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Evaluaci6n de la probabilidad de ocurrencia de deslizamientos disparados por sismo

DISTRIBUCION FORMATO PDF I

Elabor6: Revls6: :-=""'=='--��������-"--..�

Coordinador de Monitoreo Geol6gico

Manu I Diaz erente d Geolo ia

DOCUMENTO CONTROLADO

Autonzo:

... CODIGO: IAM·MFN·P0·22

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iNDICE

I. OBJETIVO , 3

II. CAMPO DE APLICACION 3

Ill. DEFINICIONES , 3

IV. MATERIALES Y EQUIPO 4

V. DESCRIPC16N 4

1. Metodologia de evaluaci6n probabilista 4

2. Metodologfa de evaluaci6n heurfstica 5

VI. PROCEDIMIENTO 5

1. Criterios para la evaluaci6n de probabilidad y amenaza de deslizamientos inducidos por

sismo 5

2. Procedimiento para la generaci6n de mapa probabilista de deslizamientos disparados por

sismos 6

3. Procedimiento para la generaci6n de mapa heuristico de deslizamientos disparados por

sismos 9

4. Difusi6n de la informaci6n 11

VII. REGISTROS 12

VIII. HOJA DE CONTROL DE MODIFICACIONES 12

DOCUMENTO CONTROLADO

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I. OBJETIVO

Realizar la evaluaci6n de amenaza por deslizamientos disparados por sismo mediante aplicaciones informatlcas (scripts) para la difusi6n de la informaci6n.

II. CAMPO DE APLICACION

Este procedirniento es aplicable por el area de monitoreo geol6gico del MARN, en el momenta que ocurre un evento sismico que genere intensidades instrumentales mayores o iguales a V para el fallamiento local del territorio o mayores o iguales de VI para eventos regionales. lnicia con la elaboraci6n del mapa probabilista de deslizamientos y finaliza con la difusi6n de la informaci6n.

Ill. DEFINICIONES

Aceleraciones pico del terreno (PGA): Parametro que indica el nivel de movimiento fuerte del terreno registrado durante un sismo. Es una medida del cabio de la velocidad del terreno en funci6n del tiernpo.

CAFFGS: Sistema de Guia de lnundaciones Repentinas para Centroamerlca (Central America Flash Flood Guidance System)

DEM: Digital Elevation Model (Modelo de elevaci6n digital del terreno).

Oeslizamiento: Es el movimiento, hacia abajo de una ladera, de una masa de suelo o roca el cual ocurre principalmente sabre una superficie de ruptura o falla (debilidad del terreno).

Fricci6n interna de un suelo, es el angulo cuya tangente es la relaci6n entre la fuerza que resiste el deslizamiento, a lo largo de un piano. y la fuerza normal aplicada a dicho piano. Los valores de angulo de fricci6n interna pueden varia de 0° (para arcillas plasticas, cuya consistencia este pr6xima a su limite liquido), hasta 45° o mas (para gravas y arenas secas, compactas y de particulas angulares.

indice Topografico Compuesto (CTI) - (Compound Topographic Index, por sus siglas en ingles), es un indice de humedad estatlco, funci6n de la pendiente del terreno y el area ortogonal aguas arriba que se encuentra contribuyendo a la direcci6n del flujo, diseiiado para catenas de ladera.

LIDAR: Light Detection and Ranging. Tecnica de teledetecci6n que se utiliza para el analisis de la superficie del terreno.

Scripts: Aplicaciones intormaticas o programas escritos en un lenguaje de programaci6n especifico.

DOCUMENTO CONTROLADO

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TIPO DE DOCUMENTO: PROCEDIMIENTO OPERATIVO REVISION: 0

Sismo: Es un fen6meno de sacudida brusca de la corteza terrestre producida por la liberaci6n de energia acumulada en forma de ondas sfsmicas, como producto de la interacci6n de placas tect6nicas, ruptura de fallas geol6gicas o actividad volcanica. SNPC: Sistema Nacional de Protecci6n Civil.

IV. MATERIALES Y EQUIPO

• Una computadora con sistema operativo Windows, con acceso a internet. • Software ArcGIS. • Aplicaciones escritas en Python (Scripts) para la elaboraci6n de ma pas de amenaza a

deslizamientos.

V. DESCRIPCION Las herramientas del proceso de evaluaci6n de la probabilidad de ocurrencia de deslizamientos disparados por sismos, se encuentran operativas en la computadora de monitoreo Geol6gico, ubicada en el Centro de Monitoreo de Amenazas Naturales del Observatorio Ambiental del MARN. La evaluaci6n puede ser realizada bajo una metodologia probabilista y una heurfstica. 1. Metodologia de evaluaci6n probabilista

Para esta evaluaci6n se ha desarrollado una aplicaci6n lnfcrmatlca (script) en c6digo Python, para generar mapas de probabilidad de ocurrencia de deslizamientos por sismos. La metodologia empleada para la elaboraci6n del mapa es de tipo probabilfstica, en donde los parametros que utiliza el calculo es la pendiente del terreno, angulo de fricci6n del suelo, el indice topoqrafico del terreno (CTI) y las aceleraciones pico del suelo, de acuerdo a la metodologla propuesta por Nowicki (2014). El flujograma de la Figura 1 muestra este proceso:

I Mu-Jwluw tJ.,. V•ri•bf.- rMci::ioiooi-

OQf)tio,\dhi11\t<itt Llu1ib•d0Jl!ij�vloo

i Modolo Loglt y P,obit ! � V:!!li::ible eese tom� valor= ao ! (0)0("1)

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(Compound "ThpDgrnph!c lnQe>e CTI) CTI= Ln (AF tan«)

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Modelo Glc::ib.:il do r>1 c:dJ,:.al,.h\ 4'.tr'I. T,�·o,� He;:iil de oe�11:.;:im1ento� Jnducido:. po,

Sl::cn,ol;. Aru,� NowlcJd,

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Mo_dttlo do do-=:liz.:.mionto� J' ,nd1.1c1dois por- e1c;mo -1 --------· r· Pradlcolonoo rooutt.ontoo I ----- L ,,_ ..

• Compt'llr&Cl6n de lo oreenene · 1----

DOCUMENTO CONTROLADO

... CODIGO; IAM-MFN-P0-22

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(DEM), se derivaron la pendiente del terreno (slope), direcci6n de flujo (Flow Direction). acumulaci6n de flujo (Flow Accumulation), para la obtenci6n del CTI.

Los valores te6ricos de anqulo de fricci6n se toman partir de un mapa previamente clasificado por c6digo geol6gico (desarrollado a partir de valores indices), en donde se divide el territorio nacional en seis tipos: roca blanda, roca media, roca dura, suelo muy blando, suelo blando, suelo medio y suelo duro.

2. Metodologia de evaluaci6n heuristica Esta evaluaci6n considera un factor de susceptibilidad que toma en cuenta la pendiente del terreno, la litologia y la humedad actual en el suelo (del modelo sacramento del CAFFGS), y un factor de amenaza dado por la precipitaci6n registrada en las ultimas 24 horas y los valores de aceleraciones pico de terreno en expresados en un porcentaje de la gravedad. Estos dos factores se multiplican y son reclasificados en 5 diferentes niveles de amenaza, como muestra la Figura 2.

H • (Sr*Sl1Sh)*(Ts+Tp)

uuvia

Mapa Factor Tp·ll ttuvta

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Mapa Factor r.-s Sismo

I ! I I de Retorno en mm

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11 1 J lntensidad Me,cali I Lluvia 11 Raster de. I I Rastf'!r de I I de I ! I 1v1od1f1cada '1 rcsistracla las I

II Pend1ctcs I I tftclogia I I Suelo Oiatia 1J I I I I I 11 1l I 1 -Acctcrociones Pico It ultimas 24hrs I

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I_-+- - - +Factor de Susceptibilidad- - - -t- - J L -£... - Faetor <le·De-tonante- - - - --r I-'-.---,,-- :::i - I Condicionante I pctonoote I L Eslado actual I Estado actuat - r. - - ,-=-:::::.."::!!. ....

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Mapa de I litologla Climatologi.a I

I I ---•--- ! I

Figura 2: Ftujograma de melodologia beurtstice emp/eada para el cstculo de ta amenaza de deslizamientos disparados por sismos

VI. PROCEDIMIENTO

1. Criterios para la evaluaci6n de probabilidad y amenaza de deslizamientos inducidos por sismo Se construye el mapa de amenaza de deslizamientos disparado por sismo siempre que se cumpla lo siguiente:

a) Evento con origen en el fallamiento local del territorio nacional, que genere intensidade&rfe-' acuerdo con el mapa de intensidad instrumental evaluado.

OOCUMENTO CONTROLADO

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ft,!,.'4\'(11:!I.

TIPO DE DOCUMENTO: PROCEDIMIENTO OPERATJVO REVISl6N: 0

b) Evento regional con origen en la zona de subducci6n (interacci6n Cocos-Cari be), limite de placas Norteamerica-Caribe: o en los sistemas de fallas de Guatemala, Honduras o Nicaragua, que generen una intensidad instrumental de VI en el territorio nacional, de acuerdo con el mapa de intensidad instrumental evaluado.

2. Procedimiento para la generaci6n de mapa probabilista de deslizamientos disparados por sismos.

Para generar el mapa de probabilidad de ocurrencia a deslizamientos el tecnico debe realizar dos pasos principales:

2.1. Accede al archive de aceleraciones pico (PGA).

2.2. Accede a la base de datos de Shakemap en http:/1192. 168.2.8/shakemaplweblshake/archivel. De form a alterna podria cambiar acceder al servidor http:l/192. 168. 6. 61/shakemaplvveblshakelarc/Jivel.

2.3. Elige el evento sismico de acuerdo con su fecha y hora de ocurrencia UTC. Con este paso se redireccionara hacia el URL en donde se encuentran todos los productos que han sido procesados para ese evento en especifico. El URL debera ser muy parecido al formate siguiente: http:l/192. 168. 2. 8/shakemaplweblshake/20180506190222 56 13241 88059 20180506190 73/intensitv. html para cada evento los ultimos dfgitos variaran por fecha. hora y pararnetros del evento.

2.4. Deniro del URL del numeral 2, debera dar clic en "Download".

2.5. Con el paso 3 se direccionara hacia un nuevo URL, que mostrara la siguiente sintaxis: http:l/192.168.2.8/shakemapfweb/shake/20180506190222_ 56 _ 13241 _ 88059 _20180506190 723/products.html

Este URL sera el que debe ingresar al script cuando este lo demande (copiandolo del buscador y pegandolo en la consola en la que se este ejecutando la rutina).

La secuencia anterior se resume a continuaci6n:

DOCUMENTO CONTROLAOO

... COOIGO: IAM-MFN-P0-22

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Figura 3: Proceso de obtenci6n de URL para descargar datos de PGA, desde la base de datos de ShakeMap.

2.6. Ejecuta el script "SismoDeslizamiento.py" para generar mapa de probabilidad de ocurrencia de deslizamientos disparados por sismos. La rutina de catculo esta escrita en lenguaje Python, utilizando el m6dulo ArcPy de arcgisscripting. El script se encuentra como acceso directo en la carpeta C:\Scripts2017\SismoDeslizamiento.py, y puede ejecutarse desde una consola de IDLE (Python GUI).

Posteriormente a la obtenci6n del URL del Shakemap ejecutara el script SismoDeslizamiento.py. El script requerira que copie el URL del Shakemap, obtenido en el proceso del apartado anterior "Descarga de archivo de aceleraciones pico".

Los mapas resultantes se guardaran en la carpeta "MapaFina/Sismo", en la ruta (C:\Scripts2017\SismoDeslizamiento/MapaFina/Sismo). El nombre del mapa se guardara con la fecha y la hora de corrida, con el siguiente formato: "Sismo_250220191041.jpg". Ver Figura 4.

OOCUMENTO CONTROLADO

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Figura 4: Ubicaci6n de/ script SismoDes/izamiento.py y la carpeta de donde se guardan las imtigenes.

La clasificaci6n de la amenaza varia desde la categoria Muy Baja o Nula en color verde, Baja en color Amarillo, Moderada en color naranja, Alta en color rojo y Muy Alta en color ocre. El mapa generado se rnostrara como se muestra en la Figura 5:

Mapa de Amenaza • Oeslizamientos por Sismo Metodofogfa Probablllsta

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Slmbllogla - Vias prAnc1p.:,fos -- �es.: . .f�ep.:,rtam�Ullot

Slsmo 06:37 an, Probabllldadea CJ 0.00�34� -0.2 fE:J 0.2-0,4 C]o.4-0.G c:::)o..6-0..8 ..... t

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Figura 5. Mapa de probabilidad de des/izamientos disparados por sismos.

DOCUMENTO CONTROi.ADO

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3. Procedimiento para la generaci6n de mapa heurfstico de deslizamientos disparados par sis mos Para generar el mapa de amenaza par deslizamientos el tecnico debe realizar las pasos siguientes:

3.1. Actualiza el "Grid" de lluvia acumulada mas reciente disponible en el Area de Pron6stico Hidrol6gico del MARN. El Grid de lluvia a utilizar puede ser el de 24 horas si se evaluara un evento sfsmico durante la mafiana o tarde, o el de 10 horas si fuera por la noche.

3.2. Accede ala archivo de aceleraciones pico del sismo tal coma se indic6 en 6.2

3.3. Ejecuta el script "Amenaza_ASM_Sismo.py'' para generar mapa de amenaza por deslizamientos disparados par sismos. La rutina de calculo esta escrita en lenguaje Python, utilizando el modulo ArcPy de arcgisscripting. El script se encuentra coma acceso directo en la carpeta: C:\Scripts2017\Amenaza_ASM_Sismo.py, y puede ejecutarse desde una consola de IDLE (Python GUI).

Durante la ejecuci6n de la rutina, se debe modificar los campos: dia, mes, ario y la capa de suelo def modelo ASM ("U", "L" y "T"), de acuerdo con lo mostrado en la en la figura 6.

day • "11" rooneh = "06" year = "2019" n.our = "12" model. - '"ASMU06"'

Figura 6. Campos edilables, previo a ejecutar el script.

Considerese que el pararnetro "hour" representa la hora de la corrida def modelo en tiempo UTC, y "model =ASMU06" significa que el modelo considera la humedad acumulada por un periodo de 6 horas.

El modelo de humedad de suelo permite elegir el espesor de capa de suelo, considerando los siguientes casos:

a) La capa U del modelo de humedad de suelo corresponde a los primeros 30 cm, medidos a partir de la superficie. En general, se utiliza la capa U para el primer periodo de fa epoca de lluvia, en donde el suelo se encuentra con poca humedad

b) La capa L def modelo de humedad de suelo corresponde a los siguientes 70 cm, medidos despues de la capa U, y se utiliza para la segunda etapa de la epoca de lluvia, considerando que el suelo ya posee una humedad acumulada proveniente de la primera etapa de la epoca de lluvias.

c} La capa T del modelo de humedad de suelo corresponde al espesor total (1 m medido a partir de la superficie).

d} Si la epoca de lluvias presenta deficit de precipitaciones podria utilizarse la capa U durante todo el periodo de lluvias.

3.4. Los mapas resultantes se quardaran en la carpeta "MapaASM_Sismo", en la ruta (C:\Scripts2017\SismoDeslizamiento/MapaASM_Sismo). El nombre def mapa se guardara con la fecha y la hara de corrida, con el siguiente "MapaAmeSismo_300520191041.jpg". Ver figura 7.

DOCUMENTO CONTROLADO

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!l!lt��''l""P'o JI , ,..,,,.,_,_.'.Jfl(!t,fUOitn, 1�tMt01•0,,.n /lfok>.,..uto- z.o Figura 7. Ubicaci6n de/ script SismoDeslizamiento.py y la cetpete de donde

se guardan las imagenes.

La clasificaci6n de la amenaza varfa desde la categoria Muy Baja o Nula en color verde, Baja en color Amarillo, Moderada en color naranja, Alta en color rojo y Muy Alta en color ocre. El mapa generado se rnostrara como se muestra en la Figura 8:

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Mapa de Amenaza por Deslizamieh.tos por Sisnio Metodologla Mora - Vahrson Adapt�da

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DOCUMENTO CONTROLAOO

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( Figura 8. Mapa de nivet de amenaza por des/izamientos disparados por sismos.

... C6DIGO: IAM-MFN-P0-22 •tt,• . . t,U.\lStEJCl() Ill! PROCESO DE INFORMACION AM61ENTAL PAGINA: •.A; A\WI() 4WW.Nlll 11 de12

'Vkf.CUllSOS ... tir.n1MUS SUBPROCESO DE MONITORED DE FENOMENOS NATURALES PARA ALERT A FE CHA: 31/08/2020 ..... -" .. w.� .. TIPO DE DOCUMENTO: PROCEDIMIENTO OPERATIVO REVIS16N: 0

4. Difusi6n de la informaci6n En el caso de ocurrir sismo que cumpla con los criterios mencionados procedera a difundir la informaci6n de la siguiente manera:

a) En epoca lluviosa, donde rutinariamente se elaboran boletines o informes especiales, se debera incluir el nombre del municipio o la zona que presente amenaza y las recomendaciones necesarias. Ademas, publicar mapa en la red de Twitter y radiar a La Direcci6n General de Protecci6n Civil SNPC.

b) En epoca seca, debido a que nose generan rutinariamente boletines o informes, la informaci6n de amenaza de deslizamiento, si es necesario, se agregara en el informe especial del evento sfsmico que genera sismologia. Ademas, publicar mapa en la red de Twitter y radiar a La Direcci6n General de Protecci6n Civil SNPC.

DOCUMENTO CONTROLAOO

... C6DIGO: IAM-MFN-P0-22 't' . . MOOC.rtn«> DF. PAGINA; . . . MfllfO 1.,rownt PROCESO DE INFORMACl6N AMBIENTAL 12 de 12 . ' Y'-ECIT.llSOS .. ' "!111.'.IW..U SUBPROCESO DE MONITOREO DE FEN6MENOS NATURALES PARA ALERT A FECHA: 31/08/2020 ............... ...........

TIPO DE DOCUMENTO: PROCEDIMIENTO OPERATIVO REVISION: 0

VII. REGISTROS

CODIGO - REGISTRO

I VIII. HOJA DE CONTROL DE MODIFICACIONES

REVISION REVISION I DESCRIPC16N DEL CAMBIO FECHA ANTERIOR ACTUAL

- 0 Revisi6n lniciaJ 31/0812020 ----·-···-··-···-··-··-·-··-··-·-··-

DOCUMEITTO COITTROLADO