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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL
CARRERA DE INGENIERIA EN GEOLOGÍA
DETERMINACIÓN DE POTENCIALES ZONAS SEGURAS FRENTE A LA
OCURRENCIA DE LAHARES DEL VOLCÁN COTOPAXI:
ESTUDIO DE CASO ZONA 6, CANTON RUMIÑAHUI
TRABAJO DE TITULACIÓN, MODALIDAD PROYECTO DE INVESTIGACIÓN PARA LA
OBTENCIÓN DEL TITULO DE INGENIERA EN GEOLOGÍA
AUTOR: MAYRA CECILIA ERAZO HERMOZA
TUTOR: ING. LILIANA PAULINA TRONCOSO SALGADO
QUITO, SEPTIEMBRE - 2016
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DEDICATORIA
Se lo dedico especialmente a mi hermano, Carlos Erazo, quien es mi ejemplo a seguir,
siempre me dio las fuerzas y ánimos para seguir adelante, y ahora desde el cielo, junto a
Dios, siempre lo he sentido a mi lado apoyándome y guiándome, esto es por ti, mi hermano
querido.
A mis padres, que con su esfuerzo, trabajo y sobre todo amor me apoyaron, siempre
estuvieron aconsejándome, guiándome y brindándome toda la confianza, son y serán mi
ejemplo a seguir en todo sentido, gracias por ser mis padres, gracias por ayudarme a crecer
como persona y estar conmigo en todas las etapas de mi vida, gracias padres porque por
ustedes he podido culminar esta nueva meta, los amo.
A mi hermana querida, por estar siempre pendiente en lo que tengo que hacer, por ser mi
cómplice en muchas ocurrencias y por ayudarme en tantas cosas que jamás olvidaré.
A mis familiares y amigos que formaron parte de mi vida universitaria, haciéndola placentera
y especial.
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AGRADECIMIENTOS
Agradezco primeramente a Dios por darme la vida, la salud y la oportunidad de superarme
personal y profesionalmente, gracias por llenarme de tantas bendiciones.
A mis padres por el amor, apoyo y confianza que me brindaron en cada paso que he dado,
espero nunca defraudarlos y que siempre se sientan orgullosos de su hija, a mi hermana,
a Paúl, a Alex y a muchas otras personas, por ayudarme y acompañarme en las salidas de
campo, los adoro con todo mi corazón.
A la ingeniera Liliana Troncoso y al ingeniero Rafael Alulema por haberme brindado su
tiempo y ayuda incondicional durante el desarrollo de este proyecto.
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AUTORIZACIÓN DE AUTORÍA INTELECTUAL
Yo, Mayra Cecilia Erazo Hermoza en calidad de autora del Proyecto de Investigación
realizado sobre la: “Determinación de potenciales zonas seguras frente a la ocurrencia de
lahares del volcán Cotopaxi: estudio de caso zona 6, cantón Rumiñahui”, por la presente
autorizo a la UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR, hacer uso de todos los contenidos
que me pertenecen o de parte de los que contienen esta obra, con fines estrictamente
académicos o de investigación.
Los derechos que como autor me corresponden, con excepción de la presente autorización,
seguirán vigentes a mi favor, de conformidad con lo establecido en los artículos 5, 6, 8; 19
y demás pertinentes de la Ley de Propiedad Intelectual y su reglamento.
Quito, a 12 de septiembre de 2016
Mayra Cecilia Erazo Hermoza
CI: 172023040-6
Telf.: 099 888 3851
E-mail: [email protected]
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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL
CARRERA DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA
APROBACIÓN DEL TRABAJO DE TITULACIÓN POR PARTE DEL TUTOR
Yo, Liliana Paulina Troncoso Salgado, en calidad de tutora del trabajo de titulación:
“DETERMINACIÓN DE POTENCIALES ZONAS SEGURAS FRENTE A LA
OCURRENCIA DE LAHARES DEL VOLCÁN COTOPAXI, ESTUDIO DE CASO ZONA 6,
CANTON RUMIÑAHUI”, elaborado por la señorita MAYRA CECILIA ERAZO HERMOZA,
estudiante de la carrera de Ingeniería en Geología, de la Facultad de Ingeniería en
Geología, Minas, Petróleos y Ambiental de la Universidad Central del Ecuador, considero
que el mismo reúne los requisitos y méritos necesarios en el campo metodológico, en el
campo epistemológico y ha superado el control anti-plagio, para ser sometido a la
evaluación del jurado examinador que se designe, por lo que lo APRUEBO, a fin que el
trabajo del Proyecto investigativo sea habilitado para continuar con el proceso de titulación
determinado por la Universidad Central del Ecuador.
En la ciudad de Quito a los 2 días del mes de Agosto.
------------------------------------------
Liliana Paulina Troncoso Salgado
Ingeniera en Geología
C.C: 1713743944
TUTOR
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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN
GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE
MINAS
APROBACIÓN DEL TRABAJO DE TITULACIÓN POR PARTE DEL TRIBUNAL
El Delegado del Subdecano y los Miembros del proyecto de investigación denominado:
“DETERMINACIÓN DE POTENCIALES ZONAS SEGURAS FRENTE A LA OCURRENCIA
DE LAHARES DEL VOLCÁN COTOPAXI, ESTUDIO DE CASO ZONA 6, CANTON
RUMIÑAHUI”, preparado por la señorita ERAZO HERMOZA Mayra Cecilia, egresada de la
Carrera de Ingeniería en Geología, declaran que el presente proyecto ha sido revisado,
verificado y evaluado detenida y legalmente, por lo que lo califican como original y auténtico
de la autora.
En la ciudad de Quito DM a los 13 días del mes de Septiembre del 2016.
____________________
Ing. Jorge Bustillos
DELEGADO DEL SUBDECANO
___________________ __________________
Ing. Alex Mateus M. Ing. Rafael Alulema
MIEMBRO MIEMBRO
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ÍNDICE DE CONTENIDO
RESUMEN ....................................................................................................................... xiii
ABSTRACT ..................................................................................................................... xiv
1.0 INTRODUCCIÓN ......................................................................................................... 1
1.1 Estudios previos ....................................................................................................... 2
1.2 Justificación .............................................................................................................. 7
1.3 Objetivos .................................................................................................................. 9
1.3.1 Objetivo general ................................................................................................. 9
1.3.2 Objetivos específicos ......................................................................................... 9
1.4 Alcance .................................................................................................................. 10
1.5 Zona de estudio ...................................................................................................... 11
2.0 MARCO TEÓRICO .................................................................................................... 16
2.1 Contexto geológico ................................................................................................. 16
2.1.1 Volcán Cotopaxi ............................................................................................... 16
2.1.2 Geología e historia eruptiva del volcán Cotopaxi.............................................. 19
2.1.3 Actividad eruptiva histórica .............................................................................. 21
2.1.4 Actividad actual del volcán Cotopaxi ................................................................ 24
2.2 Lahares o flujos de lodo ......................................................................................... 27
2.2.1 Definición y aspectos importantes .................................................................... 27
2.2.2 Lahares del volcán Cotopaxi ............................................................................ 31
2.2.3 Lahares hacia el drenaje norte ......................................................................... 33
2.3 Variables morfométricas ......................................................................................... 35
3.0 MARCO METODOLÓGICO ....................................................................................... 43
4.0 CARACTERIZACIÓN GEOMORFOLÓGICA ............................................................. 45
4.1. Criterio morfoestructural ........................................................................................ 45
4.2 Sistema morfoclimático .......................................................................................... 49
4.3 Parámetros morfométricos ..................................................................................... 55
4.3.1 Parámetros generales ...................................................................................... 56
4.3.2 Parámetros de forma ....................................................................................... 58
4.3.3 Parámetros de relieve ...................................................................................... 58
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4.3.4 Redes de drenaje ............................................................................................. 65
4.4 Análisis del emplazamiento de depósitos de lahares históricos .............................. 69
5.0 DISCUSIÓN ............................................................................................................... 79
6.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................. 82
6.1 Conclusiones .......................................................................................................... 82
6.2 Recomendaciones .................................................................................................. 83
7.0 CITAS BLIBLIOGRÁFICAS ........................................................................................ 85
8.0 ANEXOS .................................................................................................................... 88
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ÍNDICE DE ANEXOS
Anexo 1A: Incidencia espacial de flujos piroclásticos en los alrededores del volcán
Concepción ...................................................................................................................... 89
Anexo 2A: Mapa de sitios seguros de la cabecera municipal de Herveo.......................... 90
Anexo 3A: Mapa de rutas de evacuación por erupción volcánica de Misti para Alto Selva
Alegre. ............................................................................................................................. 91
Anexo B: Establecimientos relacionados con el desarrollo social económico y cultural zona
6 (Selva Alegre) ............................................................................................................... 92
Anexo C: Datos obtenidos con el criterio de Alvord ......................................................... 94
Anexo D: Resultados obtenidos con el criterio del rectángulo equivalente para calcular el
índice de pendiente ......................................................................................................... 95
Anexo E: Resultados obtenidos para el cálculo de la curva hipsométrica ........................ 96
Anexo F: Resultados obtenidos para la pendiente del cauce por el método de Taylor y
Schwarz ........................................................................................................................... 97
Anexo G: Resultados obtenidos para la pendiente del río Santa Clara de la zona 6 por el
método de Taylor y Schwarz ............................................................................................ 98
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ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Llanura de San Rafael ........................................................................................ 8
Figura 2. Ubicación del de la zona 6 (Selva Alegre), cantón Rumiñahui. ......................... 12
Figura 3. Mapa entregado por el Municipio de Rumiñahui con el detalle de zonas seguras,
peligros y rutas de evacuación (julio – agosto 2015). Zona 6 (Selva Alegre), cantón
Rumiñahui. ...................................................................................................................... 13
Figura 4. Mapa de aspectos relevantes de la zona 6 (Selva Alegre), cantón Rumiñahui . 15
Figura 5. Ubicación del volcán Cotopaxi .......................................................................... 17
Figura 6. Retroceso glaciar del volcán Cotopaxi. ............................................................. 18
Figura 7. Forma de un lahar. ............................................................................................ 28
Figura 8. Curvas hipsométricas características del ciclo de erosión de una cuenca. ....... 39
Figura 9. Mapa de fallas regionales. ................................................................................ 47
Figura 10. Mapa estructural de la cuenca del río Santa Clara. ......................................... 48
Figura 11. Mosaico de fotografías aéreas. ....................................................................... 50
Figura 12. Mapa morfoclimático de la zona 6 (Selva Alegre) ........................................... 54
Figura 13. Ubicación de la cuenca del río Santa .............................................................. 55
Figura 14. Cuenca del río Santa Clara. ............................................................................ 57
Figura 15. Zonificación de la cuenca en 20 rangos altitudinales para realizar el cálculo de la
curva hipsométrica. .......................................................................................................... 61
Figura 16. Curva hipsométrica cuenca del río Santa Clara .............................................. 62
Figura 17. Perfil del río Santa Clara aplicando el método Taylor y Schwarz. ................... 63
Figura 18. Perfil del río Santa Clara de la zona 6 aplicando el método Taylor y Schwarz 64
Figura 19. Perfil longitudinal río Santa Clara .................................................................... 65
Figura 20. Orden de drenaje cuenca del río Santa Clara ................................................. 66
Figura 21. Perfiles transversales en el río Santa Clara .................................................... 68
Figura 22. Mapa de emplazamiento de los depósitos de lahares ..................................... 78
Figura 23. Potenciales sitios seguros de la zona 6 (Selva Alegre) ................................... 81
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ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Erupciones históricas del volcán Cotopaxi y VEI. ............................................... 24
Tabla 2. Lahares primarios en las zonas Norte, Sur y Oriente ......................................... 32
Tabla 3. Forma de la cuenca en función al factor de forma. ............................................. 36
Tabla 4. Índice de Gravelius para la evaluación de la forma. ........................................... 37
Tabla 5. Tipo de terreno en función de la pendiente. ....................................................... 37
Tabla 6. Clasificación de la pendiente .............................................................................. 40
Tabla 7. Clasificación del orden de drenaje. .................................................................... 41
Tabla 8. Relación de la densidad de drenaje ................................................................... 42
Tabla 9. Rangos de clasificación de la densidad de drenaje. ........................................... 42
Tabla 10. Cálculo de la media y mediana para la pendiente. ........................................... 60
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ÍNDICE DE FOTOGRAFÍAS
Fotografía 1. Volcán Cotopaxi .......................................................................................... 16
Fotografía 2. Presencia de cenizas en los flancos del volcán Foto tomada desde Lasso en
horas de la tarde, martes 18 de agosto 2015 ................................................................... 25
Fotografía 3. Pequeño flujo de lodo que bajo por el flanco occidental del cono, en la tarde
del 28 de Agosto del 2015. .............................................................................................. 26
Fotografía 4. Niveles de terrazas. Margen izquierda del río Santa Clara.......................... 51
Fotografía 5. Vertiente abrupta. Margen derecho del río Santa Clara. ............................. 52
Fotografía 6. Paisaje colinado con cima redondeada. ..................................................... 52
Fotografía 7. Paisaje ondulado. ....................................................................................... 53
Fotografía 8. Coluvial ....................................................................................................... 53
Fotografía 9a. Depósitos de cangahua subyaciendo a lahares ........................................ 69
Fotografía 9b. Depósitos de lahar .................................................................................... 70
Fotografía 9c. Depósitos del lahar de 1768 ...................................................................... 70
Fotografía 9d. Depósitos del lahar de 1877 ..................................................................... 71
Fotografía 10. Depósitos del lahar de 1877 ..................................................................... 72
Fotografía 11. Depósitos del lahar de 1877 ..................................................................... 73
Fotografía 11a. Depósitos del lahar de 1877, capa A ...................................................... 73
Fotografía 11b. Depósitos del lahar de 1877, capa B ...................................................... 74
Fotografía 11c. Depósitos del lahar de 1877, capa C ...................................................... 75
Fotografía 11d. Depósitos del lahar de 1877, capa D ...................................................... 75
Fotografía 12. Depósitos del lahar de 1877. Barrio Selva Alegre ..................................... 76
Fotografía 13. Depósitos de lahar .................................................................................... 76
Fotografía 14. Depósitos de lahar. Fábrica Enkador ........................................................ 77
Fotografía 15. Depósitos de lahar. ................................................................................... 77
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TEMA: “Determinación de potenciales zonas seguras frente a la ocurrencia de lahares del
volcán Cotopaxi: Estudio de caso zona 6, cantón Rumiñahui”
Autor: Mayra Cecilia Erazo Hermoza
Tutora: Liliana Paulina Troncoso Salgado
RESUMEN
El volcán Cotopaxi, a 40 km al S de Sangolquí (Ecuador), inició un proceso de desequilibrio
y erupción en el 2015. Erupciones históricas, como la de 1877, han afectado al cantón
Rumiñahui, debido al descenso de lahares por los drenajes Santa Clara, San Pedro y Pita.
En la actualidad, las zonas afectadas por lahares se encuentran pobladas y presentan
infraestructuras críticas propias del desarrollo del cantón y de la región. Con el fin de reducir
el riesgo de desastre para vidas humanas, el presente estudio generó una metodología para
determinar sitios seguros en caso de ocurrencia de lahares, para la denominada zona 6
(Selva Alegre) del cantón Rumiñahui. Esta metodología comprende el análisis
morfoestructural, morfoclimático y morfométrico de la cuenca y río Santa Clara, y la
identificación de los depósitos del lahar asociados con la erupción de 1877. De acuerdo con
los resultados del análisis, existirá una pérdida de energía de los lahares al fluir por el río
Santa Clara, mientras que si se moviliza por la planicie de inundación la energía aumentará.
La cuenca del Santa Clara es erosiva y tiene forma alargada, por lo que se puede considerar
que no depositará, ni concentrará volúmenes del flujo, sino que fluirá e incorporará el
material erosionado. Por los depósitos encontrados de 1877 y tomando en cuenta la
inclinación del terreno, se determina que las terrazas y las zonas planas son los lugares
que deben ser evacuados. Zonas seguras son las colinas y paisajes ondulados. La
metodología propuesta es útil en caso a inundaciones, porque considera el comportamiento
de un flujo frente a características importantes que tiene la cuenca y su río.
PALABRAS CLAVE: / VOLCÁN COTOPAXI/ DEPÓSITOS DE LAHARES/
MORFOESTRUCTURAL/ MORFOMÉTRICO/ MORFOCLIMÁTICO/ ZONAS SEGURAS/
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TITLE: “Determination of potential safe areas against the occurrence of lahars of Cotopaxi
volcano: Case Study Area 6, Canton Rumiñahui”
Author: Mayra Cecilia Erazo Hermoza
Tutora: Liliana Paulina Troncoso Salgado
ABSTRACT
Cotopaxi volcano, 40 km south of Sangolquí (Ecuador), initiated a process of unrest and
eruption in 2015. Historical eruptions, such as 1877, have affected the canton Rumiñahui,
due to lahars descended through Santa Clara, San Pedro and Pita’s drainages. Nowadays,
lahar-affected areas are inhabited and critical infrastructure has been built there. In order to
reduce the risk of disaster for human lives, the current study generated a methodology for
determine safe places in case of occurrence of lahars, for the so-called zone 6 (Selva
Alegre) of canton Rumiñahui. This methodology includes morphostructural, morphometric
and morphoclimatic analysis of the basin and Santa Clara’s river and the identification of
laharic deposits associated to the 1877 eruption. The results of the analysis show a
decrease of the lahar's energy through the Santa Clara River, whilst if it is mobilized by the
floodplain energy will increase. Santa Clara basin is erosive and flattered, so it is expected
that flows will be not deposited or concentrated within this basin. Nevertheless these flows
may incorporate eroded material. From the 1887’s deposits in addition to the slope of the
landscape, we have determined that terraces and flat areas are places must be evacuated
during a lahar alarm. Secure zones are hills and rolling landscapes. The proposed
methodology is useful in case of flooding, because it considers the behavior of a flow against
important features from the basin and its river.
KEYWORDS: / COTOPAXI VOLCANO/ LAHAR DEPOSITS/ MORPHOSTRUCTURAL/
MORPHOMETRIC/ MORPHOCLIMATIC/ SECURE ZONES.
I CERTIFY that the above and foregoing is true and correct translation of the original document
in Spanish
Ing. Gerardo Herrera Heredia Certified translator ID: 170141167-8
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1.0 INTRODUCCIÓN
El territorio del Ecuador forma parte del denominado Cinturón de Fuego del Pacífico, la zona
de mayor actividad sísmica y volcánica del planeta, por lo que se encuentra expuesto al
impacto frecuente de erupciones volcánicas y terremotos, que a través de su historia han
afectado directamente a la población y su desarrollo. Geodinámicamente el Ecuador
continental, tiene importante influencia del proceso de subducción, siendo una de sus
mayores evidencias la presencia de un Arco volcánico con más de 84 centros en diversos
estados de actividad.
El volcán Cotopaxi forma parte del Arco Volcánico Ecuatoriano, inició un nuevo proceso de
reactivación en el año 2015, y es reconocido a nivel mundial por la afectación que podría
ocasionar en centros poblados ubicados en drenajes que nacen y se alimentan de su
casquete glaciar.
Relatos históricos permiten evidenciar que específicas erupciones pueden generar grandes
flujos de lodo o lahares debido a la interacción entre los productos volcánicos,
principalmente flujos piroclásticos, con su casquete glaciar.
En el presente siglo, Ecuador, ha considerado políticas relacionadas a la gestión del riesgo
de desastres y planes de ordenamiento territorial, pero se evidencia que el desarrollo de las
poblaciones ha sido de forma caótica y desorganizada; por tal motivo es necesario contar
con una adecuada y suficiente información e insumos técnico-científicos para planificación,
prevención y mitigación en caso de un proceso eruptivo similar al ocurrido en 1877.
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1.1 Estudios previos
Análisis de estudios técnicos para la seguridad de las comunidades en zonas
volcánicas.
Se analizó la situación en temas de prevención frente al peligro volcánico de varias
comunidades de centro y Sudamérica, para establecer la necesidad y desarrollo de Ecuador
frente al tema.
Caso Nicaragua (volcán Concepción)
La Isla de Ometepe, de origen netamente volcánico y conformado por los volcanes
Concepción y Maderas, está localizada dentro del Gran Lago de Nicaragua. La isla tiene un
área de 276 km2 con una población aproximada de 35 000 habitantes. El informe elaborado
por Obando y Navarro (2009), detalla la metodología, aplicación y técnicas utilizadas para
implementar las rutas de evacuación en la isla, que de manera general, fueron establecidas
mediante el análisis de los mapas de peligros de ceniza y flujos piroclásticos para el volcán
Concepción (Anexo 1A).
Caso Colombia (volcán Nevado del Ruiz)
La cabecera municipal de Herveo comprende una población aproximada de 1770
habitantes (en el año 2012), se localiza al NE del volcán Nevado del Ruiz, a una distancia
aproximada de 26 km de su cráter, en zona de influencia de ceniza, gases, avalanchas y
lahares. Para la implementación de medidas de evacuación, en el informe del Municipio de
Herveo (2012), se planteó realizar un estudio de la geomorfología y pendientes, se tomó en
cuenta los rangos de clasificación de pendientes dados por CORTOLIMA (Corporación
Autónoma Regional del Tolima) y el cálculo se realizó con la ayuda de un SIG (ILWIS 3.2).
El resultado final fue la construcción de rutas de evacuación para dicha población en caso
de generación de flujos de lodo (Anexo 2A). Cabe mencionar que el fenómeno volcánico
de mayor peligro para la población son lahares generados por erupciones de pequeño
volumen, que podrían desestabilizar los glaciares. Se determinó que al fundirse el 10% del
casquete glaciar, se podría producir flujos de lodo (lahares) de más de 200 millones de m3,
cantidad similar a la del flujo que enterró a Armero en 1985. Considerando que los lahares
pueden viajar a más de 100 km/h por los valles de los ríos, las estimaciones muestran que
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3
unos 500 000 habitantes de los valles de los ríos Combeima, Chinchiná, Coello-Toche, y
Gualí están en riesgo, y de ellos, 100 000 habitantes se ubican en zonas de alto riesgo. La
población de estudio se encuentra dentro de la cuenca del río Guali, y sería potencialmente
afectada en caso de generación de lahares.
Caso Perú (volcán Misti)
El volcán Misti se encuentra a 18 km del centro de la ciudad de Arequipa, tiene
aproximadamente 1 000 000 de habitantes (en el 2009). En los últimos años gran parte de
la ciudad se ha desarrollado en áreas cercanas al volcán. Macedo (2009), en el Instituto
Geológico Minero y Metalúrgico (INGEMMET) del Perú, elaboró escenarios eruptivos del
volcán Misti, los cuales ayudan a simular una situación de emergencia por reactivación del
volcán. Para la zonificación de los peligros volcánicos se efectuó una recopilación y
posterior interpretación de toda la información geológica existente del volcán; análisis e
interpretación geológica de fotografías aéreas e imágenes satelitales (Landsat TM y
ASTER), y levantamiento cartográfico (geológico-volcanológico) a escala 1:25 000 de
productos volcánicos. El producto final de la zonificación fue el mapa de peligros volcánicos,
que permitió evidenciar que varios sistemas vitales para el desarrollo de la comunidad (agua
potable, hidroeléctricas, puentes, autopistas, etc.), se encuentran en áreas de alto peligro.
El INGEMMET ha brindado asesoramiento permanente a las comunidades del sector,
mediante: 1) la identificación de zonas de alto peligro volcánico; 2) el establecimiento de los
niveles de evacuación, priorizando las zonas de mayor peligro; y 3) el asesoramiento en la
identificación de óptimas y seguras rutas de evacuación a nivel distrital y provincial,
además, de los puntos de albergues (Anexo 3A).
Caso Ecuador (volcán Cotopaxi)
Para el caso de Ecuador, específicamente en el cantón Rumiñahui, se cuenta con mapas
de riesgo frente a generación de lahares por erupciones del volcán Cotopaxi, donde se
recomienda rutas de evacuación y sitios seguros. Sin embargo, dichos mapas no fueron
elaborados considerando el criterio técnico-científico y han ocasionado confusión en la
comunidad.
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4
La base de dichos mapas es la zonificación a escala 1:50 000 de las potenciales áreas
afectadas por lahares, que fue generado por el Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica
Nacional (IGEPN, 2004).
En conclusión, se puede evidenciar que en varios países se han realizado esfuerzos
(técnico – científicos) para contar con rutas de evacuación y zonas seguras frente a la
generación de lahares. Sin embargo, no se ha logrado identificar una metodología común
para dicha construcción y todo se desarrolla a partir de insumos existentes o levantamientos
de información en campo y con el apoyo de simulación matemática, en pocos casos. Llama
la atención que en ninguno de los estudios se habla de la influencia de la cuenca de drenaje
y del comportamiento del fenómeno con las condiciones de urbanización actuales (trazado
de calles, cierre de drenajes, estructuras de control de inundación, etc.)
Análisis de los aspectos que deben ser considerados para el riesgo volcánico.
Se analiza la información de la que parten los países Costa Rica, El Salvador, Ecuador,
España, México, Nicaragua y Chile, para elaborar los planes de emergencia y planificación
territorial frente al riesgo volcánico.
Corominas y Martí (2015), realizaron un estudio comparativo de los planes de actuación
frente al riesgo volcánico en los países antes mencionados, para determinar los aspectos
principales que influyen en la eficacia de los sistemas de prevención. Dichos aspectos son:
1) información general sobre el conocimiento del riesgo,
2) planes de prevención y vigilancia,
3) planes de emergencia y gestión, y
4) planes educativos.
• Relacionado con la información general sobre el conocimiento del riesgo, los
autores señalan que los países analizados cuentan entre 5 y 15 investigaciones. Algunos
de estos documentos son de carácter netamente científico y no se indica rutas de
evacuación y planes de emergencia. Los manuales generados con fines de divulgación,
permiten que la comunidad obtenga recomendaciones de cómo actuar en el ámbito familiar
y/o comunal en caso de una erupción volcánica.
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5
• En los planes de prevención y vigilancia, se menciona que en la mayoría de los
países los recursos materiales y personales son considerados insuficientes, es por eso, que
se solicitan recursos para contratar y formar más especialistas y de esta manera, ampliar
la red de monitoreo volcánico. Se excluye a España, porque se considera que los recursos
personales y materiales son redundantes.
• Relacionado a planes de emergencia y gestión, de forma general, se menciona
que son pocos los mapas que existen de peligro volcánico. La metodología usada es la de
integrar información histórica, cartografía geológica y aplicar programas de simulación. Los
resultados se lo consideran más o menos precisos, tomando en cuenta que existen
limitaciones en trabajos previos, material, personal y presupuesto. Excluyendo a México
que tiene un nivel de preparación medio-alto, y a Chile porque tiene un plan de emergencia
desde 1977 que posteriormente ha sido modificado.
• En los planes educativos, los autores resaltan que el Instituto Geofísico de la
Escuela Politécnica Nacional del Ecuador (IGEPN) mantiene un plan de divulgación de
peligros volcánicos a distintos niveles, y ha realizado publicaciones referentes a temas
volcánicos en revistas nacionales y extranjeras, con la intención de difundir la información
científica a las autoridades y población. Sin embargo, en el estudio se concluye que todos
los países analizados no cuentan con estudios exhaustivos de la percepción de la
comunidad al riesgo volcánico.
Análisis de los estudios más relevantes sobre el comportamiento eruptivo histórico
del volcán Cotopaxi.
Varios autores como Mothes, Hall, Baberi, entre otros, han construido una evolución e
historia geológica del volcán Cotopaxi, detallando y describiendo el comportamiento
eruptivo y los fenómenos volcánicos asociados.
Chronology and dispersal characteristics of recently (last 5000 years) erupted tephra
of Cotopaxi (Ecuador): implications for long term eruptive forecasting de Barberi et
al. (1995)
Estos autores proponen que la evolución e historia eruptiva del volcán Cotopaxi, inicia con
el denominado PaleoCotopaxi y erupciones explosivas, caracterizadas por depósitos de
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6
caídas de ceniza y caídas plinianas riolíticas. Dataciones de los fragmentos de obsidiana
de flujos piroclásticos de estas erupciones presentan una edad de 500 000 años AP, edad
que puede ser considerada como base e inicio para la actividad del volcán Cotopaxi. Debido
a la falta de evidencias de actividad antes de 10 000 a 15 000 años AP, los autores proponen
un largo descanso que se interrumpe y reinicia la actividad con al menos tres grandes
erupciones plinianas riolíticas. Se resalta que en 5000 años AP, se produjo un colapso del
flanco NE, que generó una avalancha de escombros denominada lahar del Valle de Los
Chillos, por su influencia y depositación en dicha zona.
Character, Stratigraphy and Magnitude of Historical Lahars of Cotopaxi Volcano
(Ecuador) de Hall y Mothes (2004)
Desde 1534, en el volcán Cotopaxi se han contabilizado 13 erupciones con un Índice de
Explosividad Volcánica (VEI) de 3 - 4, todos estos eventos con afinidad andesítica y
acompañados por la generación de flujos piroclásticos y subsecuentes flujos de lodo o
lahares. De acuerdo a los autores las erupciones forman parte de cinco eventos eruptivos:
1532-1534, 1742-1744, 1766-1768, 1853-1854 y 1877-1780, y resaltan las erupciones de
1744, 1768 y 1877, en las que, debido a la fusión parcial del casquete glaciar por flujos
piroclásticos, lahares voluminosos se formaron y fluyeron por los sistemas fluviales más
importantes del volcán, como son el río Pita (al Norte), Cutuchi (al Sur) y Tambo (al Este).
De los aspectos importantes de los lahares se puede resaltar que:
1. El lahar de 1744 fluyó por la cuenca del río Pita, entró a la cuenca del río Santa
Clara devastando varios molinos ubicados a lo largo del cauce.
2. Con respecto al lahar de 1768, no hay un registro histórico que ofrezca detalles
sobre la naturaleza de los flujos piroclásticos.
3. El depósito de lahar más distintivo es de la erupción del 26 de junio de 1877, el
evento eruptivo ocasionó la salida violenta de los flujos piroclásticos que fluyeron
por todos los flancos del volcán y fundieron rápidamente el glaciar. Los autores
indican que los flujos de escombros granulares son no cohesivos (<5% de partículas
de tamaño de arcilla) cerca de la fuente y en puntos distales se transforman a flujos
hiperconcentrados.
Page 21
7
The rhyolitic–andesitic eruptive history of Cotopaxi volcano, Ecuador de Hall y
Mothes, (2007)
Los autores del mencionado documento proponen que en el volcán Cotopaxi se genera un
magmatismo bimodal, fases riolítica intercaladas con andesítica, durante los 500 000 años
AP.
Las erupciones riolíticas se caracterizan por generar productos con un 70-75% de contenido
de SiO2, mientras que las andesíticas con un 56-62% de SiO2. Siendo magmas extruidos
por la misma chimenea volcánica durante períodos de tiempo cortos y sin encontrarse
evidencias de mezcla significativa. Los autores resaltan que hace 4500 años, el volcán
presentó un episodio riolítico importante, debido a que ocasionó un colapso sectorial del
flanco NE, el denominado “Gran Lahar del Valle de los Chillos”. Posterior a este evento y
hasta la fecha, el Cotopaxi ha presentado una serie de períodos eruptivos que involucran
principalmente magmas andesíticos, con una excepción que corresponde a la ceniza
riolítica datada en 2100 años AP.
1.2 Justificación
Erupciones históricas del volcán Cotopaxi han demostrado que los lahares son los
fenómenos de mayor peligro debido al volumen que pueden alcanzar, su alta capacidad
erosiva y su alta velocidad, afectando a comunidades que se encuentren cerca a los
drenajes que se alimentan del casquete glaciar. Como ejemplo se menciona que en la
erupción del 26 de junio de 1877, en el río Pita se calculó que la velocidad varía entre 50 a
82 km/h en el curso alto, y de 20 a 30 km/h en el Valle de los Chillos; además, el volumen
calculado para el lahar que descendió por el sistema del río Pita es de aproximadamente
70 millones de m3 y su caudal pico varía entre 50 000 y 60 000 m3/s (Andrade et al., 2005).
De acuerdo a Egred (sin publicar), se puede destacar de manera muy general que los
lahares han rebosado cauces de 100 m de ancho por 50 m de profundidad, sin embargo,
no se específica una zona ejemplo.
Para entender la extensión que alcanzó el lahar en zonas planas y a más de 40 km de la
fuente, Mothes et al., (2004) señala que en la llanura de San Rafael, el lahar alcanzó el
barrio de San Pedro del Tingo, donde entró en las zonas más bajas, tales como el canal del
río Ushimana y desde allí regresa al cauce del río San Pedro (Figura 1.). Los autores
señalan además, que el lahar desde ahí continuó a través del cañón del San Pedro,
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8
alcanzando a destruir puentes, haciendas, sistemas de riego y molinos de grano, hasta
llegar a la ciudad costera de Esmeraldas, 18 horas después de su inicio.
Figura 1. Llanura de San Rafael
Se resalta que los flujos de lodo o lahares del volcán Cotopaxi han afectado por varias
ocasiones en los últimos 500 años, el territorio del cantón Rumiñahui, especialmente las
zonas ubicadas en o cerca a los drenajes del río Pita, Santa Clara y San Pedro.
En mayo del 2015, el Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IGEPN) señala
en el informe especial No. 2, el incremento de la actividad interna del volcán Cotopaxi y una
potencial erupción de corto a mediano plazo. En la madrugada del viernes 14 de agosto del
mismo año, el volcán inicia un proceso eruptivo caracterizado por la generación de
columnas eruptivas con variable contenidos de ceniza, vapor de agua y gases. La caída de
ceniza afectó hasta el mes de octubre del 2015, poblaciones ubicadas en la zona occidental
y nor-occidental del volcán, como Machachi, Mulaló, Lasso, San Ramón, San Agustín del
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9
Callo, entre otras. Además, se reporta hasta julio del 2016 la generación de flujos de lodo
o lahares secundarios que han impactado estructuras ubicadas en las inmediaciones del
Parque Nacional Cotopaxi, sin que hasta la fecha las comunidades hayan sido afectadas
por el mencionado fenómeno.
A pesar de que en el presente siglo el Ecuador ha dado pasos importantes en políticas
relacionadas a la gestión del riesgo de desastres y planes de ordenamiento territorial, se
evidencia que el desarrollo de las poblaciones ha sido de forma caótica y desorganizada.
Razón por la cual, zonas afectadas históricamente y por reiteradas ocasiones por lahares
del volcán Cotopaxi se encuentran altamente pobladas y expuestas al impacto directo de
los mencionados fenómenos.
El proceso eruptivo del 2015, puso en evidencia que el país no cuenta con adecuada y
suficiente información e insumos técnico-científicos para planificación, prevención,
mitigación en caso de un proceso eruptivo similar al ocurrido en 1877. Por todo lo
mencionado, la presente investigación propone una metodología con criterio técnico-
científico, considerando aspectos geomorfológicos como: morfoclimáticos,
morfoestructurales y morfométricos para construir y establecer sitios seguros en zonas
potencialmente afectadas por flujos de lodo o lahares del volcán Cotopaxi. Se utiliza como
caso de estudio la zona 6 (Selva Alegre) del cantón Rumiñahui.
1.3 Objetivos
1.3.1 Objetivo general
Proponer sitios seguros en la zona 6 (Selva Alegre) del cantón Rumiñahui frente a una
eventual erupción similar a 1877 del volcán Cotopaxi y la potencial generación de lahares
primarios, considerando estudios y análisis geológicos - geomorfológicos.
1.3.2 Objetivos específicos
Elaborar una base de información técnico científico relacionado a la actividad
histórica del volcán Cotopaxi y flujos de lodo o lahares primarios que han afectado
la zona norte, cantón Rumiñahui.
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10
Estudiar los parámetros geomorfológicos como: morfoestructurales, morfoclimáticos
y calcular las variables morfométricas para determinar posibles zonas de inundación
en caso de generación de flujos de lodo (lahares primarios).
Elaborar una metodología para identificar sitios seguros para los pobladores de la
zona 6 (Selva Alegre) perteneciente al Cantón Rumiñahui ante una posible erupción
del volcán Cotopaxi similar a la de 1877, que genere lahares primarios.
Evaluar los lugares de emplazamiento de los depósitos de lahares históricos,
especialmente del evento de 1877, en la zona 6, (Selva Alegre) del cantón
Rumiñahui, como medida de evaluación de la propuesta construida.
1.4 Alcance
El presente estudio se realizará en la denominada zona 6 (Selva Alegre) del cantón
Rumiñahui, que tiene un área de 8.66 km2. Forma parte de la cuenca del río Santa Clara,
que es un afluente del río San Pedro.
En el estudio, se realizará el análisis morfoestructural de la zona, para establecer el grado
de control sobre los drenajes intermontanos de las fallas regionales del Valle Interandino, y
la incidencia del volcán Cotopaxi como unidad estructural en el modelamiento hídrico de la
cuenca del río Santa Clara. Además, se analizará aspectos morfoclimáticos para identificar
los diferentes procesos glaciares y fluviales que han modelado el relieve actual de la zona.
Para cuantificar la forma y relieve actual del área de estudio se analizarán los parámetros
morfométricos del cauce y de la cuenca del río Santa Clara como: cálculo de la pendiente
del drenaje principal, cálculo de la pendiente media de la cuenca y curva hipsométrica. Con
estos parámetros se determinará si es una cuenca de erosión, acumulación o equilibrio.
Mediante el cálculo de la pendiente, el análisis de la gradiente de la cuenca, y el uso de
curvas hipsométricas se evaluará las posibles zonas de inundación y se identificará los
tramos del cauce del río Santa Clara donde un lahar adquirirá mayor energía.
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11
Con ayuda de un mapa de pendientes y evaluación en campo, se identificará rasgos
geomorfológicos como, zonas planas para determinar la susceptibilidad a inundación en
caso de generación de lahares en el río Santa Clara.
Finalmente, en base a los resultados obtenidos se construirá un mapa de las potenciales
zonas de influencia por flujos de lodo, el cual será la base para determinar sitios seguros,
es decir, sitios fuera de la potencial zona de influencia.
1.5 Zona de estudio
La zona de estudio se localiza regionalmente en el Valle Interandino, en la provincia de
Pichincha, cantón Rumiñahui (Figura 2); y localmente se encuentra en la cuenca del río
Santa Clara, con sus drenajes principales: Santa Clara y Sambache, además, de las
quebradas la Esperanza y Chicaucu (Figura 3).
El cantón Rumiñahui, presenta un relieve relativamente plano y rasgos geomorfológicos
que están influenciados por la presencia del volcán Pasochoa.
El clima es variable con temperaturas que oscilan entre 6° a 16°C, y en ocasiones llega a
los 23°C, a lo largo de todo el cantón y la precipitación media mensual varía de 1200 a 1800
mm, las mayores lluvias se producen en los meses de abril y octubre, lo que permite que el
cantón mantenga paisajes verdes y terrenos fértiles (IEE, SIGAGRO-MAGAP, 2013).
La red hidrográfica del cantón es muy compleja, los patrones de drenaje son rectangular,
subparalelo, paralelo y radial, los cauces principales que lo atraviesan son El Santa Clara y
El Pita, los que aguas abajo se unen con el río San Pedro, y que posteriormente se une al
río Machángara.
El cantón Rumiñahui se ha dividido en 8 zonas de riesgo, debido al paso de lahares por los
ríos San Pedro y Santa Clara generados en erupciones del volcán Cotopaxi (Pablo
Torrealba coms. pers., 2016), esta zonificación se realizó tomando en cuenta al evento
histórico de la última erupción del volcán Cotopaxi, ocurrida en 1877. No se ha encontrado
ningún tipo de información o fuente que permita entender cómo se determinó las 8 zonas
de riesgo.
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12
El área de investigación comprende la zona 6 (Selva Alegre) del cantón Rumiñahui
(Figura 2 y 3), localizada geográficamente entre las coordenadas 9 964 000 y 9 959 000 N
– 784 000 y 788 000 E, tiene una superficie aproximada de 8.66 km2 y la población estimada
entre mujeres y hombres es de 5756 personas, este dato es de acuerdo a la información
entregada por el Departamento Catastral del Municipio de Rumiñahui (2016).
Figura 2. Ubicación del de la zona 6 (Selva Alegre), cantón Rumiñahui.
ZO
NA
6
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13
Figura 3. Mapa entregado por el Municipio de Rumiñahui con el detalle de zonas seguras, peligros y
rutas de evacuación (julio – agosto 2015). Zona 6 (Selva Alegre), cantón Rumiñahui.
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14
Dentro de la zona 6 se localizan las siguientes urbanizaciones: COPEDAC, Carlos Olmedo
Andrade, Capilla Chillo Compañía, Selva Alegre, Conjunto Alcántara, Cooperativa De
Vivienda La Pradera, Club Los Chillos, y el sector de la fábrica Enkador. Además de varios
establecimientos (escuelas, colegios, iglesias, entre otros) (Figura 4), de importancia para
el desarrollo social, económico y cultural de la comunidad, por lo tanto se puede mencionar
que aproximadamente el 55 % es zona residencial, el 35 % es otros usos y solo un 10 %
es una zona no antropizada. En el Anexo B se indica la georeferenciación de dichos
establecimientos.
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15
Figura 4. Mapa de aspectos relevantes de la zona 6 (Selva Alegre), cantón Rumiñahui
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16
2.0 MARCO TEÓRICO
2.1 Contexto geológico
2.1.1 Volcán Cotopaxi
El volcán Cotopaxi (Fotografía 1) tiene una altura de 5897 msnm, presenta un relieve
simétrico en forma de cono cubierto de un casquete glaciar. El diámetro basal es
aproximadamente 20 km, el diámetro del cráter de N-S es 800 m y de E-W es 650 m
(Ordóñez et al., 2013). Sus pendientes, especialmente, en los flancos de las partes altas
del glaciar son de 25° a 30°, y en las partes bajas presenta cañones de decenas de metros
de profundidad (Ordóñez et al., 2013) El volcán se ubica en los 0° 38’ S y 78° 26’ O, a una
distancia de 35 km al NE de Latacunga, a 45 km al SE de Quito y aproximadamente a 40
km al S de Sangolquí.
Fotografía 1. Volcán Cotopaxi
El volcán es parte del arco volcánico continental ecuatoriano y producto de la subducción
de la placa Nazca bajo la Sudamericana. Forma parte de los centros volcánicos que
conforman la Cordillera Real (Figura 5) y desde el año 2015 inició un nuevo proceso
eruptivo.
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17
Figura 5. Ubicación del volcán Cotopaxi
Fuente: www.igepn.edu.ec
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18
Con respecto al casquete glaciar, Ordóñez et al. (2013) mencionan que mediante
fotografías aéreas, determinó el área que ocupan 19 lenguas glaciares que corresponden
al casquete del volcán (Figura 6); y sugiere que el área total del glaciar fue entre 10 a 11
km2 en el 2010, por otra parte, EMAAPS-Q (2004) señala que el área correspondiente a la
parte norte del volcán fue de 4.73 km2. Ordóñez et al. (2013) indica que, Cáceres et al.
(2004) y Cadier et al. (2007) muestran rangos de variación de espesores de algunas
lenguas glaciares, los mismos que oscilaron entre 30 y 50 m, con esta información,
Samaniego et al. (2011) estimó un rango de volúmenes que oscila entre 260 a 520 millones
de m3. Sin embargo, se resalta que de acuerdo a los datos obtenidos en campo y estimados
por la EMAAPS-Q (2004) para el espesor del glaciar de la parte norte, se determinó que se
encontraba en el orden de 30 a 40 m con valores que puntualmente pueden alcanzar los
70 m.
Figura 6. Retroceso glaciar del volcán Cotopaxi. Tomado de Samaniego et al., 2011
Los deshielos de las 19 lenguas glaciares del volcán Cotopaxi, contribuyen a tres redes
hidrográficas principales (Ordóñez et al., 2013) y de acuerdo a Cáceres (2010) se presentan
los siguientes drenajes:
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19
1. Drenaje Norte.- nacen de los glaciares 1-6 (Figura 6), conformado por los ríos Pita
y El Salto, en partes más bajas se unen con los ríos Santa Clara y San Pedro
cruzando los poblados de Sangolquí, el Valle de los Chillos, Cumbayá y otros barrios
del Distrito Metropolitano de Quito.
2. Drenaje Oriental.- nacen de los glaciares 7-9 (Figura 6), conformado por los ríos
Tamboyacu y Tambo, la unión de estos ríos forma el drenaje con el mismo nombre
de Tambo, el mismo que cruza la Cordillera Real y desemboca en el río Jatunyacu,
cruza el poblado de Puerto Napo.
3. Drenaje Sur.- nacen de los deshielos de los glaciares 10-19 (Figura 6), y conforman
los ríos Cutuchi, Saquimala y Aláquez. Las poblaciones cercanas a estos drenajes
son: Latacunga, Salcedo, Belisario Quevedo, Aláquez, Tanicuchi, Lasso, Pastocalle,
Barrancas, José Guango Bajo, Mulaló y San Agustín de Callo.
El presente estudio se enfocará principalmente al drenaje norte del volcán, porque
comprende al río Santa Clara, que recibe el flujo de lodo que desciende por el río Pita en el
sector La Caldera.
2.1.2 Geología e historia eruptiva del volcán Cotopaxi
Entre los principales estudios sobre la historia del volcán Cotopaxi se encuentra el de
Barberi et al. (1995) y Hall y Mothes (2007), quienes coinciden que la edad más antigua del
volcán supera los 400 000 años AP.
Para Hall y Mothes (2007) la historia empieza con lo que denominan Cotopaxi I, con edad
estimada de 420 000 - 560 000 años AP, correspondiente a la serie riolítica llamada por los
autores, Barrancas. Esta serie es el resultado de una actividad prolongada efusiva y
explosiva de afinidad riolítica, que se caracteriza por el emplazamiento de domos riolíticos
y diques. La culminación de la serie Barrancas es seguida por un período erosional que
produjo un paquete de detritos producto de la erosión de las estructuras volcánicas
existentes, depósitos fluviales, glaciares y flujo de escombros.
En tanto, en el estudio de Barberi et al. (1995) se menciona que el volcán más antiguo,
denominado PaleoCotopaxi, fue inicialmente caracterizado por grandes erupciones
explosivas, durante las cuales se depositaron caídas de ceniza y caídas plinianas riolíticas.
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20
Dataciones de los fragmentos de obsidiana de estos flujos piroclásticos dan una edad de
500 000 años AP.
Barberi et al. (1995) y Hall y Mothes (2007) indican que un pequeño estratovolcán, Pico
Morurco, se construyó por una leve explosión andesítica y actividad eruptiva efusiva en el
sur del presente cono. Hall y Mothes (2007) señalan que el pico Morurco estratigráficamente
se encuentra entre la serie Barrancas y el flujo de ceniza Chalupas (ignimbrita de 211 000
años AP).
Después de la etapa de abanicos de detritos y lavas andesíticas, Hall y Mothes (2007)
señalan un largo período de descanso del volcán Cotopaxi, aproximadamente de 400 000
años AP, en el cual se depositó la Formación (Fm.) Cangahua y la ignimbrita de Chalupas.
El tope de la Fm. Cangahua puede tener una edad de 20 000 años AP, mientras que la
base es más vieja que la caída de ceniza del Chalupas y más joven que la serie Barrancas.
Para Barberi et al. (1995), la actividad del Cotopaxi reanuda aproximadamente 10 000-15
000 años AP, e inicia con al menos tres grandes erupciones plinianas riolíticas. Para Hall y
Mothes (2007) el denominado Cotopaxi IIA empezó hace 13 200 años AP, y presentó dos
eventos; la serie riolítica F y el episodio riolítico Cañón Colorado, éste último empezó sobre
un suelo de 4420±80 y 4670±70 años AP. En cambio para Barberi et al. (1995) las
dataciones radiométricas indican una edad mayor que 5000 años AP. Poco después de la
serie riolítica compuesta por una unidad de arena rica en obsidiana y capas de pómez
blanca consideradas de origen freatomagmático, se produjo un flujo de brecha riolítica con
una posterior y principal erupción pliniana que dejó un depósito uniforme de lapilli de pómez,
suprayaciendo a esta unidad se encuentra el principal flujo piroclástico (flujo de ceniza 1).
Después se produjo un colapso sectorial, donde Barberi et al. (1995) y Hall y Mothes (2007)
coinciden que el mencionado depósito ha sido producido por una falla catastrófica del flanco
NE del edificio volcánico, al pie NE del volcán se propaga una extensa avalancha hummock
(25°NE). Luego del colapso de sector, un segundo flujo de ceniza es depositado (flujo de
ceniza 2), simultáneamente con el flujo de ceniza de la serie 2 se presenta un gigantesco
flujo de escombros denominado lahar del Valle de los Chillos, este flujo de escombros fue
generado por la mezcla de agua derivado de la capa glaciar del volcán Cotopaxi con los
flujos de ceniza caliente 1 y 2 antes mencionados.
Finalmente se presenta un tercer flujo de ceniza (flujo de ceniza 3) que suprayace a la serie
2 y al depósito de lahar del Valle de los Chillos.
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21
Desde el final del episodio Cañón Colorado hasta el presente (Hall y Mothes, 2007), el
volcán Cotopaxi (denominado Cotopaxi IIB) ha presentado una serie de periodos eruptivos
que involucran magmas andesíticos, solo con una excepción que corresponde a la ceniza
riolítica de 2100 años AP. Este episodio andesítico presenta 18 épocas eruptivas con al
menos 32 erupciones con VEI de 3, intercalados con intervalos de reposo que son
evidenciados por el desarrollo de horizontes de suelo
2.1.3 Actividad eruptiva histórica
Desde la conquista española (1532) se han descrito varias erupciones del volcán Cotopaxi.
De acuerdo a Troncoso (2005), la actividad del volcán Cotopaxi se puede dividir en 6
episodios eruptivos:
1. Episodio eruptivo 1 532-1534?
2. Episodio eruptivo 1742 a 1744
3. Episodio eruptivo 1766 a 1768
4. Episodio eruptivo 1803
5. Episodio eruptivo 1845 a 1886
6. Episodio eruptivo 1903 a 1912
1.- Del primer ciclo eruptivo histórico (1532-1534?) no se cuenta con una fecha exacta
de su erupción, pero los detalles que contiene las crónicas sobre los efectos de la erupción
permiten deducir que el evento fue de gran magnitud, con caída de ceniza y generación de
lahares afectando a La Contiega (Egred, sin publicar).
Durante 200 años no se reportó ninguna actividad del volcán Cotopaxi, formando así un
suelo delgado en su pausa eruptiva (Hall y Mothes; 2007)
2.- Episodio eruptivo 1742 a 1744. En 1742 se inició un período de intensa actividad
(Egred, sin publicar), dos principales erupciones ocurrieron en este año produciendo caída
de ceniza y lahares destructivos (Barberi et al; 1995), afectó al valle del río Cutuchi (Egred,
sin publicar).
En 1743 los flujos de lodo fueron de menor proporción que los del año anterior y las lluvias
de ceniza fueron más profusas (Egred, sin publicar).
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22
Durante 1744 el volcán tuvo una mayor erupción explosiva, con una extensa caída de
ceniza y arena de 7 a 10 cm de espesor a 10 km al oeste del cráter y corrientes de lavas
en diferentes direcciones produciendo grandes lahares (Barberi et al., 1995). Los lahares
llegaron al norte, valle de los Chillos ocasionando serios estragos, al sur, por el valle del río
Cutuchi cubriendo todas las llanuras de Latacunga y por el Este se produjo una crecida de
flujo de lodo que devastó la población de Napo (Egred, sin publicar).
3.- Episodio eruptivo 1766 a 1768: la erupción de 1766 generó grandes lahares e
inundaciones afectando a la ciudad de Latacunga, mientras que la caída de pómez gruesa
hacia el oeste del volcán afectó a varias granjas (Barberi et al., 1995)
En 1768, erupción explosiva más grande que las anteriores, cayeron bombas hasta la
Cienega cerca de Tanicuchí, los flujos de lava ocasionaron lahares en el valle de los Chillos
y en el río Cutuchi destruyendo Latacunga (Barberi et al., 1995).
4.- Después de 35 años, la actividad continúa en 1803, pero es muy pequeña y débil
(Barberi et al., 1995), pero (Egred, sin publicar) menciona la generación de flujos de lava,
flujos de lodo y una posible caída de ceniza.
5.- Episodio eruptivo 1845 a 1886: En 1845 consta como una erupción poco alarmante,
en la que se registró el crecimiento del caudal del río Cutuchi y columnas de humo sobre el
cráter (Egred, sin publicar).
En 1853, una nueva erupción provocó la caída de ceniza por tres días, además de emisión
de lava generando pequeños lahares (Barberi et al., 1995).
En 1854 se registra emanación de lapilli, ceniza, y lahares (Egred, sin publicar).
Desde 1855 a 1866 el volcán tuvo al menos 4 erupciones menores, con caída de ceniza y
emisión de flujos de lava (Barberi et al; 1995), excluyendo la erupción de 1855 que no fue
tan pequeña como se suponía porque la generación de flujos de lodo tuvo la suficiente
magnitud para destruir el puente de Latacunga (Egred, sin publicar).
En los años 1867 a 1876 la actividad eruptiva fue transitoria y poco intensa (Egred, sin
publicar).
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23
Una mayor actividad eruptiva se desató en 1877 presentando algunos fenómenos
volcánicos y ocasionando grandes consecuencias, un breve resumen se describe a
continuación:
Emanación de ceniza, se extendió hasta las costas de Manabí, Guayas y
Esmeraldas; en Latacunga la acumulación de ceniza fue menor y para el Oriente la
capa de ceniza fue muy fina. Cabe resaltar que la acumulación de ceniza en esta
erupción fueron menores en comparación con grandes erupciones pasadas (Egred,
sin publicar).
Los flujos de lava (2500°C) y materiales ígneos bajaron por todos los márgenes del
cráter, causando la fusión de la nieve y grandes partes del casquete glaciar que
generaron grandes volúmenes de agua, así, los lahares primarios descendieron por
los anchos surcos que quedaron excavados por los glaciares, rebasaron cauces de
100 m de ancho por 50 m de profundidad (Egred, sin publicar). Los flujos de lodo
transitaron al norte, principalmente por el río Pita hasta Sangolquí y por el río
Guayllabamba hasta el Océano Pacífico llegando a Esmeraldas en 18 horas
recorriendo 300 km, al sur por la cuenca del río Cutuchi demorándose 30 minutos
en llegar a Latacunga continuando hacia Baños y el Puyo y al este, los lahares
bajaron por el río Tambo al río Napo (Troncoso, 2005)
En los años 1878 a 1885 reportaron pequeñas erupciones con emisión de nubes ardientes,
flujos de lava, y lahares (Barberi et al., 1995).
6.- Episodio eruptivo 1903 a 1912: en 1903 el volcán entra en erupción, dando lugar a
coladas de lava y columnas de vapores y gases mezclados con ceniza y arena (Egred, sin
publicar).
El evento de 1904 empezó con caída de ceniza en Quito, flujos de lava y lahares (Egred,
sin publicar).
En los años 1905, 1906 y 1907 el volcán Cotopaxi se mantuvo con una actividad eruptiva
pequeña acompañada de fuertes truenos, columnas de humo y material volcánico (Egred,
sin publicar).
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24
En 1911 y 1912 el volcán presentó un deshielo de su casquete glaciar presentado pequeños
lahares y emanaciones de ceniza (Egred, sin publicar).
La Tabla 1 indica un resumen del número de erupciones y los índices de explosividad
volcánica (VEI) de los eventos eruptivos históricos del volcán Cotopaxi:
Tabla 1. Erupciones históricas del volcán Cotopaxi y VEI. (Modificado de Mothes et al, 2004)
AÑO NÚMERO DE ERUPCIONES
VEI
1532-1534 2 3-4
1742 3 4
1743 1 3-4
1744 1 4
1766 1 3
1768 1 4
1803 1 ?
1853-1854 2 (Hall; 2007) 3-4
1855 1 (Egred, sin publicar)
1877 2 4
1880 1 2-3
1878 1 (Egred, sin publicar) ?
1904 1 (Egred, sin publicar) ?
1905 1 (Egred, sin publicar) ?
1906 1 (Egred, sin publicar) ?
Con los datos históricos del volcán Cotopaxi, se puede observar que los VEI varían de 2 a
4, lo que quiere decir que las erupciones han sido moderadas a grandes llegando a
ocasionar grandes pérdidas humanas y económicas.
2.1.4 Actividad actual del volcán Cotopaxi
En los siguientes párrafos se detalla un resumen de la actividad del volcán Cotopaxi
realizado por el Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional en sus informes
diarios durante el periodo abril 2015 – julio 2016.
La actividad sísmica del volcán ha mostrado cambios desde mediados del mes de abril del
2015, caracterizada principalmente por la presencia de sismos relacionados a movimiento
de fluidos al interior del volcán. Desde el mes de mayo se observó un incremento en la
actividad fumarólica del cráter, se reportó un aumento del caudal de agua en algunas
quebradas del flanco NE del volcán.
Sin embargo, el 14 de agosto del 2015 el volcán inició el proceso eruptivo, registró 4
explosiones; dos de ellas corresponden a explosiones pequeñas mientras que las otras
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25
fueron freáticas formando grandes nubes de ceniza afectando a los sectores de Machachi,
Amaguaña, Boliche, Tambillo y al sur de Quito, posterior a esto, se produjo una segunda
emisión de ceniza, generando una nube que alcanzó los 6 y 8 km sobre el nivel del cráter
y un volumen de tefra de 560 000 m3, estos datos asignan un índice de explosividad
volcánica igual a 1. La presencia de ceniza en los flancos del volcán cubrió el glaciar en la
parte occidental y sus flancos inferiores (Fotografía 2).
Fotografía 2. Presencia de cenizas en los flancos del volcán Foto tomada desde Lasso en horas de la
tarde, martes 18 de agosto 2015, por P. Mothes.
A inicios del mes de septiembre del 2015 las emanaciones de cenizas y gases volcánicos
disminuyeron en altura, generalmente estas emisiones no pasaron de 1 km sobre el nivel
del cráter y presentaron una dirección preferencial hacia al O-NO, y ocasionalmente
tuvieron una dirección hacia el SO. Sin embargo, tiempo después se produjo una columna
de más de 3 y 4 km de altura, cuya ceniza de calor blanco cayó en los flancos occidentales
del volcán, se registró un aumento en el número de eventos volcano-tectónicos (fractura de
rocas dentro del volcán) posiblemente relacionados a una nueva intrusión del magma o a
un aumento de la presión en el reservorio magmático.
A partir del mes de octubre se observó una progresiva disminución de la actividad superficial
del volcán Cotopaxi caracterizada por columnas de gases, de color blanco que alcanzaron
los 2 km de altura sobre el nivel del cráter, y a pesar de que, el número de eventos volcano-
tectónicos (rupturas dentro del volcán) registrados siguió en aumento desde el 10 de
septiembre, en diciembre hasta marzo se ha reportado que la actividad interna del volcán
fue moderada, solamente se observaban emisiones débiles de gas y vapor a nivel del cráter.
La actividad superficial del volcán se ha mantenido en un nivel bajo, es decir, presencia de
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26
emisiones de ceniza, sin que lleguen a afectar a las poblaciones próximas al volcán y
generación de lahares secundarios afectando solamente al Parque Nacional Cotopaxi,
como ha ocurrido en los meses anteriores.
El informe especial del 30 de marzo del 2016 menciona que se han producido 58 lahares
secundarios (Fotografía 3) debido a los deshielos de los flancos, los cuales descendieron
principalmente por la quebrada Agualongo ubicada al occidente del volcán. Cabe indicar
que la cobertura glacial actual del volcán se encuentra fisurada y debilitada, es por esa
razón que los deshielos han ocurrido continuamente.
Fotografía 3. Pequeño flujo de lodo que bajo por el flanco occidental del cono, en la tarde del 28 de
Agosto del 2015. Tomada por D. Andrade.
Durante el mes de abril hasta el 21 de mayo la actividad interna del volcán fue moderada
con tendencia descendente, en cambio, a partir del 22 de mayo hasta el mes de julio la
actividad interna del volcán fue baja, durante estos meses, las actividades superficiales que
el volcán presentó fueron las emisiones de gases y vapor de agua, las mismas que
alcanzaron una altura máxima de 500 metros sobre el nivel del cráter, excepto la del 30 de
mayo que alcanzó una altura de 1000 metros sobre el nivel del cráter con dirección al
occidente y oriente. Cabe recalcar que las lluvias moderadas que han ocurrido en el volcán
generaron pequeños lahares secundarios el 10 de abril, 1, 10 y 30 de mayo, 8 de junio y 23
de julio, los mismos que no presentaron peligro para la población ya que se han depositado
dentro del Parque Nacional Cotopaxi, que es despoblada.
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27
2.2 Lahares o flujos de lodo
2.2.1 Definición y aspectos importantes
Los lahares son mezclas de materiales volcánicos como bloques, bombas, piedra pómez y
ceniza, con agua proveniente ya sea por la fusión de casquete glaciar, de la ruptura de un
lago ubicado en un cráter o de lluvias fuertes (Andrade et al., 2005); es decir, que los lahares
pueden ser primarios (se generan por la erupción) o secundarios (post eruptiva o sin
erupción). El origen de los lahares requiere de: 1. Un adecuado suministro de agua, 2.
abundantes detritos no consolidados, (pueden ser generados por flujos y caídas
piroclásticos) material meteorizado (influencia glaciar), coluviones y suelo, 3. pendientes
empinadas (mayores a 25°) y altos relieves en la fuente y 4. mecanismos desencadenantes
(Modificado de Vallance e Iverson, 2015).
Los mecanismos para generación de lahares, por la liberación repentina de agua pueden
ser: 1. Mezcla rápida de avalanchas de rocas calientes, flujos y oleadas piroclásticas con
hielo glacial y nieve derretida (lahares primarios), 2. desplazamiento de grandes volúmenes
de agua de un lago cratérico durante una erupción, 3. liberación de agua atrapada dentro
de un glaciar, que se generó durante erupciones subglaciales, 4. producto de removilización
de materiales por intensas lluvias, pueden ser generados sin erupciones. Los lahares por
lluvias o secundarios son los más comunes y abundantes durante períodos de invierno y
en zonas tropicales. El tamaño y la frecuencia de los lahares pueden aumentar en los meses
o años después de la erupción piroclástica primaria, luego disminuyen exponencialmente a
medida que las redes de drenaje y vegetación se reestablecen (Vallance e Iverson, 2015).
Un lahar en movimiento tiene forma de un cuerpo alargado, con la superficie expuesta
bastante plana. En el lahar se puede distinguir tres zonas que son caracterizados por el
tamaño de clastos y la distinta concentración de sólidos. En la parte frontal se observa
clastos de mayor tamaño y en mayor concentración; en la parte central disminuye la
cantidad de clastos y concentración; y en la cola se transforma a un flujo hiperconcentrado
(Pierson T., 1986). De acuerdo a Aguilera y Toulkeridis, (2005) en la cabeza, o "frente de
bloques", se van acumulando los bloques de roca de mayor tamaño; en el cuerpo, la
concentración de sólidos varía entre el 75 y 90% en peso y en la cola una concentración de
sólidos similar a la de un flujo hiperconcentrado, 45% en peso, es decir, partículas más finas
(Figura 7)
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28
Figura 7. Forma de un lahar. Pierson T., (1986)
En el caso del volcán Cotopaxi, los flujos de lodo o lahares son de tipo primario y
secundario. Siendo los lahares primarios muy voluminosos y destructivos, en tanto, los
secundarios son de tamaños moderado a pequeño y en general con menor alcance lateral
y longitudinal, (Andrade et al., 2005).
Cabe resaltar que para volcanes con casquete glaciar durante una erupción, el contacto o
mezcla entre los productos volcánicos calientes con el hielo y nieve es un factor importante
para la transferencia de calor y generación de agua necesaria para producir lahares. Los
procesos volcánicos altamente energéticos como los flujos piroclásticos tienen mayor efecto
mecánico sobre el glaciar para favorecer a la mezcla, en cambio los procesos volcánicos
menos energéticos como los flujos de lava, caída de tefra e impacto de fragmentos
balísticos tienen efecto local sobre la capa de hielo (Pierson et al., 1989 y EMAAPS, 2004)
A continuación se resumen los procesos volcánicos capaces de afectar, desestabilizar y
fundir el casquete glaciar, y que han sido mencionados en el informe de la EMAAPS, (2004)
como posibles en el volcán Cotopaxi.
El impacto sísmico y acústico asociado a erupciones freáticas y freatomagmáticas
ocasionan que la cohesión interna del glaciar disminuya y que pueda generarse
avalanchas de hielo y nieve.
Los fragmentos balísticos en una erupción tipo estromboliano y vulcaniano penetran
el casquete glaciar provocando la mezcla entre la roca, hielo y nieve, además de
generar avalanchas mixtas de roca y nieve.
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29
El contacto de los flujos y oleadas piroclásticos provocan una erosión térmica y
mecánica del glaciar, tienen una interacción más profunda entre el material
volcánico y el glaciar, generando mayor cantidad de fusión de la nieve y el hielo.
Entre otros factores que influyen en el debilitamiento del casquete glacial, se menciona:
El grado de fracturamiento del glaciar
La orientación de las grietas del glaciar, presencia de grietas longitudinales paralelas
a la dirección del flujo piroclástico.
La composición del magma, que controla el tipo de erupción y el grado de
explosividad.
Un caso particular, para determinar el probable comportamiento futuro del volcán Cotopaxi,
es la erupción con lahares del Nevado del Ruiz del 13 de noviembre de 1985. En esta
erupción, Pierson et al, (1989) dan a conocer ciertos aspectos importantes sobre la
generación y desarrollo de lahares primarios:
La rápida transferencia de calor de una secuencia de flujos y oleadas piroclásticas,
combinada con movimientos sísmicos produjo grandes volúmenes de deshielo que
fluyen pendiente abajo generando avalanchas saturadas en nieve. Los depósitos
registraron que los flujos tienen diferente concentración, energía, temperatura y
humedad.
Los autores concluyeron que para calcular el potencial volumen de los lahares que
se pueden generar, se debe considerar el área de la nieve depositada, más que el
espesor de la capa de hielo. Esto considerando que durante la erupción de 1985 se
observó que la nieve es más efectiva para la generación de lahares, debido a que
se funde y se mezcla más rápido que el hielo.
Los lahares incrementaron su volumen significativamente por la incorporación de
agua y erosión de los sedimentos. En valles confinados la velocidad de estos flujos
fue alta y los impactos catastróficos que llegaron hasta los 100 km río abajo.
Varios de los flujos piroclásticos cambiaron a oleadas piroclásticas cuando éstos
fluyeron fuera de la meseta de la cumbre, sobre los flancos exteriores más
empinados. Otros flujos llegaron a ser progresivamente más húmedos a través de
la incorporación del agua fusionada del hielo y nieve erosionada.
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Los depósitos de lapilli acresionaria y coágulos de lodo cohesivo depositados por
oleadas, indicaron que parte de las oleadas estaban húmedas por el tránsito sobre
la nieve derretida y en parte por el agua de vapor condensada.
Con respecto al tipo de magma, los autores observaron que el magma que produce
la pómez gris fue más caliente que el magma que produce pómez blanca, es decir,
918° a 992° C y 914° a 935° C respectivamente.
Las oleadas piroclásticas generadas durante la fase explosiva temprana,
erosionaron la nieve y fracturaron el hielo. Estos marcaron un patrón de surcos
radiales en las fuertes pendientes de la capa de hielo de la cumbre.
La transferencia de calor desde una capa de detritos piroclásticos calientes en
reposo a una superficie de nieve, teóricamente pudo generar una escorrentía de
deshielo de 33 - 46 mm/30 min.
La filtración del deshielo, movimientos sísmicos y esfuerzos de cizalla impartida por
los flujos y oleadas piroclásticas pudieron desencadenar fallas masivas del glaciar
durante la erupción. La sismicidad por sí sola no pudo causar un gran número de
fallas, a menos que una actividad anterior haya desestabilizado las pendientes.
Los esfuerzos de cizalla impartidos por el arrastre del fluido y la colisión de partículas
en la superficie o partes desestabilizadas de la capa de hielo, pueden ayudar a
desencadenar avalanchas mixtas durante la fase explosiva temprana de la erupción.
Las temperaturas de emplazamiento de algunos depósitos fueron probablemente
más de 500° C.
Los primeros pulsos de los lahares removieron elementos rugosos de algunos
canales, los cuales crearon canales hidráulicamente lisos, que permitieron que
lahares tardíos viajen más rápido que los anteriores.
Los flujos del lahar se formaron en pulsos u olas, esto se debe en parte a los flujos
iniciales que ocurren en diferentes tiempos, por diferentes mecanismos y en
diferentes valles tributarios. Los pulsos de los flujos pudieron ser el resultado de: 1)
un represamiento y liberación periódica, un hecho que ha sido observado en
pequeños flujos de detritos, y 2) por la inestabilidad del flujo.
La descarga máxima de lahares fue mayor en los canales empinados superiores,
los caudales oscilaron hasta los 48 000 m3/s y son mayores entre los 10 y 20 km río
abajo del volcán. Se estima que el volumen total combinado de los lahares en las
cabeceras de todos los canales pudo haber sido entre 19 000 000 y 27 000 000 m3,
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mientras que a 104 km de la fuente un lahar lodoso alcanza un total de 90 000 000
m3, esto pudo ser gracias al ingreso de sedimentos erosionados y agua adicional.
Los lahares incrementaron su volumen a al menos 70 km del cráter. Un pequeño
lahar aparentemente alcanzó su máximo volumen a los 30 - 40 km corriente abajo
desde el cráter.
La combinación de altos relieves, fuertes pendientes y valles profundos sobre el
cono volcánico puede extender la distancia de los lahares a más de 100 km del
volcán.
Para el caso de estudio, en una futura erupción del volcán Cotopaxi, se debe considerar
aspectos importantes que fueron mencionados en párrafos anteriores, resaltando que los
lahares son el resultado de la interacción de los flujos piroclásticos con el glaciar más no
por el contacto de un flujo de lava. Por otra parte también se generan las avalanchas de
hielo y nieve que son producto de los sacudimientos sísmicos, acústicos e impacto de
fragmentos balísticos. Los lahares pueden presentarse en forma de pulsos u olas, siendo
los primeros que van removiendo el material que se encuentra en los canales para dejar
una superficie lisa para el paso de lahares posteriores, los mismos que adquirirán mayor
velocidad en relación a los primeros. Con respecto al volumen generado, se resalta que en
el Nevado del Ruiz cerca de la fuente fue de 19 000 000 a 27 000 000 m3, llegando a
aumentar este valor a una distancia de 104 km del volcán a 90 000 000 m3, es decir, se
incrementó en aproximadamente 3 veces con respecto al volumen inicial, esto se debe a la
incorporación de agua y material erosionado.
2.2.2 Lahares del volcán Cotopaxi
Estudios geológicos detallados por Andrade et al. (2005) indican que los lahares (primarios
y secundarios) han ocurrido en todas las épocas eruptivas de los últimos 2000 años.
Debido a su alta velocidad (aproximadamente 100 km/h), los lahares primarios pueden
desplazar objetos de gran tamaño y peso, tales como puentes, fábricas, casas, grandes
árboles, entre otros. Relatos históricos, mencionan que las mayores catástrofes
ocasionados por los lahares fueron en los valles de los ríos Pita- Santa Clara – San Pedro
y Cutuchi, afectando seriamente a poblaciones como Sangolquí (en el norte) y Latacunga
– Salcedo (en el sur).
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Para el caso específico del lahar del 26 de junio de 1877, en el río Pita, se ha calculado que
su velocidad variaba entre 50 y 82 km/h en el curso alto, y entre 20 y 30 km/h en el Valle
de los Chillos, su caudal pico fue de 50 000 y 60 000 m3/seg, y el volumen calculado para
el lahar fue de 0,07 km3 aproximadamente (Mothes et al., 2004).
Mothes et al. (2004) analizan diferentes escenarios para la generación de lahares de
eventos eruptivos de magnitudes variables; demostraron que la fusión de la nieve/hielo en
todo el sector norte del glaciar, en un área estimada de 4,7 km2 y a una profundidad entre
4 y 8 m, durante una erupción de VEI 4 o mayor, generaría suficiente agua para producir
un volumen de lahar de 60 000 000 a 120 000 000 m3 para el flanco N-NE. Erupciones más
pequeñas (VEI 2-3) asociados con eventos explosivos de pequeño volumen de tipo
estromboliano, posiblemente generarían flujos piroclásticos de corta duración o lavas que
tendrían mínimos efectos sobre el glaciar. Samaniego (2004), calcula que los volúmenes
de lahar totales para este tipo de erupción sería entre 15 000 000 a 30 000 000 m3. Los
autores resaltan que para el drenaje norte, este sería un resultado probable, y que las
dispersiones y extensiones volumétricas de estos lahares serían menores que las ocurridos
en el caso de 1877.
La tabla 2 indica el número de lahares primarios históricos recopilados de la información
bibliográfica, que fluyeron por los drenajes norte, sur y oriente.
Tabla 2. Lahares primarios en las zonas Norte, Sur y Oriente
AÑOS NÚMERO DE LAHARES
NORTE SUR ORIENTE
1532-1534 1 (Mothes et al., 2004)? 1 (Egred, sin publicar)
1742 1 (Mothes et al., 2004)
1743 1 (Mothes et al., 2004)
1744 1 (Mothes et al., 2004) 1 (Mothes et al., 2004) 1 (Mothes et al., 2004)
1766 1 (Mothes et al., 2004)
1768 1 (Mothes et al., 2004) 1 (Mothes et al., 2004)
1854 1 (Egred, sin publicar)
1855 1 (Egred, sin publicar)
1877 1 (Mothes et al., 2004) 1 (Egred, sin publicar) 1 (Mothes et al., 2004)
1878 1 (Egred, sin publicar)
1906 1 (Egred, sin publicar)?
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33
Información tomada de Andrade et al. (2005) indican que históricamente hacia la parte norte
fluyeron 3 lahares y hacia el sur 20, mientras que en la recopilación de información de
lahares históricos que se señala en la Tabla 2, se puede resaltar que por el norte
descendieron al menos 5 lahares y al sur 9 lahares. En cambio, Mothes et al.,(2004)
mencionan que hacia el valle de Latacunga fluyeron 12 lahares y al norte 3, en tanto para
el oriente, todos los autores mencionados coinciden que solo tres lahares fluyeron hacia
esa zona.
2.2.3 Lahares hacia el drenaje norte
Los lahares que fluyen hacia la parte norte del volcán siguen una red hídrica, que inicia con
los ríos Pita (unión de 8 pequeñas quebradas) con una descarga normal de 1 a 3 m3/s y el
río El Salto <1 m3/s (Mothes et al., 2004); drenan la parte nor-oriental y norte del cono, estos
drenajes nacen de los glaciares 1 - 6 (Figura 6). Hacia zonas más bajas, los ríos Pita, Santa
Clara y San Pedro se unen; manteniendo el mismo nombre de río San Pedro, aguas abajo
el caudal confluye al río Machángara, que finalmente se une con el río Chiche para forman
el río Guayllabamba, este último recibe a los ríos Pisque e Intag; pasando el límite
interprovincial, el río Guayllabamba se une con el río Blanco para formar el gran río
Esmeraldas que deposita sus aguas en el Océano Pacífico.
En los años 1744, 1768, 1877 y 1906 (Egred sin publicar) erupciones volcánicas generaron
lahares, que transitaron los ríos antes mencionados. En el período eruptivo de 1532-1534
se formaron grandes lahares, pero estos son muy poco descritos y en el caso del lahar de
1906 Egred (sin publicar) menciona que no existen detalles sobre este evento.
Entre 1534 y 1742 Mothes et al. (2004).señalan que existe un suelo delgado formado
durante los 200 años de pausa eruptiva, por lo que se deduce que no hay evidencias de
lahares en el período mencionado.
La erupción de 1744 desencadenó un lahar que entró al río Santa Clara, destruyendo
propiedades ubicadas a lo largo de la trayectoria (Mothes et al., 2004), esto se debe a la
condición morfológica particular, en el sitio "La Caldera", en la que gran parte del volumen
de los lahares que circulan por el río Pita desborda hacia el río Santa Clara (Aguilera y
Toulkeridis, 2005), se cree que esto es resultado de que la descarga del lahar fue alta y se
produjo un run-up (Mothes et al., 2004). Los lahares llegaron al Valle de los Chillos y
Tumbaco afectando comunidades como San Rafael, Cumbayá, Tumbaco, entre otros;
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34
continuando por el río Guayllabamba hasta llegar a Esmeraldas por el río del mismo nombre
(Egred, sin publicar). Lo más distintivo son los líticos grisáceos con fracturas radiales
producidas por enfriamiento asociado a una explosión plug-clearing lo cual fue antes de la
principal erupción que produjo el lahar (Mothes et al., 2004). Durante la erupción hubo
abundante lluvia de piroclastos que consistió al principio de arena gruesa, después fue
arena más fina de coloración blanquecina, rojiza y verdosa. El volcán emanó una nube de
ceniza que alcanzó grandes distancias según la dirección del viento, las corrientes de lava
y nubes ardientes bajaron en diferentes direcciones del cráter ocasionando lahares y
torrentes de agua que descendieron por los principales drenajes del volcán (Egred, sin
publicar)
En 1768 ocurrió una erupción explosiva más grande que las anteriores, presentó caída de
lapilli escoriácea seguida por la emisión de pómez blanca, ceniza pumícea gruesa y ceniza
fina, además, de flujos de lava los cuales produjeron lahares en el Valle de los Chillos, 40
km al N del volcán (Barberi et al., 1995). El depósito de lahar de 1768 puede corresponder
a una unidad compuesta de grandes clastos andesíticos (10-40cm.), que se observan en
un afloramiento al pie del norte del volcán que suprayace una caída de ceniza, depósitos
de flujo piroclástico, nube de ceniza y del lahar de 1877. Hay componentes escasos de
escoria juvenil o de piedra pómez, no existe un registro histórico que detalle la naturaleza
de los flujos piroclásticos que causó la destrucción del glaciar y produjeron el lahar de 1768
(Mothes et al., 2004).
La erupción del 26 de junio de 1877 produjo flujos piroclásticos ricos en escoria que fluyeron
sobre todos los flancos del cráter fundiendo gran parte del glaciar lo que rápidamente formó
lahares. Los flujos piroclásticos fueron expulsados durante 15 a 20 minutos, acompañado
de una gran cantidad de gases, en una actividad especial denominada tipo “boiling over”,
esta actividad se caracteriza por la emisión de una espuma densa de piroclastos y gases
que recubre la cima del volcán generando nubes ardientes capaces de fundir el hielo.
Mothes et al. (2004) señalan que los flujos piroclásticos se separaron en clastos
redondeados, escoriáceos, semi-vesiculados y cubiertos por un barniz vítreo, se sabe que
los bloques tienen forma de coliflor o bloques 'krumkopf'. En las crónicas del Padre
Sodiro se menciona que la cantidad de “lava” fue impresionante, calculó un volumen de
200 000 000 m3 para todo el material que bajo por las quebradas. Cabe recalcar que el
fenómeno que originó los lahares fue la interacción de los flujos piroclásticos con la nieve y
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35
el hielo del casquete glaciar. Además, una de las particularidades fue que el flujo piroclástico
era escoriáceo. El depósito de lahar tiene un color gris y comprende clastos de escoria
negra y roja, además, de pequeñas gravas de clastos de andesitas grises y arena de grano
medio, generalmente la matriz se disgrega fácilmente, es poco cohesiva y clastos soportado
(EMAAPS, 2004).
De acuerdo a las crónicas, el flujo de lodo llegó cerca del barrio de San Pedro del Tingo,
donde ingresa al cauce del río de San Pedro, destruyendo puentes, haciendas, sistemas
de riego y molinos de grano, hasta llegar a la ciudad costera de Esmeraldas 18 horas
después de su inicio; al valle de los Chillos llegó en menos de una hora, y a Tumbaco llegó
en 1 hora y media (Mothes et al., 2004).
2.3 Variables morfométricas
Para el estudio del comportamiento de un lahar que fluya por la cuenca y su drenaje
principal, es necesario conocer que son y cuáles son los parámetros morfométricos. De esa
manera, se detalla lo siguiente:
Parámetros generales
Perímetro (P)
El perímetro de la cuenca es la longitud de la línea divisoria.
Área de la cuenca (A)
El área de una cuenca es el espacio que delimita la curva del perímetro
Parámetros de forma
Factor de forma (F)
Expresa la relación entre el ancho promedio de la cuenca (W) y la longitud de la cuenca (l),
determinando si existe concentraciones de volúmenes de agua (Anaya, 2012), mediante la
siguiente ecuación:
F =W
l
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Dónde: W: Ancho promedio del área de captación
l: Longitud de la cuenca
El ancho promedio W se estima como:
W =A
l
Dónde: A: Área de captación
l: Longitud de la cuenca
Entonces:
F =A/l
l
F =A
l2
La clasificación para describir la forma de la cuenca se indica en la Tabla 3
Tabla 3. Forma de la cuenca en función al factor de forma. Fuente: Villón (2002).
Factor de forma Forma de la cuenca
F>1 Redondeada
F<1 Alargada
Coeficiente de compacidad (Kc)
El coeficiente de compacidad propuesto por Gravelius (Anaya, 2012), compara la forma de
la cuenca con la de una circunferencia. Kc se define como la razón entre el perímetro de la
cuenca y su área (Anaya, 2012).
Kc =0.28 ∗ P
√A
Dónde: Kc: Coeficiente de compacidad
P: Perímetro de la cuenca
A: Área de la Cuenca
Según Anaya (2012), el valor del coeficiente de compacidad, independiente del área
estudiada tiene por definición un valor de 1 para cuencas imaginarias de forma exactamente
circular. Los valores de Kc nunca serán inferiores a 1. El grado de aproximación de este
índice a la unidad indicará la tendencia a concentrar fuertes volúmenes de aguas de
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37
escurrimiento, es decir, entre más bajo sea Kc mayor será la concentración de agua (Tabla
4)
Tabla 4. Índice de Gravelius para la evaluación de la forma. Fuente: Ortiz (2004).
Clase Rango Descripción
Kc1 1 a 1.25 Forma casi redonda a oval-redonda
Kc2 1.25 a 1.5 Forma oval-redonda a oval-alargada
Kc3 >1.5 Forma oval-alargada
Parámetros de relieve
Pendiente de la cuenca hidrográfica
Según Villodas (2008), la gradiente de la pendiente de una cuenca tiene importancia dado
que, indirectamente, a través de la velocidad de escurrimiento, influye en el tiempo de
concentración.
La clasificación del tipo de terreno es según el rango de pendientes (porcentaje), de acuerdo
a la Tabla 5
Tabla 5. Tipo de terreno en función de la pendiente. Fuente: Villodas (2008).
Pendiente en % Tipo de Terreno
0 -3 Llano
3 – 7 Suave
7 – 12 Medianamente accidentado
12 – 20 Accidentado
20 - 35 Fuertemente accidentado
35 - 50 Muy fuertemente accidentado
50 - 75 Escarpado
>75 Muy escarpado
Existen algunos criterios para evaluar la pendiente de la cuenca, para este estudio se aplicó
tres métodos: criterio de Alvord, criterio del rectángulo equivalente, y software aplicado
(ArcGis 10.3); con la finalidad de conocer que método sería el más preciso.
Criterio de Alvord: Este criterio se basa en la obtención previa de las pendientes existentes
entre las curvas de nivel.
Sc =D
A∗ ∑Li
n
i=1
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38
Dónde: Li: longitud de la curva de nivel “i”
D: desnivel entre dos curvas de nivel consecutivas
A: Área total de la cuenca.
Criterio del Rectángulo Equivalente: El rectángulo equivalente es una transformación
geométrica, que pretende representar la forma de una cuenca en un rectángulo que tiene
misma área y perímetro, en este rectángulo las curvas de nivel se convierten en rectas
paralelas al lado menor (Villón, 2002).
Para el cálculo de las longitudes del lado mayor y menor, se utilizan las siguientes
ecuaciones:
L =Kc√A
1.12[1 + √1 − (
1.12
Kc) ]
l =Kc√A
1.12[1 − √1 − (
1.12
Kc) ]
Dónde: L: longitud del lado mayor del ractángulo
l: longitud del lado menor del rectángulo
Kc: índice de Gravelious
A: área de la cuenca
El valor medio de la pendiente se calcula con la siguiente ecuación:
Ip =1
√L[∑√βi(ai − ai−1)
n
1
]
Dónde: Ip: índice de pendiente, adimensional
L: longitud del lado mayor del rectángulo equivalente, en Km
n: número de curvas de nivel dentro del rectángulo equivalente, incluyendo las
extremas
β: fracción de la superficie total de la cuenca comprendida entre ai y ai-1
a: cotas de las curvas de nivel consideradas
2
2
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39
Software Aplicado (ArcGis): Se calcula a partir de un DEM, realizando un mapa de
pendientes, el mismo que se interpola para ser transformado a un vector y calcular la
pendiente de la cuenca
Curva hipsométrica
Según Villodas (2008) la curva hipsométrica de una cuenca es un indicador de su estado
de equilibrio dinámico. Se la representa gráficamente, en el eje de las abscisas el porcentaje
del área acumulada que está por encima de una cota altitudinal específica, la misma que
se la representa en el eje de las ordenadas.
La Figura 8 indica tres curvas hipsométricas correspondientes a otras tantas cuencas que
tienen potenciales evolutivos distintos. La curva superior (curva A) refleja una cuenca con
un gran potencial erosivo; la curva intermedia (curva B) es característica de una cuenca en
equilibrio; y la curva inferior (curva C) es típica de una cuenca sedimentaria.
Es decir, se representan en las distintas fases de la vida de los ríos: curva A: fase de
juventud; curva B: fase de madurez; y curva C: fase de vejez.
Figura 8. Curvas hipsométricas características del ciclo de erosión de una cuenca. Tomado de Villodas (2008)
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40
Pendiente del cauce principal
La pendiente del cauce principal se relaciona con la capacidad y velocidad de transporte de
sedimentos (Villón, 2002).
En la Tabla 6 se indica la clasificación para caracterizar la pendiente de un cauce.
Tabla 6. Clasificación de la pendiente Fuente: El Peruano 2009.
Rango Término descriptivo
0-2% Plano o casi a nivel
2-4% Ligeramente inclinado
4-8% Moderadamente inclinado
8-15% Fuertemente inclinado
15-25% Moderadamente empinado
25-50% Empinado
50-75% Muy empinado
>75% Extremadamente empinado
Por comparación se analizó la pendiente del cauce mediante dos métodos:
Método I. Pendiente uniforme del cauce: Consiste en medir el desnivel del río para su
longitud.
Sr =DA
L
Dónde: DA: desnivel altitudinal
L: longitud del cauce
Método II. Taylor y Schwarz: Este método considera que un río está formado por n
tramos de igual o diferente longitud, cada tramo con pendiente uniforme (Villón, 2002).
Para el cálculo de la pendiente se aplica la siguiente fórmula:
S =
[
∑ Lini=1
∑Li
√Si
ni=1
] 2
Dónde: S: Pendiente media del cauce
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41
Li: longitud del tramo i
Si: Pendiente del tramo i
Redes de drenaje
Longitud del cauce principal (L) (río Santa Clara)
Es la medida del escurrimiento principal de la cuenca, medido desde la parte más alta hasta
la salida (Ibáñez et al., 2011).
Orden de drenaje
Permite tener un mejor conocimiento de la complejidad y desarrollo del sistema de drenaje
de la cuenca, se relaciona con el caudal relativo del segmento de un canal (Ibáñez et al.,
2011).
Cuando se tiene un mayor orden de drenaje indica, de forma general, la presencia de
controles estructurales del relieve y mayor posibilidad de erosión o bien, que la cuenca
podría ser más antigua (en determinados tipos de relieve) (Fuentes, 2004).
Tabla 7. Clasificación del orden de drenaje. Fuentes 2004.
Clases de orden de drenaje
Rangos de órdenes Clases de orden
1 - 2 Bajo
2 - 4 Medio
4 - 6 Alto
Densidad de drenaje
Una mayor densidad de drenaje indica mayor estructuración de la red fluvial, o bien, existe
mayor potencial erosivo. La densidad de drenaje varía inversamente con la extensión de la
cuenca (Ibáñez et al., 2011).
Con este parámetro se puede establecer una relación con las características del suelo y el
grado de cobertura que existe en la cuenca (Anaya, 2012) (Tabla 8)
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42
Tabla 8. Relación de la densidad de drenaje
Fuente: http://es.slideshare.net/valmisarandaaraujo/parametros-cuenca-delimitacin-clculos
Característica Densidad Alta Densidad Baja Observaciones
Resistencia a la erosión
Fácilmente erosionable
Resistente Asociado a la formación de
los cauces
Permeabilidad Poco permeable Muy permeable Nivel de infiltración y
escorrentía
Topografía Pendientes fuertes Llanura Tendencia al encharcamiento y tiempos de concentración
Los rangos para calificar la densidad de drenaje se indica en la Tabla 9
Tabla 9. Rangos de clasificación de la densidad de drenaje. Fuente: (SINCHI, 2010)
Rangos
Clasificación Calificación
<0.44 Baja
0.44-0.84 Media
>0.84 Alta
Se calcula dividiendo la longitud total de las corrientes de la cuenca por el área total que las
contiene:
Dd =L
A
Dónde: L: Σ longitud de las corrientes efímeras, intermitentes y perennes de la cuenca en
km.
A: superficie de la cuenca en km2.
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43
3.0 MARCO METODOLÓGICO
Para proponer sitios seguros en la zona 6 (Selva Alegre) del cantón Rumiñahui frente a una
eventual erupción similar a 1877 del volcán Cotopaxi y la potencial generación de lahares
primarios, se ha propuesto elaborar una metodología, la misma que consistirá en:
1.- Elaborar una base de información científica que se relacionará con la actividad
histórica del volcán.
2.- Considerar aspectos importantes de un flujo de lodo o lahar como es el alcance
tanto en volumen como en distancia desde la fuente, velocidades y caudales, por
ese motivo, se debe entender el comportamiento de un lahar primario, origen y
desarrollo (Estado del arte) (Pierson et al., 1989).
3.- Entendido el fenómeno, se realizará un estudio y análisis geomorfológico; el
mismo que se dividirá en tres criterios:
a) Morfoestructural, se refiere al tipo de estructuras que se presenta en la cuenca
del río Santa Clara como fallas y lineamientos que se marcarán principalmente en
los drenajes considerando que son los rasgos físicos que tienen formas rectilíneas,
siendo la evidencia de los cambios de dirección de los drenajes.
b) Morfoclimático se realizará un trabajo fotogeológico regional y local (fotografías
aéreas 1:5000 proporcionadas por el Instituto Geofísico Militar) y un trabajo de
campo con el objetivo de determinar las unidades morfoclimáticas existentes
(glaciares y fluviales), identificando además, relieves planos a lo largo del río Santa
Clara.
c) Morfométrico se calculará: parámetros de forma que darán a conocer si la
cuenca del río Santa Clara tendrá una baja o alta concentración de volumen de agua,
parámetros de relieve donde se calculará la pendiente de la cuenca, aplicando tres
métodos (Alvord, rectángulo equivalente y software Arcgis 10.3) para establecer el
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44
más apropiado para el estudio. Se obtendrá la curva hipsométrica a partir de rangos
entre curvas de nivel, en las que será dividida la cuenca de estudio con sus
respectivas altitudes promedio y porcentaje de superficies acumuladas, para
establecer qué tipo de cuenca corresponde al río Santa Clara (erosión, depositación
o de equilibrio), se calculará la pendiente del cauce total y de la zona 6 aplicando el
método de la pendiente uniforme y el método de Taylor y Schwarz, para determinar
si el flujo de lodo o lahar adquirirá mayor energía con la gradiente obtenida, y
además, se calculará el orden de drenaje y densidad de drenaje para conocer
propiedades como posibilidades de erosión y topografía.
4.- Se evaluará los lugares de emplazamiento de los depósitos de lahares históricos
(especialmente del evento de 1877) tomando en cuenta datos obtenidos de
documentos previos, como es la altura y extensión que puede alcanzar el lahar a lo
largo del río Santa Clara en la zona 6.
5.- Finalmente se elaborará un mapa con las potenciales zonas seguras tomando
en cuenta el comportamiento que tiene la cuenca y la zona plana posiblemente
afectada que se evidencia en los resultados de los emplazamientos de lahares y en
los perfiles topográficos realizados.
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45
4.0 CARACTERIZACIÓN GEOMORFOLÓGICA
Los análisis geomorfológicos realizados a detalle, permitieron establecer la base para la
propuesta de zonas seguras del área de estudio. Sin embargo, es necesario adicionar el
análisis del emplazamiento de los lahares de erupciones históricas, especialmente 1877,
para evidenciar la factibilidad de sitios propuestos.
Para el análisis geomorfológico se consideran los siguientes aspectos:
- Criterios morfoestructurales, dan a conocer que tipo de estructuras presenta la
cuenca del río Santa Clara.
- Sistemas morfoclimáticos, determinan las principales unidades geomorfológicas
que se encuentran en la zona de estudio y principalmente las zonas planas cerca
al río Santa Clara. Las zonas planas son las más susceptibles a ser inundadas
por el lahar generado por una potencial erupción del volcán Cotopaxi similar a la
de 1877.
- Parámetros morfométricos, ayudan a entender el comportamiento que tendrá el
flujo de lodo al movilizarse por la cuenca del río Santa Clara.
4.1. Criterio morfoestructural
Se analiza la influencia de las fallas del Valle Interandino tomando en cuenta la presencia
de elevaciones montañosas aledañas a la zona de estudio, que podría tener incidencia
estructural en el origen de fallas regionales que están controlando el río Santa Clara y por
ende causaría la forma particular que presenta la cuenca del mencionado río (Figura 9)
Aviles (2013) menciona que en el Valle Interandino existe un ambiente tectónico activo,
regido por un sistema de fallas inversas asociadas a una depositación sin-tectónica.
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46
Del análisis regional se puede establecer que la cuenca se encuentra posiblemente
influencia por las siguientes fallas
Falla El Cinto (Ec-30a y Ec-30b)
Esta falla tiene dirección NO-SE, se encuentra al oeste a 19 km aproximadamente
de la zona de estudio, tiene un comportamiento sinextral y está conformada por dos
secciones: Guayacán (Ec-30a) y Río Cinto (Ec-30b) (Figura 9) (Eguez et al., 2003)
Falla De Quito (Ec-31a y Ec-31b)
Esta falla se divide en dos secciones: norte (Ec-31a) y sur (Ec-31b), con 18 y 15 km
de longitud respectivamente, se ubica al NO de la zona de estudio, es una falla
inversa dextral con dirección preferencial NE (Figura 9) (Eguez et al., 2003), para
Alvarado et al., (2014), la falla de Quito se extiende más de 60 km a lo largo del
Valle Interandino con un ángulo de inmersión hacia el oeste de 45°, los
afloramientos en la superficie pertenecen a un sistema de segmentos tipo echelon,
cada uno de estos segmentos presenta una compresión principal y un componente
de fallamiento dextral.
Falla Machachi (35)
Esta falla es observada en el flanco NO del volcán Rumiñahui con tendencia al SO
en dirección al volcán Iliniza, se encuentra al sur de la zona de estudio, su
movimiento es dextral y tiene una longitud de 33 km (Figura 9) (Eguez et al., 2003)
Falla sin nombre
Falla propuesta por Alvarado et al., (2014), se ubica al este de la zona de estudio
(aproximadamente 7.5 km), su movimiento es sinextral y tiene una longitud
aproximada de 9 km (Figura 9). El autor no menciona ningún detalle adicional.
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47
Figura 9. Mapa de fallas regionales. Modificado de Eguez et al., (2003) y Alvarado et al., (2014)
Se puede considerar, que las fallas que tienen mayor influencia en la zona de estudio son
la falla Machachi ubicada al sur y la falla sin nombre localizada al este, por tal motivo y en
base a las evidencias que hasta hoy existen, se puede concluir que éstas fallas son una de
las principales causas para que la cuenca de estudio tome su forma particular.
A nivel local, la cuenca del río Santa Clara muestra cambios de dirección de los drenajes,
se observa tres tipos de estructuras que controlan la zona: falla inferida ubicada al sur de
la cuenca con una dirección preferencial de NE-SO (Figura 10), falla cubierta localizada
al norte, atraviesa el poblado de Selva Alegre, tiene una dirección NE-SO (Figura 10) y
además, se identificaron distintos lineamientos topográficos tomando direcciones
preferenciales tales como: en la parte sur NE – SO, en la parte central de la cuenca es N –
S y en la parte norte cambian ligeramente a NO – SE (Figura 10).
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48
Figura 10. Mapa estructural de la cuenca del río Santa Clara. Área de estudio en recuadro tomate.
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49
En conclusión, se puede observar que los lineamientos topográficos marcados en las partes
norte, sur y centro de la cuenca del río Santa Clara, presentan direcciones preferenciales
que están controlando la forma que tiene la cuenca, cabe recalcar que, como se encuentra
influenciado por las fallas regionales mencionadas anteriormente, es importante que para
futuros estudios se establezca el grado de influencia que tienen estas fallas en el sector.
4.2 Sistema morfoclimático
Sistema morfoclimático regional: el cantón Rumiñahui geológicamente se
encuentra dentro del basamento del valle Interandino, se localiza entre los volcanes
Pasochoa e Ilaló (Figura 5), el cantón fue modelado principalmente por la acción volcánica
donde se denotan los flancos del volcán Pasochoa, flujos de lava y relieves volcánicos.
Posteriormente los procesos denudativos, deposicionales y acumulativos fueron dando las
diferentes formas de relieve como llanuras y superficies onduladas, las mismas que fueron
rellenados previamente por flujos piroclásticos, flujos de ceniza y depósitos laharíticos
(GADMUR, 2014).
Para determinar los sistemas morfoclimáticos predominantes en el cantón Rumiñahui, se
realizó el análisis de fotografías aéreas proporcionadas por el Instituto Geográfico Militar
(IGM) correspondientes a las líneas de vuelo: 21R-168 RC-30 (fotografías 31637 – 31643)
y 22R-168 RC-30 (fotografías 31630 – 31636), del año 2004 a escala 1:5000 (Figura 11).
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50
Figura 11. Mosaico de fotografías aéreas. Área de estudio en recuadro tomate
Del estudio fotogeológico se determinó que el cantón Rumiñahui comprende 4 grandes
paisajes como:
Paisaje Volcánico: se localiza al sur del cantón, de manera puntual es el volcán
Pasochoa mostrando un relieve volcánico abrupto y relieve volcánico moderado,
constituido lavas andesíticas-basálticas y en parte dacíticas, cenizas, bombas, tobas
y lapilli (D.G.G.M. 1986)
Paisaje Degradacional: originados por procesos erosivos aluviales a lo largo de los
drenajes principales como el Pita, San Pedro, Santa Clara, Sambache; sus caudales
han erosionado materiales volcanoclásticos y sedimentarios, formando terrazas o
relieves pronunciados.
22R
-168 R
C-3
0
21R
-168
RC
-30
VOLCÁN
PASOCHOA
N
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51
Paisaje Acumulativo: materiales depositados generalmente al pie de taludes
(coluviales), depósitos laharíticos y aluviales.
Paisaje Glaciar: este paisaje se encuentra únicamente en el límite sur del cantón,
se caracteriza por presentar valles en forma de “U”.
Sistema morfoclimático local: Para el caso de estudio, zona 6 (Selva Alegre)
cantón Rumiñahui, se observó que el principal sistema morfoclimático es el fluvial, con un
patrón de drenaje subparalelo, característicos de suelos arenosos y pendiente uniforme.
Los relieves que conforman el paisaje son cuencas con rellenos volcano-sedimentario,
superficies planas a onduladas, colinas con cimas planas y redondeadas, terrazas aluviales
y vertientes abruptas a moderadas, en su mayoría cubiertas por cenizas volcánicas
(formación Cangahua).
Terrazas fluviales: presentan de 2 a 3 niveles de terrazas, siendo las de menor altura las
más jóvenes (terraza 1) que alcanzan los 2 m y las de mayor altura (terrazas antiguas) con
espesores de 8 m (terraza 2), generalmente están cubiertas por una capa vegetal (Figura
12)
Fotografía 4. Niveles de terrazas. Margen izquierda del río Santa Clara.
Tomada desde el punto de coordenadas: 786481E, 9961422N
E O
Terraza 1
Terraza 2
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52
Vertientes abruptas: conforman una superficie del terreno con un ángulo de inclinación
fuerte entre partes altas y bajas del valle fluvial (Figura 12).
Fotografía 5. Vertiente abrupta. Margen derecho del río Santa Clara.
Tomada desde el punto de coordenadas: 786543E, 9961358N
Paisaje colinado con cima redondeada: corresponde al 11.89% del área total de estudio,
este relieve se evidencia en el sector de Jatumpungo en la parte centro sur de la zona 6 y
cerca de los cerros golf club en la parte nororiental (Figura 12).
Fotografía 6. Paisaje colinado con cima redondeada. Margen derecho del río Sambache.
Tomada desde el punto de coordenadas: 785656E, 9959629N
E O
SE NO
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53
Paisaje ondulado: es la unidad que mayor área ocupa (52%) y debido a su relieve, es la
zona urbanizada. Cabe recalcar que también se evidencia una zona plana (26%) a lo largo
del río Santa Clara, extendiéndose hacia la margen izquierda (quebrada Chicaucu),
presentando una ligera inclinación hacia el NO (Figura 12).
Fotografía 7. Paisaje ondulado.
Tomada desde el punto de coordenadas: 785348E, 9959669N
Coluvial: generalmente son depósitos que se encuentran al pie del talud. En la zona de
estudio se evidenció en el río Santa Clara cerca de Enkador. Zonas muy puntuales y de
poca extensión (Figura 12).
Fotografía 8. Coluvial
Tomada desde el punto de coordenadas: 787069E, 9960610N
S N
NO SE
Coluvial
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54
Figura 12. Mapa morfoclimático de la zona 6 (Selva Alegre)
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55
4.3 Parámetros morfométricos
Los siguientes cálculos ayudarán a entender el comportamiento de un flujo de lodo en la
cuenca, es decir, si al fluir un lahar, ocasionará erosión o deposición y si adquirirá mayor
energía en el drenaje.
Descripción de la cuenca
La cuenca del río Santa Clara está comprendida entre las coordenadas UTM: 780382.5 -
788589.4 E; y 9966731 - 9947062.8.S Geográficamente se encuentra limitada al sur por el
Volcán Pasochoa, al norte por el Cerro Ilaló y valle de los Chillos, al este por el río Pita y al
oeste por el barrio Cotogchoa (Figura 13)
Figura 13. Ubicación de la cuenca del río Santa
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56
La cuenca está conformada principalmente por los ríos Santa Clara y Sambache, además
de algunas quebradas como, Quillín, Esperanza, San Juan, Chicaucu, Rayo, Santa Ana,
Santa Rosa y Colegio, entre otras. La parte más alta de la cuenca se encuentra a los 4125
m.s.n.m. que corresponde a la cumbre del volcán Pasochoa y la zona más baja, en
Conocoto (2460 m.s.n.m.)
4.3.1 Parámetros generales
Perímetro (P)
El perímetro calculado para el caso de estudio, mediante un SIG es de 57.01 km (Figura
14)
Área de la cuenca (A)
La superficie calculada mediante un SIG (ArcGis 10.3) para la cuenca del río Santa Clara
es de 49,76 km2, con este valor, la cuenca se considera pequeña, puesto que su área no
pasa los 250 km2 (Anaya, 2012) (Figura 14)
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57
Figura 14. Cuenca del río Santa Clara. Área de estudio en recuadro tomate.
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58
4.3.2 Parámetros de forma
Factor de forma (F)
El factor de forma se obtiene de la siguiente manera:
F =A
l2
F =49.76 km2
22.22km2
𝐅 = 𝟎. 𝟏𝟎
El coeficiente de forma es 0.10 lo que corresponde a una cuenca de forma alargada, es
decir, que para el caso de estudio al fluir un lahar y desborde el río Santa Clara, éste seguirá
su curso y no existirá una concentración de volúmenes del flujo.
Coeficiente de compacidad (Kc)
Para la cuenca del río Santa Clara, el coeficiente de compacidad es:
Kc =0.28 ∗ P
√A
Kc =0.28 ∗ 57.01
√49.76
𝐊𝐜 = 𝟐. 𝟐𝟔
El índice de compacidad se aleja de la unidad y al igual que el factor de forma, no tiende a
concentrar grandes volúmenes de agua o en el caso de estudio, como la cuenca tiene una
forma alargada no será posible que el flujo de lodo se concentre, si no que va a fluir según
la dirección de su pendiente.
4.3.3 Parámetros de relieve
Pendiente de la cuenca hidrográfica
Criterio de Alvord
Los datos obtenidos para el cálculo de la pendiente de la cuenca según el criterio de Alvord
se encuentran en el Anexo C, reemplazando dichos datos se obtiene lo siguiente:
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59
Sc =D
A∗ ∑Li
n
i=1
Sc =0.075 km
49.76 𝑘𝑚2∗ 115.94 km
Sc = 0.1747
𝐒𝐜 = 𝟏𝟕. 𝟒𝟕%
El valor de la pendiente de la cuenca según Alvord es de 17.47%, es decir, el tipo de terreno
es accidentado.
Criterio del Rectángulo Equivalente
Cálculo del lado mayor
L =Kc√A
1.12[1 + √1 − (
1.12
Kc) ]
L =2.26√49.76
1.12[1 + √1 − (
1.12
2.26) ]
L = 26.59 km
Cálculo del lado menor
l =Kc√A
1.12[1 − √1 − (
1.12
Kc) ]
l =2.26√49.76
1.12[1 − √1 − (
1.12
2.26) ]
l = 1.39 km
La tabla de datos obtenida para el cálculo del índice de pendiente se encuentra en el Anexo
D.
Cálculo del índice de pendiente
Ip =1
√L[∑√βi(ai − ai−1)
n
1
]
2
2
2
2
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60
Ip =1
√26.59[1.21]
Ip = 0.2347
𝐈𝐩 =23.47%
El valor de la pendiente de la cuenca según el criterio del rectángulo equivalente es de
23.47%, lo que quiere decir que el terreno es fuertemente accidentado.
Software Aplicado (ArcGis)
La pendiente de la cuenca mediante Arcgis es de 28.96 %, lo que significa que el terreno
es fuertemente accidentado.
Aplicando los tres métodos anteriormente mencionados se obtuvieron resultados diferentes
debido a la apreciación de cada método y software aplicado, en este caso lo más
recomendable es calcular la mediana y media aritmética con los resultados obtenidos
(Tabla 10)
Tabla 10. Cálculo de la media y mediana para la pendiente.
MÉTODO PENDIENTE MEDIA MEDIANA
Alvord 17.47
22.98 23.47 Rectángulo equivalente 23.47
Software ArcGis 28
Se puede concluir que el método más preciso es el criterio de rectángulo equivalente,
determinando que la pendiente de la cuenca es de 23% lo que da como resultado un terreno
fuertemente accidentado, es decir, que el flujo de lodo o lahar fluirá con mayor facilidad
llevando todo el material que encuentre en su camino.
Curva hipsométrica
Para el cálculo de la curva hipsométrica, la cuenca del río Santa Clara fue dividida en 20
clases (Figura 15), cada una con sus respectivas altitudes y porcentajes de superficies
(Anexo E).
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61
Figura 15. Zonificación de la cuenca en 20 rangos altitudinales para realizar el cálculo de la curva
hipsométrica.
Tomando en consideración lo mencionado por Villodas (2008), la curva obtenida para la
cuenca del río Santa Clara es del tipo A (Figura 16), lo que significa que tiene un gran
potencial erosivo, esto es porque geológicamente la cuenca tiene un relleno volcánico
relativamente joven (Holoceno) que es muy susceptible a ser erosionado. Por lo que se
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62
puede considerar que, en caso de lahares que fluyan por el río Santa Clara, generalmente,
el flujo va a erosionar el terreno y probablemente no existirá una deposición.
Es necesario considerar para futuros estudios, el análisis del comportamiento con las zonas
urbanizadas y sus características.
Figura 16. Curva hipsométrica cuenca del río Santa Clara
Pendiente del cauce principal
Por comparación, se aplicó dos métodos para calcular la pendiente del río Santa Clara:
Método I. Pendiente uniforme del cauce
Datos
Hmáx: 3091.30 m
Hmín: 2459.41 m
L: 20.91 km
Sr =DA
L
Sr =3.09130 km − 2.45941 km
20.91 km
Sr = 0,03
𝐒𝐫 = 𝟑%
2000,00
2500,00
3000,00
3500,00
4000,00
4500,00
0 20 40 60 80 100
Alt
ura
(m
.s.n
.m.)
% Acumulado
CURVA HIPSOMÉTRICA
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63
Aplicando el método de pendiente uniforme, el resultado obtenido, indica que el cauce es
ligeramente inclinado.
Método II. Taylor y Schwarz
Para calcular la pendiente del río Santa Clara por el método de Taylor y Schwarz, fue
necesario dividir el perfil del drenaje en 25 tramos tomando en cuenta los cambios bruscos
de pendiente de a lo largo del perfil (Figura 17).
Figura 17. Perfil del río Santa Clara aplicando el método Taylor y Schwarz.
Los datos requeridos para aplicar la fórmula de la pendiente del cauce se encuentran en el
Anexo F.
S =
[
∑ Lini=1
∑Li
√Si
ni=1
] 2
S = [20880.24 m
147233.97 m]2
𝐒 = 𝟎. 𝟎𝟐
𝐒 = 𝟐%
Aplicando este método, el resultado obtenido, indica que el cauce varía de plano a
ligeramente inclinado.
Pendiente del río Santa Clara en la zona 6 (Selva Alegre)
Para calcular la pendiente del río en la zona 6 del cantón Rumiñahui (Selva Alegre) se aplicó
el método de Taylor y Schwarz:
Zona de estudio
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64
La Figura 18 Indica los 17 tramos en los que fue dividido el cauce
Figura 18. Perfil del río Santa Clara de la zona 6 aplicando el método Taylor y Schwarz
En el Anexo G se encuentra los datos para el cálculo de la pendiente del río Santa Clara
en la Zona 6 (Selva Alegre)
S = [5244.03 m
36977.71 m]2
S = 0.02
𝐒 = 𝟐%
Para el cálculo de la pendiente del río, solamente de la zona 6 (Selva Alegre), el resultado
indica que el cauce varía de plano a ligeramente inclinado.
Como conclusión, aplicando los dos métodos para la pendiente de todo el río Santa Clara
y considerando solamente la sección de la zona 6, la pendiente se encuentra en el orden
de 2 y 3 %, estos valores corresponden a una pendiente ligeramente inclinada, lo que quiere
decir que el lahar perderá energía; pero cabe recalcar que este valor solamente se le
atribuye al río y a su comportamiento.
Page 79
65
4.3.4 Redes de drenaje
Longitud del cauce principal (L) (río Santa Clara)
La longitud del río Santa Clara es de 20.91 km (Figura 19)
Figura 19. Perfil longitudinal río Santa Clara
Orden de drenaje
El punto de salida del cauce principal tiene un orden 4, este orden se lo puede considerar
como clase de orden medio, lo que quiere decir que presenta una posibilidad de erosión
media alta (Figura 20)
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66
Figura 20. Orden de drenaje cuenca del río Santa Clara
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67
Densidad de drenaje
Dd =L
A
Dd =110,83 km
49,76 km2
𝐃𝐝 = 𝟐, 𝟐𝟑
La densidad de drenaje para la cuenca del río Santa Clara es alta, esto quiere decir que la
zona tiene poca cobertura vegetal, el suelo es fácilmente erosionable y las pendientes son
generalmente fuertes.
Como conclusión de los resultados obtenidos en el análisis morfométrico, se obtiene que,
en caso de que un lahar primario fluya solamente por el cauce actual del río Santa Clara, el
flujo perderá energía, porque la gradiente del río se encuentra en el orden de 2 a 3 %; sin
embargo, analizando la pendiente de toda la cuenca del río Santa Clara, que está en el
orden de 20 a 35 %, el lahar podría desbordar el cauce y descender, cubriendo parte de la
cuenca adquiriendo mayor energía, debido a que el terreno es fuertemente accidentado y
la forma de la cuenca es alargada. Por tal razón, no existirá concentración de volúmenes
del flujo en la cuenca, se producirá una fuerte erosión e irá incorporando el material que
encuentre a su paso. Se resalta además, que el terreno es fácilmente erosionable, debido
a que se encuentra constituido de relleno volcánico tipo tefra relativamente joven y poca
cobertura vegetal, esto se concluye del análisis del orden y densidad del drenaje.
En el análisis morfoclimático se determinó que a lo largo del río Santa Clara en la margen
izquierda existe una zona plana (llanura laharítica) que es susceptible a ser inundada
porque presenta, entre otros factores, una ligera inclinación preferencial hacia el lado oeste,
como se indica en la Figura 21, el alcance que puede llegar a tener el lahar se determinó
mediante el estudio y análisis de los emplazamientos de depósitos de lahares que han
ocurrido en erupciones históricas, especialmente la del 26 de junio de 1877.
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68
Figura 21. Perfiles transversales en el río Santa Clara
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69
4.4 Análisis del emplazamiento de depósitos de lahares históricos
Como evidencia de los resultados obtenidos se realizó el análisis de los distintos depósitos
identificados como lahares y emplazados en la zona de estudio. Para la identificación de
dichos depósitos se trabajó en los cortes de carreteras, debido a que la urbanización del
sector ha cubierto o borrado cualquier otro tipo de afloramiento.
A continuación se resaltan aspectos que permitieron la identificación de los depósitos y su
potencial relación con el lahar originado en 1877 por el volcán Cotopaxi (Anexo O)
Punto 1 – Afloramiento a 350 m al sur de la empresa ENKADOR (sector gradas hacia
la calle Santiago)
Foto A
El afloramiento presenta dos capas de cangahua, en la base (Cangahua 1) es limo arenoso
de color crema con horizontes de oxidación irregulares de 10 cm de espesor y muy
consolidado, suprayaciendo esta capa, se encuentra la cangahua 2 con un comportamiento
tipo arcilla de color café amarillento muy erosionada y meteorizada, que podría ser producto
de una erosión hídrica.
Fotografía 9a. Depósitos de cangahua subyaciendo a lahares
Tomada desde el punto de coordenadas: 787000 E, 9959958 N
Cangahua 1
Lahar
Cangahua 2
> 3 m
0.80
m
W E
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70
Foto B
Sobre la cangahua 2 se observa una potente capa de lahar (Foto B) cuyas características
son: matriz soportado de color café amarillento de tamaño limo arenoso, los clastos son
subangulosos y varían de 5 mm a 15 cm, contiene en su mayoría escoria y lapilli pumítica.
Este depósito no corresponde a ninguno de los lahares históricos, probablemente sea
prehistórico que en la bibliografía consultada no se encuentra detallada, por lo tanto es
necesario realizar mayores estudios.
Fotografía 9b. Depósitos de lahar
Tomada desde el punto de coordenadas: 787010 E, 9959945 N
Foto C
Sobreyaciendo al lahar mencionado anteriormente, se encuentra otro lahar que
corresponde al de 1768, este depósito se caracteriza por presentar clastos de andesitas
grises de tamaños milimétricos hasta 40cm subangulosos (Mothes et al. 2004), escoria y
lapilli, es clasto soportado (85% clastos y 15% matriz), en matriz limo arenosa.
Fotografía 9c. Depósitos del lahar de 1768
Tomada desde el punto de coordenadas: 787010 E, 9959945 N
1.98 m lahar ?
E W
0.08 m lahar 1768
E W
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71
Foto D
Sobre la capa del lahar de 1768 se puede observar un estrato de suelo café oscuro de 0.23
m de espesor, suprayaciendo, se encuentra el depósito del lahar de 1877 que se caracteriza
por ser hiperconcentrado de clasto soportado con tamaños que varían de 5 mm a 5 cm,
angulosos a subangulosos, clastos de andesita gris y roja y escoria. La matriz es arenosa
y de color grisáceo.
Fotografía 9d. Depósitos del lahar de 1877
Tomada desde el punto de coordenadas: 787010 E, 9959945 N
Punto 2 – Afloramiento a 230 m al norte de la empresa ENKADOR (Avenida Juan
Salinas)
Lahar de 1877, depósito hiperconcentrado (85 % clastos y 15 % matriz) de color café
grisáceo, la matriz es arena fina a gruesa, contiene clastos de andesita roja y gris, escorias
rojas y negras, tamaño de los clastos hasta los 5 cm y son angulosos a subredondeados,
presenta un buen sorteo. Sobre este depósito se encuentra un suelo delgado (0.20 m) de
color negro.
0.23 m suelo
0.08 m (lahar 1768)
1.98 m (lahar ?)
0.12 m lahar 1877
W E
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72
Fotografía 10. Depósitos del lahar de 1877
Tomada desde el punto de coordenadas: 786941 E, 9960727 N
Punto 3 – Afloramiento a 430 m al norte de la empresa ENKADOR (Avenida Juan
Salinas)
En este depósito se puede observar claramente una columna representativa de lo que es
el lahar de 1877, se presentan cuatro fases, diferenciándose en la cantidad de clastos y
matriz.
S N
1.60 m. Lahar 1877
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73
Fotografía 11. Depósitos del lahar de 1877
Tomada desde el punto de coordenadas: 786835 E, 9960911 N
Foto A
La capa de lahar presenta una potencia de 0.25 m que suprayace a una cangahua de 0.13
m color café, el lahar contiene escorias, gran cantidad de clastos andesíticos rojos, en un
60% y clastos grises 40%, son angulosos y el tamaño varía de 8 mm hasta 3 cm, es clasto
soportado y tiene buen sorteo.
Fotografía 11a. Depósitos del lahar de 1877, capa A
Tomada desde el punto de coordenadas: 786835 E, 9960911 N
Foto A
Foto B
Foto C
Foto D
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74
Foto B
Suprayaciendo la primera capa del lahar, se puede observar un estrato de espesor de 22
cm que tiene la misma composición pero que se diferencia en el mal sorteo, los clastos
tienen tamaños hasta los 10 cm, con lo que se podría decir que esta fase fue la ola de
mayor energía.
Fotografía 11b. Depósitos del lahar de 1877, capa B
Tomada desde el punto de coordenadas: 786835 E, 9960911 N
Foto C
Estrato de 35 cm de potencia que presenta las mismas características de las anteriores
pero los clastos llegan hasta los 5 mm, tiene un buen sorteo, la cantidad de clastos rojos
disminuye en comparación a las capas adyacentes, también contiene andesitas negras y
escorias.
Page 89
75
Fotografía 11c. Depósitos del lahar de 1877, capa C
Tomada desde el punto de coordenadas: 786835 E, 9960911 N
Foto D
Esta capa presenta una transición a matriz soportada de tamaño limo arenoso fino,
consolidado de color café amarillento (oxidado), el porcentaje de clastos es del 10% y
contiene andesitas grises angulosas con tamaños de 3 mm a 1 cm y esporádicamente
clastos de 6 cm, esta fase se la puede denominar la fase de suspensión.
Sobre este estrato se observa un horizonte de oxidación de 1cm que subyace un suelo de
color café oscuro bioturbado.
Fotografía 11d. Depósitos del lahar de 1877, capa D
Tomada desde el punto de coordenadas: 786835 E, 9960911 N
Horizonte de oxidación
Suelo
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76
Punto 4 – Afloramiento a 120 m al este de la calle Ramón González Artigas (Barrio
Selva Alegre)
Lahar de 1877, depósito hiperconcentrado, contiene clastos de andesitas y escorias grises
y rojas con tamaños menores a 5 cm, son angulosos a subredondeados con un buen sorteo,
la matriz es arena fina a gruesa y se encuentra algo disgregable.
Fotografía 12. Depósitos del lahar de 1877. Barrio Selva Alegre
Tomada desde el punto de coordenadas: 786275 E, 9961855 N
Se observó también otros depósitos de lahares que no corresponden al de 1877, pero
que se pueden tomar en cuenta para futuros estudios.
Punto 5 – Afloramiento a 100 m al este de la empresa ENKADOR
Presenta una matriz limo arenoso de color café amarillento, contiene clastos de andesita
gris y roja, escoria negra y roja con tamaños de hasta 50 cm, son angulosos a
subredondeados y tiene una potencia de 3.50 m.
Fotografía 13. Depósitos de lahar
Tomada desde el punto de coordenadas: 787091 E, 990535 N
N
W SE
0.92 m lahar
1877
N S
Lahar 1768
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77
Punto 6 – Afloramiento frente a la empresa ENKADOR (Avenida Juan Salinas)
Lahar posiblemente prehistórico, matriz limo arenoso grueso de color café amarillento,
contiene clastos color negro con una matriz muy fina, escorias y andesitas de tamaños entre
2 a 20 cm, son subangulosos a subredondeados.
Fotografía 14. Depósitos de lahar. Fábrica Enkador
Tomada desde el punto de coordenadas: 787047 E, 9960435 N
Punto 7 – Afloramiento en la calle Juan Larrea y Donoso
El depósito de lahar presenta una matriz soportada tipo limo, mal sorteo, los clastos tiene
tamaños hasta 15 cm, contiene clastos de escorias grises, dacitas, pómez y andesitas.
Suprayace a una capa de cangahua.
Fotografía 15. Depósitos de lahar.
Tomada desde el punto de coordenadas: 785763 E, 9961555 N
NW SE
Cangahua
Lahar
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78
En la Figura 22, se observa los emplazamientos de depósitos de lahares en la zona 6
(Selva Alegre), anteriormente descritos.
Figura 22. Mapa de emplazamiento de los depósitos de lahares
Page 93
79
5.0 DISCUSIÓN
En caso de generación de lahares por el volcán Cotopaxi, las comunidades que se
encuentren afectadas por este fenómeno volcánico, deberían tener una herramienta o una
base técnico – científica entendible que les permita tomar decisiones para actuar
inmediatamente frente a este fenómeno.
El presente estudio propone generar una metodología para determinar potenciales zonas
seguras frente a la ocurrencia de lahares primarios, en la zona 6 (Selva Alegre) del cantón
Rumiñahui, zona que fue afectada por flujos de lodo o lahares que fluyeron por el río Santa
Clara, como en 1877, la que actualmente se encuentra urbanizada.
El mapa entregado por el Municipio de Rumiñahui con el detalle de zonas seguras, peligros
y rutas de evacuación (Figura 3) fueron elaborados en base a los mapas de peligros
volcánicos del IGEPN (2004) escala 1:50 000, sin considerar la morfología actual del terreno
y el comportamiento que tendría el lahar no solo en el río, sino también en la cuenca.
La metodología se basa en realizar estudios geológicos – geomorfológicos tanto de la
cuenca como del río Santa Clara. Los resultados obtenidos indican que si el lahar llegara a
desbordar el río, este tendrá un comportamiento diferente al que si solo fluyera por el
drenaje, es decir, al fluir por la cuenca, el flujo de lodo va a adquirir mayor energía porque
la pendiente está en el orden del 23%, lo que indica que el terreno es fuertemente
accidentado y se desplazará no solamente hacia las partes bajas sino también en dirección
oeste ya que el terreno tiene esa inclinación, es decir, que probablemente el lahar cubrirá
la mayoría de la zona plana y terrazas delimitadas en el estudio morfoclimático.
Se determinó además que, la cuenca es erosiva y presenta una forma alargada, es decir,
no depositará ni concentrará el flujo en la cuenca. Incorpora el material erosionado llevando
consigo lo que encuentre a su paso, generando aumento de volumen, característica
principal y peligrosa de un lahar.
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80
Datos que corroboran que el terreno es fácilmente erosionable y con pendiente fuerte son
los resultados de orden y densidad de drenaje de la cuenca, debido a que se encuentra
constituido de relleno volcánico tipo tefra relativamente joven y poca cobertura vegetal.
Dichos resultados permiten establecer que el área que se encontraría afectada por un flujo
de lodo es la zona plana y las terrazas, agregando también, la colina que se encuentra junto
y al sur de Enkador, que puede ser influenciada desde las partes altas (fuera del área de
estudio). Los sitios seguros corresponderían a los paisajes ondulados alejados de las
márgenes de los ríos Santa Clara y Sambache, especialmente en la zona norte (cerca al
monumento El Maíz), y los paisajes colinados, excepto, la colina antes mencionada (Figura
23).
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81
Figura 23. Potenciales sitios seguros de la zona 6 (Selva Alegre)
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82
6.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.1 Conclusiones
Con los análisis geológicos – geomorfológicos, se propone que los sitios seguros
para la zona 6 (Selva Alegre) del cantón Rumiñahui, son las áreas que corresponden
a los paisajes ondulados alejados de las márgenes de los ríos Santa Clara y
Sambache, especialmente en la zona norte (cerca al monumento El Maíz), y los
paisajes colinados, excepto la colina que se encuentra al sur de la fábrica Enkador,
ya que puede verse afectada por el flujo de lodo desde la zona de cabecera.
De acuerdo a la recopilación bibliográfica de Mothes et al., (2004) y las narraciones
de Egred (sin publicar) para la elaboración de la información técnico científica
relacionada a flujos de lodo o lahares primarios que han afectado la zona norte,
cantón Rumiñahui, se concluye que 5 lahares han ocurrido hacia la parte norte, entre
estos están, los generados en 1744, 1768 y 1877 los descritos, mientras que el de
1532-1534? Mothes et al., (2004) menciona que se formaron grandes lahares, pero
son muy poco descritos, y el de 1906 solo lo menciona Egred, sin publicar, acotando
que no existen detalles sobre este evento.
En el análisis morfométrico se obtuvo que la gradiente del río Santa Clara es de 2 a
3% lo que indica que el lahar que fluya por el drenaje perderá energía, mientras que,
si llegara a desbordarse el flujo de lodo, aumentará la energía porque la pendiente
calculada para la cuenca está en el orden de 20 a 35%, es decir, que el terreno es
fuertemente accidentado.
Al ser la cuenca del río Santa Clara una cuenca alargada, no existirá concentración
de volúmenes del flujo, sino que seguirá su curso erosionando el terreno, resultado
que se corrobora con el análisis del orden y densidad del drenaje, que demuestra
Page 97
83
que el terreno es fácilmente erosionable, debido a que se encuentra constituido de
relleno volcánico tipo tefra relativamente joven y poca cobertura vegetal.
Como la zona 6 (Selva Alegre) se encuentra en su mayoría urbanizada, los
depósitos de lahar no son claramente identificados, tomando en cuenta que la
cuenca no es de depositación, sino que es erosiva, es decir, el flujo de lodo
erosionará e incorporará el material erosionado.
Con los análisis geológicos y geomorfológicos realizados se puede concluir que la
metodología propuesta puede ser aplicada no solo en caso de presentarse un lahar,
sino también, en inundaciones fluviales, porque se enfoca a ciertos criterios y
parámetros que presenta una cuenca y su río, analiza el comportamiento que tendrá
el flujo tanto en el río como en la cuenca según su gradiente, dirección de inclinación
del terreno y el tipo de cuenca, es decir, si es de depositación, erosión o equilibrio,
delimitando así, áreas susceptibles a ser inundadas.
6.2 Recomendaciones
Actualizar la topografía del cantón Rumiñahui ya que existen cambios en la morfología del
terreno, ya sea por acción antrópica o natural.
Realizar el presente estudio a una escala 1:1000 para mejorar el detalle de las áreas
afectadas, tomando en cuenta que el lugar se encuentra urbanizado.
Complementario a este estudio se debería realizar las modelaciones de lahares en los
diferentes software, tomando en cuenta estudios geomorfológicos actuales, y la
urbanización de las zonas.
Realizar mayores estudios de los emplazamientos de lahares encontrados en la zona 6
(Selva Alegre), cerca al río Sambache.
Determinar óptimas rutas de evacuación, para llegar a sitios seguros puntuales y
adecuados para la comunidad.
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84
Se recomienda además, la utilización de mapas de áreas potencialmente seguras como las
determinadas en este estudio para la planificación urbana y/o para elaborar planes de
contingencia y rutas de evacuación seguras para la ciudadanía.
Page 99
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7.0 CITAS BLIBLIOGRÁFICAS
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Page 103
89
Anexo 1A
Incidencia espacial de flujos piroclásticos en los alrededores del volcán Concepción y las posibles rutas de evacuación en base a criterios y clasificaciones
estándares mundiales. Tomado de: Obando y Navarro (2009)
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90
Anexo 2A
Mapa de sitios seguros de la cabecera municipal de Herveo. Se divide en 5 sectores para 4 puntos de encuentro y resguardo, ubicados en los puntos de color rojo del
mapa, (colegio Marco Fidel Suarez, estación de bomberos, antiguo telecom y punto de parqueo del barrio la plazuela. Tomado de Municipio de Herveo (2012)
Page 105
91
Anexo 3A
Mapa de rutas de evacuación por erupción volcánica de Misti para Alto Selva Alegre. Tomado de Macedo (2009)
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92
Anexo B
Establecimientos relacionados con el desarrollo social económico y cultural zona 6 (Selva Alegre)
ASPECTOS RELEVANTES COORDENADAS
CENTROS DE EDUCACIÓN N E
Insitituto Tecnológico Rumiñahui 9962450 784974
Instituto Telmo Hidalgo (Bbiblioteca Pública) 9962570 785302
Unidad Educativa Juan de Salinas 9962798 785044
Unidad Educativa Jacinto Jijón y Caamaño 1 9962654 785172
Unidad Educativa Galileo Galilei 9959898 786623
Unidad Educativa Jacinto Jijón y Caamaño Réplica 9962332 785051
Unidad Educativa Marques de Selva Alegre 9962134 784936
Unidad Educativa Fiscal Oswaldo Guayasamín 9959864 785183
Unidad Educativa Ramón González Artigas 9961752 786065
Colegio de Bachillerato Rumiñahui Mecánica Automotriz 9963194 784786
Centro de Educación General Básica Marqués de Selva Alegre 9962058 784987
Centro de Educación General Básica Juan Salinas 9961360 785513
Centro de Educación General Básica Inés Gangotena Jijón 9960806 784685
Centro de Educación Inicial Tía Silva 9962794 784722
Centro de Educación Inicial Lucrecia Borja 9961444 786245
Centro de Educación Inicial "Hogar Dulce Hogar" 9963248 784632
Centro Municipal de Educación Inicial "Pequeños Exploradores" Albornoz 9961299 785252
Colegio Educar 9961684 785331
CENTROS DE SALUD N E
Hospital del Días IESS Sangolqui 9962689 784831
Fundación de Rehabilitación Integral y Educación Especial 9962730 785061
Dispensario Médico Santa Catalina de Sena 9960838 784674
Centro de Salud Selva Alegre 9962232 785830
Centro de Salud Jatumpungo 9960056 785900
Fundación General Ecuatoriana 9961208 785600
Servicios de Rehabilitación Integrado 9962734 784887
CENTROS DE RECRACIÓN N E
Parque El Ejido 9962518 785312
Parque Santa Clara 9963418 784610
Parque y canchas complejo La Carolina 9962004 784927
Parque Catacocha 9961352 784974
Parque y cancha de basquet Rumiñahui 9962552 784741
Parque cerca a los dos quesos 9962380 785671
Cancha Deportiva El Colibri 9963326 785599
Cancha de Básquet 9961520 785667
Canchas de fútbol San Vicente 9959594 785664
Cancha de Fútbol y Parque 9961722 785797
Cancha de Básquet y Fútbol 9960042 786969
Cancha de Básquet y Fútbol 9960726 785167
Canchas Jatumpungo 9959682 786123
Club Tripulación Armada 9962148 785605
Liga Barrial Selva Alegre 9962266 785751
INDUSTRIAS N E
Fibras Sintética y Textiles Enkador 9960374 787052
Imprenta Vernaza Grafica 9962930 784866
Novatex 9961326 785542
SERVICIOS PÚBLICOS N E
UPC Selva Alegre 9961706 785995
UPC Albornoz 9961296 785250
UPC Cashapamba 9963196 786771
UPC Rumiñahui 9962562 784741
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93
Centro de Estación de Bombeo Albornoz Mushuñañ 9961310 785254
Tanque de Agua Cashapamba 9962828 787169
Tanque de Agua Potable 9960440 785403
IGLESIAS N E
Iglesia Capilla del Valle 9963080 786900
Iglesia Selva Alegre 9962260 785797
Iglesia Santa Catalina de Sena 9960825 784680
Iglesia Albornoz 9961300 785254
Iglesia Rumiñahui 9962502 784741
Capilla de la Dolorosa 9963116 784669
Iglesia Adventista del Séptimo Día 9961716 785674
Iglesia Bíblica Bautista 9960726 785167
Iglesia Bautista Betania Sangolqui 9963102 785589
Iglesia de Dios Ministerial de Jesucristo Internacional 9963248 784632
Salón del Reino de los Testigos de Jehová 9962986 784765
ESTACIONAMIENTO DE SERCVICIO DE COMBUSTIBLE N E
Gasolinera PetroEcuador 9963058 785295
Gasolinera Condorvall S.A. 9960538 784799
Gasolinera Puma 9962786 785599
Gasolinera Terpel 9963120 784800
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94
Anexo C
Datos obtenidos con el criterio de Alvord Cotas de las curvas
de nivel (msnm) Longitudes (m)
2535 3567.33
2610 7591.79
2685 9797.24
2760 12418.24
2835 10616.12
2910 9309.79
2985 7176.13
3060 4832.71
3135 4949.59
3210 4649.47
3285 3733.41
3360 3792.73
3435 4152.4
3510 4196.55
3585 4491.7
3660 5316.32
3735 6175.1
3810 5153.68
3885 1957.94
3960 895.78
4035 891.92
4110 274.1
Σ=115940.04
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Anexo D
Resultados obtenidos con el criterio del rectángulo equivalente para calcular el índice de pendiente
Área
(A)(km2)
Cota
Minima (m)
Cota
Máxima (m)
Β=Ai/At
(km2)
ai-ai-1
(km)
3.99 2443.96 2531.02 0.08 0.087 0.084
5.71 2531.02 2618.07 0.11 0.087 0.100
5.24 2618.07 2705.13 0.11 0.087 0.096
5.02 2705.13 2792.18 0.10 0.087 0.094
4.51 2792.18 2879.24 0.09 0.087 0.089
4.46 2879.24 2966.29 0.09 0.087 0.088
3.85 2966.29 3053.34 0.08 0.087 0.082
2.67 3053.34 3140.4 0.05 0.087 0.068
2.39 3140.4 3227.45 0.05 0.087 0.065
1.88 3227.45 3314.51 0.04 0.087 0.057
1.12 3314.51 3401.56 0.02 0.087 0.044
0.99 3401.56 3488.61 0.02 0.087 0.042
1.11 3488.61 3575.67 0.02 0.087 0.044
1.4 3575.67 3662.72 0.03 0.087 0.049
1.77 3662.72 3749.78 0.04 0.087 0.056
2.04 3749.78 3836.83 0.04 0.087 0.060
1.14 3836.83 3923.88 0.02 0.087 0.045
0.26 3923.89 4010.94 0.01 0.087 0.021
0.15 4010.95 4097.99 0.00 0.087 0.016
0.06 4098.02 4185.05 0.00 0.087 0.010
49.76 1.210
√𝜷𝒊(𝒂𝒊 − 𝒂𝒊−𝟏)
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Anexo E
Resultados obtenidos para el cálculo de la curva hipsométrica
Área
(km2)
Cota
Mínima
(m.s.n.m)
Cota
Máxima
(m.s.n.m)
Altura Promedio
(m.s.n.m)
Área
Acumulada %Acumulado
3.99 2443.96 2531.02 2487.49 49.76 100.00
5.71 2531.02 2618.07 2574.55 45.77 91.98
5.24 2618.07 2705.13 2661.60 40.06 80.51
5.02 2705.13 2792.18 2748.65 34.82 69.98
4.51 2792.18 2879.24 2835.71 29.80 59.89
4.46 2879.24 2966.29 2922.76 25.29 50.82
3.85 2966.29 3053.34 3009.82 20.83 41.86
2.67 3053.34 3140.40 3096.87 16.98 34.12
2.39 3140.40 3227.45 3183.92 14.31 28.76
1.88 3227.45 3314.51 3270.98 11.92 23.95
1.12 3314.51 3401.56 3358.03 10.04 20.18
0.99 3401.56 3488.61 3445.09 8.92 17.93
1.11 3488.61 3575.67 3532.14 7.93 15.94
1.4 3575.67 3662.72 3619.20 6.82 13.71
1.77 3662.72 3749.78 3706.25 5.42 10.89
2.04 3749.78 3836.83 3793.30 3.65 7.34
1.14 3836.83 3923.88 3880.36 1.61 3.24
0.26 3923.89 4010.94 3967.41 0.47 0.94
0.15 4010.95 4097.99 4054.47 0.21 0.42
0.06 4098.02 4185.05 4141.54 0.06 0.12
49.76
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97
Anexo F
Resultados obtenidos para la pendiente del cauce por el método de Taylor y Schwarz
Cota (h) (m) Δh (m) Li (m) Si Li/√Si
3091.3
3084.9 6.4 254.91 0.03 1608.76
3064.18 20.72 142.16 0.15 372.37
3056.45 7.73 110.09 0.07 415.46
3040.11 16.34 159.95 0.10 500.44
3030.54 9.57 277.64 0.03 1495.43
3017.99 12.55 172.01 0.07 636.81
3016.95 1.04 257.53 0.00 4052.52
3012.73 4.22 95 0.04 453.66
2990.42 22.31 308.18 0.07 1145.40
2960.37 30.05 331.43 0.09 1100.69
2943.96 16.41 547.9 0.03 3165.90
2929.09 14.87 404.36 0.04 2108.61
2927.45 1.64 218.28 0.01 2518.25
2922.03 5.42 602.87 0.01 6358.22
2877.27 44.76 297.36 0.15 766.44
2845.5 31.77 481.16 0.07 1872.52
2834.5 11 93.33 0.12 271.85
2812.54 21.96 396.81 0.06 1686.78
2797.91 14.63 444.08 0.03 2446.64
2751.07 46.84 989.19 0.05 4545.81
2707.18 43.89 1444.15 0.03 8283.92
2626.98 80.2 2721.05 0.03 15849.57
2546.33 80.65 2528.82 0.03 14160.37
2492.66 53.67 4278.02 0.01 38194.29
2459.4 33.26 3323.55 0.01 33223.26
20880.24 147233.97
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98
Anexo G
Resultados obtenidos para la pendiente del río Santa Clara de la zona 6 por el método de Taylor y Schwarz
Alturas (H) ΔH Li Si Li/√Si
2627.52
2626.63 0.89 75.43 0.01179902 694.418302
2628.15 1.52 15 0.10133333 47.1210647
2628.85 0.7 39 0.01794872 291.103811
2627.59 1.26 28.88 0.04362881 138.264444
2629.19 1.6 68.5 0.02335766 448.204142
2628.81 0.38 76.8 0.00494792 1091.81745
2619.45 9.36 347.56 0.0269306 2117.90638
2613.3 6.15 346.41 0.01775353 2599.84869
2598.46 14.84 269.03 0.05516113 1145.47105
2591.13 7.33 305.3 0.02400917 1970.32659
2582.94 8.19 280.48 0.02919994 1641.38665
2569.72 13.22 311.71 0.04241122 1513.59741
2547.89 21.83 1050.94 0.02077188 7291.88843
2537.21 10.68 74.05 0.14422687 194.985344
2534.47 2.74 79.81 0.03433154 430.735518
2510 24.47 1736.99 0.01408759 14634.5372
2505 5 138.14 0.03619516 726.096219
5244.03 36977.7087
