Metodologías para la evaluación de peligrosidad a los deslizamientos inducidos por terremotos

Resumen

La presente tesis tiene como principal objetivo realizar un aporte metodológico para la modelización estocástica en la evaluación de la susceptibilidad y peligrosidad de deslizamientos de laderas inducidos por sismos. Dada la imposibilidad de predecir estos fenómenos con un margen suficientemente pequeño de tiempo como para tomar acciones a corto plazo, la línea de evaluación de la peligrosidad y la adopción de políticas preventivas es, actualmente, la medida más eficaz de mitigación del riesgo asociado. Los deslizamientos de laderas pueden ser inducidos por diversas causas, que actúan como factor detonante. Las más frecuentes son las fuertes lluvias y los terremotos, que en principio pueden considerarse independientes, aunque se ha evidenciado que muchos terremotos han disparado mayor número de deslizamientos en zonas previamente afectadas por fuertes lluvias. Por ello, aunque esta tesis se centra en la evaluación de la peligrosidad asociada al terremoto, su relación con las precipitaciones será tenida en cuenta. Como en la mayoría de los riesgos naturales, el estudio del peligro de deslizamientos de laderas requiere disponer de un modelo matemático que permita la evaluación y análisis de la probabilidad de ocurrencia del fenómeno en una determinada región y durante un tiempo dado. La comunidad científica en los últimos años se ha esforzado por encontrar el modelo que mejor se adapte a la realidad; una tarea que resulta difícil y complicada, debido principalmente a que los deslizamientos son fenómenos complejos que involucran gran cantidad de parámetros interaccionando entre sí, como son la morfología del terreno, geología, nivel de precipitaciones, sismicidad y tectónica de la región, entre otros. El objetivo central de esta tesis consiste en investigar y desarrollar la modelización matemática del peligro de los deslizamientos de laderas a escala regional. Para abordar el fenómeno, no solo es importante la definición de un modelo conceptual, sino también su implementación computacional. Las aplicaciones con los métodos estocásticos han ido creciendo en estos últimos años debido principalmente a la capacidad de los ordenadores y al uso generalizado de herramientas geoespaciales, como los Sistemas de Información Geográfica (SIG). Actualmente, la aplicación de técnicas estadísticas junto con el uso de los SIG, proporcionan importantes herramientas para la consulta de la información, análisis geoespaciales, así como, la representación y la visualización de los datos geográficos, facilitando la elaboración de mapas de amenaza y peligro y la consiguiente, toma de decisiones en multitud de campos, particularmente en materia de riesgos naturales. Esta tesis aprovecha estas técnicas y herramientas para realizar algunas aportaciones en esta línea de trabajo. Para la consecución del objetivo propuesto se ha comenzando realizando una completa descripción del estado del arte, analizando y clasificando los diferentes métodos empleados en la literatura científica: geomorfológicos, heurísticos, físicos, estocásticos, y métodos alternativos como las redes neuronales artificiales. Se han estudiado además diferentes métodos estadísticos habitualmente empleados en otras materias y se ha valorado la posibilidad de aplicarlos para modelizar el fenómeno del deslizamiento. La conclusión de los métodos que resultan más idóneos para el fin propuesto es una de las principales contribuciones de esta tesis. Los deslizamientos, al igual que otros fenómenos naturales, se caracterizan por presentar comportamientos que en ocasiones son caóticos, por lo que resulta conveniente el uso de modelos no lineales para la evaluación del peligro asociado. Por ello se ha puesto especial énfasis en la investigación sobre la resolución de técnicas estocásticas, entre las que han resultado, como más idóneas y fiables para la evaluación del peligro de deslizamientos de áreas extensas, las técnicas de regresión logística y las redes neuronales. Dichas técnicas han sido aplicadas para el escenario del terremoto del 13 de enero de 2001 en El Salvador, del que se dispone de un importante volumen de información, que se ha aprovechado para el contraste de modelos. En una primera fase, se ha realizado una aplicación empleando los métodos de regresión logística y redes neuronales para evaluar la susceptibilidad y el peligro de deslizamientos asociados al escenario citado. La comparación de los resultados de nuestra predicción con las observaciones arroja un ajuste del 89.4% entre el modelo real y el predicho cuando se utiliza el método de regresión logística y un 95.1% al usar el método de redes neuronales artificiales. Por último, el modelo calibrado se ha empleado para evaluar el peligro de deslizamientos asociados a movimientos potenciales por sismos futuros, con un 10 % de probabilidad de excedencia en 50 años, correspondientes a movimientos con periodo de retorno de 475 años. Se ha elegido esta probabilidad por ser la que habitualmente regula el diseño sismorresistente de estructuras convencionales en la mayor parte de las normativas. Como resultado final se obtienen mapas de peligrosidad de deslizamientos inducidos por sismos, basados en los modelos de regresión logística y redes neuronales, que pueden servir para identificar las zonas con mayor peligro y pueden ser de utilidad en planificación urbanística y territorial.