadas en el tramo que corresponde a la carretera entre Manizales y Chinchiná para la determinación de la vulnerabilidad de las zonas y los problemas que afectan esta vía, estas variables (geología, pendientes, precipitaciones, fallas geológicas, y usos del suelo) se muestran en medio fotográfico aunque ya han sido elaboradas físicamente en planos a escala 1:10000 los cuales también se anexan a este estudio.
Fotos 46 y 47. Mapas con la zonificación, las isoyetas y los patrones de drenaje de la carretera Manizales - La Siria – Chinchiná
Fotos 48 y 49. Mapas con la geología y las fallas geológicas de las zonas determinadas en la carretera Manizales - La Siria – Chinchiná
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Fotos 50 y 51. Mapas con las pendientes de las zonas determinadas en la carretera
Manizales - La Siria – Chinchiná
Fotos 51 y 52. Mapas con los usos del suelo para las zonas determinadas en la carretera
Manizales - La Siria – Chinchiná
9.3 Parametrización de los factores A continuación se presenta una tabla de parametrización de los parámetros:
Factor Parametrización de rangos
Pendiente (P) PA=3: Más de 75% PM=2: 15% a 45% PB=1: Menos de 15%
Geología G
GA=3: Llenos, cenizas, aluviones sueltos, coluviones, F Casabianca, Depósitos de Escombros.
GM=2: Metasedimentos del Complejo Quebradagrande.
GB=1: F Manizales, aluviones cementados e Ígneas masivas (Lavas y Gabros, p.e.).
Precipitaciones (H) HA=3 Precipitación máxima: ≥280mm
HM: 260 a 270mm HB: < 260mm
Usos del suelo (V) VA=3: Pastoreo VM=2: Cultivos VB=1: Bosques
Fallas Geológicas (F) FA=3: Si hay - FB=2: No hay
Tabla 6. Parametrización de los factores en tres niveles o categorías de intensidad
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9.4 Rangos de valoración de la susceptibilidad
Una vez se tengan los valores de S, que son los resultados de cruzar las variables ya mencionadas, para cada alternativa del modelo, se aplicará la siguiente escala de valoración:
Nivel de la susceptibilidad S Rangos de valores de S para cada nivel
Muy Bajo S<4
Bajo S entre 4 y 7
Moderado S entre 8 y 15
Alto S entre 16 y 31
Muy alto S>32
Tabla 7. Valoración del nivel de susceptibilidad (S) para los modelos de los cinco escenarios de la susceptibilidad
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10. RESULTADOS DEL ESTUDIO A continuación se presentan los resultados de la descripción de las zonas inestables por medio de tres tablas resumen:
1. Tablas del diagnóstico geotécnico
2. Tablas de la vulnerabilidad de los problemas
3. Tablas de la vulnerabilidad de las zonas establecidas
10.1 Diagnóstico geotécnico El diagnóstico geotécnico permita realizar una clasificación más rigurosa de los problemas de estabilidad que afectan la vía. Este diagnóstico se conforma de la siguiente forma:
� Clasificación de los procesos: Consiste en la diferenciación geotécnica cada problema. La clasificación de los procesos de inestabilidad deben ser conocida antes de definir la naturaleza de los factores que intervienen en cada problema.
� La secuencia de eventos: permite identificar los factores de la inestabilidad. Hay tres
tipos de factores: los que se constituyen como causa real del fenómeno, los factores contribuyentes y los factores detonantes.
� La actividad: esta se califica como alta, media o baja dependiendo de la intensidad de
los procesos que afectan la vía así: Alta: si se generan daños severos en el corto plazo. Media: si se generan daños medianos en el corto plazo. Baja: si se generan daños pequeños o poco severos, en el corto plazo.
� Forma en que afecta a la carretera: el problema puede ser desde la carretera, hacia la
carretera, sobre la carretera o combinaciones de estos.
� Extensión del problema: corresponde al área que está directamente afectada
CLASIFICACIÓN GEOTÉCNICA (primera parte)
SECTOR NOMBRE
DEL SECTOR
CLASIFICACIÓN DE LOS
PROCESOS
CAUSAS REALES
FACTORES DETONANTES
FACTORES CONTRIBUYENTES ACTIVIDAD FORMA COMO SE RELACIONA CON LA VÍA
EXTENSIÓN (HA)
K49+150 Santa Sofía Reptamiento el talud inferior (estabilizado)
Material de lleno inestable y la geometría del talud
Infiltración de aguas
Lluvias y sobrecargas Baja Hundimiento leve del pavimento y agrietamiento de la capa de rodadura
1 HA
K47+800 Los Alcones
Desprendimiento de rocas y deslizamientos superficiales en la obra de estabilización
Diseño inapropiado de la obra de estabilización del talud, erodabilidad del talud, fuertes pendientes
La acción del agua en la temporada de invierno y los periodos alternados de lluvias y secamiento
La falta de cementación del conglomerado y el fisuramiento de la masa de suelo sufrido en cada temporada de sequía.
Media Taponamiento del carril de subida por la caída de escombros, suelo y rocas
1.1 HA
K47+100 La Uribe
Infiltración de aguas que generan altas presiones de poros, cruce de una falla geológica
El ambiente tectónico y topográfico del lugar
El agua de infiltración que ha sido intervenida y la de la vía que ya ha sido retirada.
El factor antrópico representado por el material de lleno, y también el intenso fracturamiento del terreno en los niveles superiores.
Alta
Movimiento a gran escala del talud inferior con daños generales al pavimento y a las obras de drenaje, como también a las edificaciones el sector
4 HA
K45+380 La Porteña (Cárcava del tablazo)
Proceso erosivo a gran escala superpuesto a una falla geológica
Tectónica-erosiva: Falla y Cárcava activas.
La acción hídrica por el uso inadecuado del suelo y mal manejo de las aguas.
§ EL elevado potencial gravitacional en virtud de la extensión y profundidad de las laderas, sobretodo para la ladera de la cárcava donde el desnivel es más pronunciado. § Los periodos de lluvias actuando sobre los materiales expuestos de la cárcava.
Alta
Desestabilización o pérdida de gran parte de la banca de la vía, hundimiento y grietas severas en el pavimento, grietas en las viviendas del sector y compromiso de las obras de contención y de drenaje
4 HA
K44+300 Takurumbí Entallamiento del cauce (estabilizado)
Entallamiento del cauce por entrega de aguas de la vía y aguas urbanas
Las aguas lluvias Los usos del suelo (anteriormente mal manejados).
Baja
Anteriormente se presentaba hundimiento generalizado del pavimento y desestabilización parcial de la banca de la vía
0.8 HA
K44+200 Caserío cerca de Takurumbí
Proceso erosivo en el talud inferior y entallamiento inicial de tres cauces
Aguas, actividad antrópica y usos inadecuados del suelo
Las aguas lluvias La pendiente del talud Media
Hundimiento del pavimento, deslizamientos en el talud inferior y flujos de lodos en las quebradas del sector erosión del talud inferior que puede comprometer la estabilidad de la banca de la vía
2 HA
K42+000 Java Entallamiento parcial del cauce (estabilizado)
Entallamiento del cauce, geometría del talud desfavorable, aguas.
Las aguas lluvias, la roca blanda.
La geometría del talud Baja Desestabilización de la banca de la vía, taponamiento de la vía, huecos
0.8 HA
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CLASIFICACIÓN GEOTÉCNICA (segunda parte)
SECTOR NOMBRE
DEL SECTOR
CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS CAUSAS REALES
FACTORES DETONANTES FACTORES CONTRIBUYENTES ACTIVIDAD
FORMA COMO SE RELACIONA CON LA VÍA
EXTENSIÓN (HA)
K41+400 Aguabonita Proceso erosivo (Erosión pluvial-fluvial)
Usos inadecuados del suelo (pastoreo en el talud superior).
El agua lluvia y de escorrentía
Las fuertes pendientes y la falla geológica de la quebrada de Aguabonita
Media Taponamiento de la vía, hundimiento y agrietamiento del pavimento, huecos
1.5 HA
K40+600 San Fermín Deslizamiento profundo (rotacional)
La calidad deficiente de la roca
La humedad del talud
La pendiente del talud Hundimiento del pavimento, estrechamiento de la banca de la vía
0.5 HA
K39+100 La Siria
Proceso erosivo con la influencia tectónica de la Falla de Romeral (estabilizado)
El proceso erosivo y la actividad de la Falla de Romeral
El Agua Los usos del suelo (anteriormente mal manejados).
Baja Anteriormente se produjo la desestabilización total de la banca de la vía
3 HA
K38+250 Caselata Reptamiento generalizado por infiltración de aguas
El manejo inadecuado de las aguas infiltradas, aguas servidas y aguas de escorrentía
El agua lluvia Los usos inadecuados del suelo y el mal funcionamiento del drenaje de la vía
Media Hundimiento de la vía, huecos en el pavimento
1 HA
K37+250 Cantera de la Violeta
Desestabilización de la banca de la vía por una explotación inadecuada de materiales de la cantera (estabilizado)
La acción antrópica a partir de una explotación técnicamente inconveniente por un tiempo prolongado
El agua y los estériles
La técnica inadecuada de explotación de materiales
Baja Deslizamientos en el talud superior y desestabilización de la banca de la vía
1 HA
Desprendimiento y caída de rocas (GABROS)
La pérdida de cohesión de los conglomerados de la fm Manizales y las lluvias
K33+400, K32+800
Caída de rocas después de la Violeta
Desprendimiento y caída de rocas (CONGLOMERADOS)
La geología del sitio y la fuerte pendiente del talud
El fracturamiento de los gabros y las lluvias
Los usos del suelo y el mal manejo de las aguas desde la corona del talud
Media
Perdidas humanas, taponamiento de la vía y deslizamientos pequeños con gran cantidad de detritos y conglomerados
2 HA
K32+000, K31+000, K30+400
Socavación del río Chinchiná
Socavación lateral (parcialmente estabilizada)
Orientación inadecuada de la corriente del río Chinchiná
El aumento del caudal del río Chinchiná en periodos de invierno
La vulnerabilidad del talud por la calidad del material erosionado
Baja
Desestabilización de la banca de la vía, deslizamientos en el talud inferior, afectación del estribo izquierdo del puente sobre el río Chinchiná
1.5 HA
Tabla 8. Diagnóstico geotécnico de los problemas que afectan la vía
10.2 Resultados del estudio de vulnerabilidad A continuación se presentan los resultados de la evaluación de las zonas y los problemas seleccionadas para el estudio de la vulnerabilidad, el procedimiento de cálculo de la vulnerabilidad ya ha sido explicado en anteriormente, pero es importante aclarar que para la valoración de los 5 factores (geología, precipitaciones, pendientes, usos del suelo y fallas geológicas) se trabajo con información secundaria de las siguientes fuentes:
� Geología: los planos geológicos están basados en el estudio del Sistema de Fallas de Romeral elaborado por Naranjo en el año 2005.
� Pendientes: los planos de pendientes se elaboraron con ayuda de los planos a
escala 1:10000 suministrados por el SIG.
� Precipitaciones: las precipitaciones corresponden a las isoyetas del mes de octubre, las cuales corresponden al mes de máxima precipitación. Estas fueron suministradas por el Ing. Fernando Pareja.
� Usos del suelo: la elaboración de los planos de usos del suelo se llevo a cabo con
ayuda de fotografías aéreas a escala 1:12000 de la zona estudiada, dichas fotografías han sido facilitadas por el laboratorio de fotogrametría de la Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales.
10.2.1 Susceptibilidad de los problemas VARIABLES ESTUDIADAS EN CADA PROBLEMA PARA EL CÁLCU LO DE LA SUSCEPTIBILIDAD
SECTOR NOMBRE
DEL SECTOR
EXTENSIÓN DE LA INESTABILIDAD
(Ha)
GEOLOGÍA DOMINANTE (G)
PRECIPITACIÓN MÁXIMA (H)
PENDIENTE MEDIA (P)
USOS DEL SUELO (V)
FALLAS GEOLÓGICAS (F)
K49+150 Santa Sofía 1 Formación Manizales
260-270 45% Pastoreo NO HAY
K47+800 Los
Alcones 1.1
Formación Manizales
260-270 80% Obra de
estabilización deteriorada
NO HAY
K47+100 La Uribe 4 Complejo
Quebradagrande (volcánico)
260-270 75% Pastoreo
Intersección entre la Falla Villamaría y el Sistema de Fallas de
Romeral, con dirección Norte-Sur
K45+380
La Porteña (Cárcava
del tablazo)
4 Complejo
Quebradagrande (metasedimentario)
260-270 80% Cultivos y pastoreo
Falla geológica que pertenece al Sistema de Fallas de Romeral con dirección Norte -
Sur
K44+300 Takurumbí 0.8 Complejo
Quebradagrande (metasedimentario)
260-270 70% Cultivos y Bosque
protector NO HAY
K44+200 Caserío cerca de
Takurumbí 2
Complejo Quebradagrande
(metasedimentario) 260-270 70%
Cultivos y pastoreo
NO HAY
K42+000 Java 0.8 Complejo
Quebradagrande (metasedimentario)
260-270 60% Cultivos NO HAY
K41+400 Aguabonita 1.5 Complejo
Quebradagrande (metasedimentario)
260-270 65% Pastoreo
Falla geológica que coincide con el cauce
de la quebrada de aguabonita, la falla
hace parte del Sistema de Fallas de Romeral
K40+600 San Fermín 0.5
Complejo Quebradagrande
(metasedimentario) con afloramiento de esquistos grafitosos
260-270 70% Bosque
protector NO HAY
K39+100 La Siria 3 Complejo
Quebradagrande metasedimentario
270-280 60% Cultivos y Bosque
protector
Falla geológica con dirección Norte - Sur,
la cual es parte fundamental de la Falla de Romeral
K38+250 Caselata 1 Complejo
Quebradagrande (volcánico)
270-280 45% Cultivos NO HAY
K37+250 Cantera de la Violeta
1 Complejo
Quebradagrande (volcánico)
270-280 77% Bosque
protector NO HAY
Gabros de Chinchiná
270-280 70% Cultivos y Bosque
protector NO HAY
K33+400, K32+800
Caída de rocas
después de la Violeta
2 Fm Manizales sobre
los gabros de Chinchiná
280-290 70% Cultivos NO HAY
K32+000, K31+000, K30+400
Socavación del río
Chinchiná 1.5
Fm Manizales sobre las Anfibolitas de
Chinchiná 280-290 60%
Cultivos y bosque
protector
En el sitio conocido como CENICAFÉ, una falla geológica
con dirección Norte - Sur provoca un giro
en el rumbo del río de 90° hacia el Norte
Tabla 9. Variables estudiadas en cada problema para el cálculo de la susceptibilidad
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CÁLCULO DE LA SUSCEPTIBILIDAD DE LOS PROBLEMAS
SECTOR NOMBRE DEL SECTOR
VALORACIÓN GEOLÓGICA (G)
VALORACIÓN DE LAS
PRECIPITACIONES (H)
VALORACIÓN DE LA
PENDIENTE (P)
VALORACIÓN DE LOS USOS
DEL SUELO(V)
VALORACIÓN DE LAS FALLAS GEOLÓGICAS
(F)
SUSCEPTIBILIDAD (S=HxGxPxVxF)
K49+150 Santa Sofía 1 1 2 3 1 6 K47+800 Los Alcones 1 1 3 3 1 9 K47+100 La Uribe 2 1 2.9 3 3 52.2
K45+380 La Porteña (Cárcava del tablazo)
2.5 1 3 2.5 3 56.25
K44+300 Takurumbí 2 1 2.9 1 1 5.8
K44+200 Caserío cerca de Takurumbí
2 1 2.9 2.5 1 14.5
K42+000 Java 2 1 2.5 1.5 1 7.5 K41+400 Aguabonita 2 1 2.7 3 3 48.6 K40+600 San Fermín 2.5 1 2.9 1.5 1 10.87 K39+100 La Siria 2 2 2.5 1 3 30 K38+250 Caselata 2 2 2.5 2 1 20
K37+250 Cantera de la Violeta
2 2 3 1 1 12
1 2 2.9 1 1 5.8 K33+400, K32+800
Caída de rocas después de la Violeta 1 3 2.9 2 1 17.4
K32+000, K31+000, K30+400
Socavación del río Chinchiná
1 3 2.6 1 3 23.4
Tabla 10. Cálculo de la susceptibilidad para cada problema
10.2.2 Susceptibilidad de las zonas seleccionadas A continuación se presentan los resultados de la evaluación de las zonas seleccionadas para el estudio de la vulnerabilidad, el procedimiento de cálculo de la susceptibilidad ya ha sido explicado anteriormente, pero es importante aclarar que para la valoración de los 5 factores (geología, precipitaciones, pendientes, usos del suelo y fallas geológicas) se trabajo con información secundaria de las siguientes fuentes:
� Geología: los planos geológicos están basados en el estudio del Sistema de Fallas de Romeral elaborado por Naranjo en el año 2005.
� Fallas geológicas: se determinaron con ayuda del estudio del Sistema de Fallas de
Romeral elaborado por Naranjo en el año 2005.
� Pendientes: los planos de pendientes se elaboraron con ayuda de los planos a escala 1:10000 suministrados por el SIG.
� Precipitaciones: las precipitaciones corresponden a las isoyetas del mes de
octubre, las cuales corresponden al mes de máxima precipitación. Estas fueron suministradas por el Ing. Fernando Pareja.
� Usos del suelo: la elaboración de los planos de usos del suelo se llevo a cabo con
ayuda de fotografías aéreas a escala 1:12000 de la zona estudiada, dichas fotografías han sido facilitadas por el laboratorio de fotogrametría de la Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales.