Evaluación de la susceptibilidad/peligrosidad a la ocurrencia de procesos de remoción en masa de origen climático a partir del análisis de cuencas de los ríos principales de la provincia de San Juan

Abstract

En el presente trabajo se obtuvo el primer mapa regional de susceptibilidad a la ocurrencia de procesos de remoción en masa tipo flujos en las cuencas principales de la provincia de San Juan, Argentina. La aplicación de los Sistemas de Información Geográficas (SIG), permitió la obtención automática de los parámetros y variables relacionados con la ocurrencia de procesos de remoción en masa del tipo flujos, proporcionando facilidad en los cálculos y análisis de la morfometría de cuencas y evaluación de la susceptibilidad. Debido al carácter regional del estudio, las cuencas principales del río San Juan, río Jáchal, río Bermejo y Pampa de las Salinas, fueron divididas en subcuencas. Resultaron así doce subcuencas cuyo tamaño indica cuencas de tamaños grandes a muy grandes, con superficies que alcanzan y superan los 5.000 km2, a excepción de la subcuenca S4 del río San Juan, ubicada en el centro de la provincia y que drena hacia la pampa de Gualilán, que presenta un tamaño intermedio a grande con un área de 1.458 km2. Las mismas fueron analizadas y procesadas por separado con el fin de evaluar su comportamiento individual, para luego integrar el análisis. El estudio morfométrico se realizó a través del cálculo de parámetros básicos y derivados, y permitió estimar el comportamiento hidrográfico de las cuencas, cuando la información de estaciones meteorológicas es escasa o nula. En la provincia de San Juan, son frecuentes los procesos de remoción en masa tipo flujos detonados por lluvias torrenciales en épocas estivales, que afectan rutas e infraestructuras comprometiendo directa e indirectamente las actividades humanas, quedando evidenciado por el inventario confeccionado en esta tesis de 20.723 puntos relacionados a depósitos de flujos aluvionales distribuíos en toda la provincia y reportes de eventos de diarios locales. Es muy escasa la información histórica sobre la ocurrencia de los PRM en la región de estudio, sólo se cuenta con algunas crónicas periodísticas sobre la ocurrencia de flujos que han afectado principalmente a localidades y/o rutas, lo que arrojó un alto grado de incertidumbre para los cálculos de probabilidad y peligrosidad. Para la estimación de la susceptibilidad, se aplicaron los métodos de relación de frecuencias (FR), de peso (Wi) y regresión logística bivariado (RL). Este último permitió evaluar como inciden cada una de las variables condicionantes del terreno (elevación, pendiente, orientación, curvatura, convergencia, TPI, TRI, TWI, Factor LS, SPI y litología) sobre los eventos de flujos a partir de la lectura de estimadores estadísticos. La validación de los mapas de susceptibilidad a partir de métodos empíricos de precisión y Test-ROC utilizados se consideran representativos. Este último, permitió confirmar y elegir estadísticamente y mediante una gráfica el modelo más significativo. El AUC de los métodos de Wi y RL, indicaron un buen rendimiento, siendo estos los que mejor ajustan y discriminan, para los modelos/mapas de susceptibilidad. El mapa de susceptibilidad obtenido, está mejor representado y validado en áreas montañosas, serranías y valles intermontanos. Sin embargo, en zonas mayormente coincidentes con planicies aluviales, llanuras de inundación y sectores medios a distales de bajadas pedemontanas principalmente, tanto el inventario como los registros no concuerdan con zonas de clases alta o muy alta susceptibilidad, coincidiendo con zonas de susceptibilidad media. La notable disminución en cuanto a la susceptibilidad observada hacia el este de la provincia y en áreas bajas correspondientes a las extensas depresiones como ser Depresión de Iglesia y Calingasta, Depresión de la travesía y Depresión del Gran Bajo Oriental, puede deberse a la variación de la densidad de depósitos de flujos y/o al tipo de metodología aplicada en el inventariado de los procesos, la cual está conformada por puntos ubicados en los centros de los depósitos de los mismos. El mapa de susceptibilidad generado, puede considerarse como una primera línea de base, con el objetivo de diseñar un ordenamiento territorial en la provincia de San Juan. Se considera que el mismo tiene mayor representatividad en áreas montañosas y de serranías, valles intermontanos y precordilleranos que en áreas bajas, donde se recomienda tomar como base al inventario realizado y los eventos registrados por diarios locales. Por lo tanto, se aconseja un estudio más detallado a mayor escala, enfatizando las zonas de susceptibilidad media donde existe una alta densidad de depósitos de flujos.

Abstract In this thesis, the first regional susceptibility map for the occurrence of flash floods landslides in the basins of San Juan, Argentina, is presented. Geographic Information Systems (GIS) usage allowed landslides type flash floods parameters and variables to be collected in an automatic manner, thus simplifying basin morphometry calculations and analysis, and susceptibility assessment. Due to the regional nature of this study, the main San Juan, Jáchal, Bermejo and Pampa de las Salinas rivers basins, are divided into twelve sub-basins. These sub-basins exhibit areas greater than 5000 km2, excepting the San Juan river S4 sub-basin which presents an area of 1,458 km2, it located in the center of the province and drains towards the Gualilán pampa. All sub-basins were analyzed and their parameters processed separately in order to evaluate their individual behavior. However, the final results are presented as a whole. The morphometric assessment was carried out by using basic and derived parameters, and it allows estimating the basins hydrographic behavior when there is scarce to non-existent information provided by weather stations. In San Juan province, the landslide processes such as flash floods are frequently triggered by torrential summer rains, which have a significant direct or indirect impact on routes, infrastructure, and human activities. This is recorded on both the province flash floods-deposits inventory, which contains 20.723 points distributed throughout the province, and event reports from local newspapers. There is very little historical information on the landslides occurrence in the study region, and consists mainly of a few journalistic chronicles describing the occurrence of flash floods and their effects on localities and/or routes. In this context, there is a high degree of uncertainty to calculate probability and hazard. In order to estimate susceptibility, the frequency ratio (FR), weight (Wi) and bivariate logistic regression (LR) methods were applied. The last one, allowed to evaluate, on the basis of statistical estimators, how much each of the determining terrain variables (elevation, slope, orientation, curvature, convergence, TPI, TRI, TWI, LS Factor, SPI and lithology) impact on flash floods events. The susceptibility maps validation from empirical precision methods and Test-ROC used are considered representative. The last one allowed confirming and choosing the most significant model statistically and graphically. For the Wi and LR methods, the AUC indicated a good performance, these being the ones that best fit and discriminate, for susceptibility models/maps. The obtained susceptibility map is best represented and validated in mountain areas, mountain ranges and intermountain valleys. However, in alluvial plains, flood plains and middle to distal sectors of foothill descents, the inventory and the records are not in agreement, showing high or very high susceptibility class areas over medium susceptibility zones. The noticeable susceptibility decrease is observed eastwards of the province and in low areas corresponding to broad depressions, such as Iglesia, Travesía, Gran Bajo Oriental, and Calingasta depressions. This decrease may be to the result of the density of flash floods deposits variation and/or the methodology applied in the inventory process, which is made up of points located in the centers of the deposits thereof. The resulting susceptibility map could be considered as a first baseline. This provides a territorial ordering design for San Juan province. It shows better representativeness in mountain areas, intermontane valleys and foothills, than in low-lying areas, where it is recommended to take the inventory and the events recorded by local newspapers as a baseline. Therefore, a further detailed study, focusing the medium susceptibility zones, where there is a high density of flash floods deposits, is advised.