Nota. Tabla elaborada con información tomada de las Hojas “Maiquetía” (6847-IV-NO), “El Caribe” (6847-IV-NE), ”Naiguatᔠ(6847-I-NO), “23 de Enero” (6847-IV-SO), “Los Chorros” (6847-IV-SE) y “Curupao” (6847-I-SO) a escala 1:25.000 por Dirección de Cartografía Nacional, 1979, Caracas; Mapa “Estado Vargas” a escala 1:125.000 por Servicio Autónomo de Geografía y Cartografía Nacional y Gobernación del Estado Vargas, 1999, Caracas; “Datos climatológicos: Estaciones Maiquetía, Maiquetía – Aeropuerto y Los Castillitos” por Ministerio del Ambiente y de los Recursos Naturales, Dirección de Hidrología y Meteorología, 2000, Caracas; “Estado Vargas: Aspectos socioeconómicos, función urbana y opciones de desarrollo, Litoral Vargas: Corredor urbano y red vial estructurante” por F. Marcano y S. Barrios, 2001, Caracas; “Proyecto Ávila, Mapa de Riesgos” por Instituto Geográfi co de Venezuela “Simón Bolívar” / Ministerio del Ambiente y de los Recursos Naturales, 2002, Caracas; “Estimación de hidrogramas de crecidas en cuencas del Litoral Central luego de los aludes torrenciales de Diciembre de 1999” por M. González y J. Córdova, 2003, Acta Científi ca Venezolana, 54 (1), 63-87; “Plan de Manejo para la Ordenación y Restauración Ambiental del Eje Arrecife – Los Caracas” por Autoridad Única de Área para el Estado Vargas / Ecology and Environment, 2003, Maiquetía.

Se emplearon varias etapas de trabajo, esta fueron: (a) elaboración de mapas digitales temáticos, (b) tratamiento estadístico univariado para determinar la susceptibilidad específica de cada variable, (c) procesamiento geo-estadístico para determinar cuantitativamente la relación de cada unidad de parámetro con respecto a los procesos de remoción en masa, (d) elaboración del algoritmo de mapa para realizar el cruce de capas y (e) tratamiento estadístico multivariado para obtener el mapa de susceptibilidad final (Figuras 2 y 3)

Para el caso en estudio se eligieron mapas topográficos base a escala 1:25.000, obtenidos en el Instituto Geográfi co de Venezuela Simón Bolívar [IGVSB],(2003) (Dirección de Cartografía Nacional [DCN], 1979a, 1979b, 1979c, 1979d, 1979e, 1979f), así como mapas temáticos concernientes a: Geomorfología, geología de superficie, vegetación, uso potencial, uso actual, red de drenaje (escala 1:25.000), y algunos de susceptibilidad (inundaciones y procesos de remoción en masa) (IGVSB / Ministerio del Ambiente y de los Recursos Naturales [MARN], 2000; Autoridad Única de Área para el Estado Vargas [AUAEV] / Ecology and Environment, 2003), los cuales se emplearon sólo con fines comparativos.

Para identificar las áreas con evidencias de procesos de remoción en masa, se emplearon fotos aéreas a escala: 1:25.000 del mes de Febrero de 2002.

Se eligió un número determinado de variables como lo propone INGEOMINAS de Colombia, a saber: (a) Ubicación de los procesos de remoción en masa (a partir de las fotografías aéreas del año 2002, donde se evidencian los efectos del evento de Diciembre de 1999), (b) geomorfología, (c) geología de superficie, (d) pendiente media del terreno (a partir de cartas topográficas), y (e) confl icto de uso (a partir de la conjugación de los mapas de uso actual y uso potencial de la tierra). Con la información cartográfica verificada se procedió a su transformación en mapas digitales para emplearlos en el Sistema de Información Geográfica.

La información en soporte papel fue escaneada para obtener imágenes raster, y luego se digitalizaron en pantalla para vectorizarlas. Para ello, se trabajó con la plataforma SIG MapInfo (versión 8.5) y ArcView (versión 9.0). Para la comprobación y eliminación de los posibles errores cometidos, tales como, existencia de líneas duplicadas, sueltas, inexactitud de contornos, entre otros, se empleó el módulo auxiliar ArcShell (versión 3.2). Esto se hizo con la finalidad de no invalidar los resultados finales por la propagación de pequeños errores. Para la elaboración del mapa de pendientes e hipsométrico se utilizó el módulo de altimetría Vertical

Mapper (versión 3.3) que funciona en MapInfo y se compararon con los mapas de pendientes e hipsométrico existentes. Las licencias educativas de estos softwares, fueron adquiridas por la Subdirección de Investigación y Postgrado del Instituto Pedagógico de Caracas, a través del Proyecto Nº 04-016.

Elaborados los mapas, se definieron los atributos que describen los diferentes elementos geográficos, mediante la adición de nuevos elementos en las tablas asociadas con cada capa temática, definición del diccionario de datos y las relaciones entre las tablas de atributos.

Cada uno de los valores que toman las variables representadas en los mapas, influyen en mayor o menor grado en la estabilidad relativa de las laderas, es por ello que se inicia el análisis zonificando en cada mapa índice (geología de superficie, geomorfología, pendiente media del terreno, y conflictos de uso) los procesos de remoción en masa, a través de una operación algorítmica. De esta forma, se obtuvieron cuatro mapas de zonificación de los procesos de remoción en masa por cada variable. La finalidad de este procedimiento es calcular el área removida en cada una de las unidades en que se dividen las variables. Se empleó la herramienta SIG, para determinar tanto el área de la superficie removida como el área de cada unidad en hectáreas; datos básicos éstos requeridos para realizar el análisis geoestadístico.

Para determinar el peso o fragilidad que cada unidad de terreno tiene con relación a la propensión de ocurrencia de procesos de remoción en masa, se empleó el método estadístico univariado, ya que es una aproximación semi-cuantitativa para estimar la posibilidad de ocurrencia de dichos procesos en diferentes zonas de una misma cuenca.

El peso o grado de influencia de cada factor interno del terreno, se determinó calculando la sumatoria de las áreas con evidencias de procesos de remoción en masa, que se encuentran dentro de las áreas que abarca cada Unidad Cartográfica de Variable (UCV), para lo cual se empleó la ecuación: W% = DZX x 100 / S donde: W% = Peso o susceptibilidad de la UCV respecto al movimiento en masa analizado.

DZX = Superficie acumulada con procesos de remoción en masa (Km²) que existe sobre la UCV.

S = Superficie total acumulada de la UCV (Km²)

Todos los datos obtenidos mediante la ecuación anterior en cada UCV, se expresaron a rangos, considerando la media y la desviación estándar. Luego, estos rangos y las categorías de susceptibilidad se ajustaron a juicio de expertos. Este cruce de mapas se fundamenta en que el mecanismo de ruptura en una UCV es diferente para cada tipo de variable. De esta forma se determina el peso o susceptibilidad (W) de cada UCV. Los mapas que se obtienen en este procedimiento se denominaron mapas de susceptibilidad específica, ya que sólo brindan información acerca de cuál unidad es más susceptible a removerse dentro de cada variable. En el SIG, los mapas se generan mediante una operación geométrica de dos capas de polígonos y almacenaje en una capa resultado, preservando los atributos de cada una de éllas.

Los mapas de susceptibilidad específica son el resultado de superposiciones polígono-polígono. Con ello se determinan las relaciones de inclusión que permiten establecer para cada parámetro, la correlación que existe entre los valores que toma y la superficie por unidad de remoción.

Cuanto mayor sea el número total de procesos de remoción en masa, y sobre todo, cuanto menor sea la superficie por unidad de remoción para un determinado valor de la variable, más propicia será ésta a que se produzca una futura inestabilidad.

En esta parte del desarrollo del modelo, se empleó el método  explícito semi-analítico, que combina los factores de clasificación del método explícito empírico, el cual consiste en asignar puntajes ponderados a cada variable, para indicar el grado de contribución a la estabilidad relativa del terreno. La suma de los puntajes de todos los factores da como resultado un mapa de valores numéricos, los cuales se pueden dividir en rangos para definir zonas con distintos niveles de susceptibilidad relativa.

Una vez establecida semi-cuantitativamente las relaciones de peso en los diferentes mapas de susceptibilidad específica, se procedió a otorgarle pesos ponderados a cada variable, lo que implicó recurrir al juicio de expertos. Una vez determinado el peso de cada variable, se multiplicó el peso de la unidad en porcentajes por el peso ponderado de la variable. Con la data producto de la operación matemática, se recodificaron y reajustaron los rangos, manteniendo las cinco categorías de susceptibilidad (1 = muy baja; 2 = baja; 3 = media; 4 = alta y 5 = muy alta). La cartografía obtenida se denominó mapas de susceptibilidad específica ponderada.

Algoritmo de mapa para realizar el cruce de capas y estadística multivariada para obtener el mapa de susceptibilidad final

El mapa de susceptibilidad final se elaboró mediante el análisis estadístico multivariado, en el cual son sumados digitalmente por el SIG, los cuatro mapas de susceptibilidad específica ponderada. En este procedimiento se utilizó el siguiente algoritmo de mapa modificado:

donde:

SF = Susceptibilidad final

pp% = Peso ponderado de la variable en porcentaje

SGs = Susceptibilidad de la variable geología de superficie

SGm = Susceptibilidad de la variable geomorfología

SPm = Susceptibilidad de la variable pendiente media del terreno

SCu = Susceptibilidad de la variable conflicto de uso

Ntv = Número total de variables

Para fines de calibración del modelo se cruzó el mapa de susceptibilidad final con el de procesos de remoción en masa; este último contiene información del evento extraordinario de Diciembre de 1999.

Se corrió el modelo varias veces con ponderaciones diferentes, con la finalidad de objetivar y validar los resultados finales. Por lo tanto, los resultados que se muestran en este reporte son los que mejor se ajustan al evento extremo en consideración.

Zonificación de los procesos de remoción en masa Geología de superficie

En las unidades de geología de superficie del mapa de zonificación de los procesos de remoción en masa, se observa que sobre la unidad litológica Esquisto de Tacagua, predominan estos procesos con promedios entre 77 % y 87 %, para todas las cuencas en estudio. Esto contrasta, con la unidad Aluvión Cuaternario, en la que no se registraron procesos de remoción en masa, y con las otras formaciones litológicas que poseen menos del 1 % afectado.

De las once unidades geomorfológicas, sólo cinco presentan evidencias de procesos de remoción en masa, cuyos promedios son:

(a) Conjunto de laderas de vertientes disectadas entre 10 % y 20 %, (b) laderas de vertientes onduladas disectadas entre 0,5 % y 2 %, (c) lecho de crecidas con agradación de bloques y lodos entre 0,5 % y 2%, (d) conjunto de laderas de vertientes onduladas disectadas entre 0,5 % y 2 % y (e) conjunto de laderas de vertientes cóncavas a onduladas entre 0,2 % y 1%. De todas las unidades anteriores, parece ilógico observar superficies de procesos de remoción en masa en el “lecho de crecidas con agradación de bloques y lodos”, sin embargo, tal apreciación puede deberse al hecho de que se cartografiaron, tanto las cicatrices como las zonas de acumulación del material desplazado.

En el mapa de pendiente media del terreno, el rango donde se registran más evidencias en los procesos de remoción en masa es el de 18 % a 33 %, dentro del cual en las cuencas investigadas, la superficie removida abarca un rango entre 0,55 % y 1,54%. El otro rango de pendientes significativo es de 3 % a 18 %, en el cual la superficie alterada representa entre 0,97 % y 1,48 %. El rango entre 33 % y 45 % de pendientes, registra menos del 1 % de superfi cie removida, y en el de 0 % a 3 %, no se registran procesos de remoción en masa.

En el mapa de conflictos de uso, las zonas sin conflictos registraron valores de áreas removidas que en promedio van desde 0,54 % hasta 1,20%. En los conflictos alto, medio y bajo no hubo afectación. Posteriormente, estos datos de todas las variables se vaciaron en un nuevo formato para procesarlos, y determinar el peso que tienen las unidades en cada variable. De esta forma se obtienen los insumos básicos que se requieren para construir los mapas de susceptibilidad específica.

En la variable geología, la unidad de mayor peso la representa el Esquisto de Tacagua (3,25 % - 7,48 %) con grado de susceptibilidad 5, en relación con el Mármol de Antímano (1,38 % - 5,47 %) con grado de susceptibilidad 4, Serpentinita (0,46 % - 3,12 %) de grado 2, Complejo San Julián (0,09 % - 1,26 %) y Aluvión Cuaternario, ambos con grado de susceptibilidad 1.

En la variable geomorfología, el conjunto de laderas de vertientes disectadas posee el mayor peso (10,04 % - 15,69 %), le continúan en orden decreciente, las laderas de vertientes onduladas disectadas (1,11 % - 5,74 %), el lecho de crecidas con agradación de bloques (1,05 % - 3,59 %), el conjunto de laderas de vertientes onduladas disectadas (0,70 % - 1,52 %) y el conjunto de laderas de vertientes cóncavas a onduladas (0,59 % - 0,90 %). Los grados de susceptibilidad son respectivamente: 5, 4, 4, 3 y 2, el resto de las unidades geomorfológicas que no se mencionaron, no poseen registros de procesos de remoción en masa, por ello, se les asignó grado 1, ya que no se puede descartar la probabilidad de ocurrencia de estos procesos en ellas.

En los rangos de pendiente media del terreno, el de mayor probabilidad de ocurrencia corresponde al de 3 % – 18 % (grado 4), el de mediana probabilidad a los rangos 18 % – 33 % y 33 % – 45 % (grado 3 cada uno), y el de baja probabilidad al rango 0 % – 3 % (grado 1).

Debido a que el lecho de crecidas con agradación de bloques se encuentra ubicado en el rango de pendiente media del terreno que va de 3 % a 18 %, y éste posee una alta probabilidad de ocurrencia de procesos de remoción en masa, es de suponer que por la configuración de esta unidad geomorfológica y dadas las características topográficas, el mismo está confinado a un valle aluvial estrecho, y los procesos de remoción en masa probablemente se pueden generar en las vertientes con fuerte pendiente, aledañas al lecho de crecida, al cual aportan los materiales removidos, y por la acumulación debida a procesos tipo flujos (aludes torrenciales).

Esta información se dedujo de los datos obtenidos, pero no se pudo verificar en campo por el difícil acceso a las cuencas en estudio, las malas condiciones de la vialidad y los altos niveles de inseguridad.

Con relación a la variable conflicto de uso, el más alto grado de susceptibilidad (grado 4) se encuentra en los polígonos que representan al más alto grado de conflicto (1,46 % - 2,01 %); seguido por el de sin conflicto de uso con 0,99 % -1 %, pero que generó un grado medio de susceptibilidad (grado 3), luego el resto de los grados de conflictos dieron categoría de susceptibilidad 1. Esto se debe a que aún cuando los procesos de remoción en masa del evento de Diciembre de 1999 no estuvieron relacionados directamente con los conflictos de uso, fue en esa área (de mayor conflicto de uso) donde se produjo el mayor número de movimientos, es por ello, que cuando se le asigna peso dentro de la variable a la unidad de conflicto de uso afectada, genera una categoría elevada de susceptibilidad.

La geología de superficie fue ponderada con 40 %, la geomorfología con 30 %, la pendiente media del terreno con 20 % y el conflicto de uso con 10 %. Estos porcentajes se atribuyeron según la intervención que cada variable tiene en la génesis de los procesos de remoción en masa. Se le otorgó el valor más alto a la geología, ya que ésta jugó un papel fundamental en los eventos de Diciembre de 1999; las unidades geomorfológicas consideradas están estrechamente vinculadas a la geología y a las condiciones topograficas del área, es por ello, que se le asignó el segundo peso en la ponderación.

En cuanto a la pendiente media del terreno, aunque este factor es ampliamente mencionado en la literatura, como el de mayor influencia en los procesos de remoción en masa, en el caso particular de las cuencas en estudio, el rango de 3 % – 18 %, fue donde sucedieron más desplazamientos de materiales, por ello se le concedió sólo el 20 % del total. Los conflictos de uso al igual que las pendientes no tuvieron relevancia, ya que precisamente en donde no hay conflictos de uso, fue la zona con mayor densidad de procesos de remoción en masa.

Los valores que resultan de este procedimiento son más bajos que los calculados para los mapas sin ponderar. Se observa, con relación a estos últimos que se mantiene la tendencia, es decir, siguen dando más altas, las mismas unidades en cada variable, pero con los rangos de valores categóricos de susceptibilidad recalculados y ajustados a la nueva data.

La geología de superficie ponderada, no varió con respecto al no ponderado. Las laderas de vertientes onduladas disectadas y el lecho de crecidas con agradación de bloques y lodos, pasaron de grado 4 a grado 3 en el mapa geomorfológico ponderado. En el mapa ponderado de pendiente media del terreno, los valores de los rangos 3 % – 18 %, 18 % – 33 % y 33 % – 45 %, disminuyen a 3, 2 y 2, respectivamente, manteniéndose como una variable de baja infl uencia en los procesos de remoción en masa, ya que sus máximos alcanzan sólo hasta la categoría 3 de susceptibilidad.

El mapa de conflictos de uso, es más homogéneo, quedando reducido su alcance a grado 2 y 1 de susceptibilidad, siendo el dato más elevado, el alto grado de conflicto, representado por las zonas con viviendas informales (barrios). Es importante resaltar que en el mapa no ponderado, la zona sin conflicto de uso alcanzó grado 3 de susceptibilidad,

pero como la mayor parte de ese polígono lo ocupa el Parque Nacional El Ávila y en él no se registraron procesos de remoción en masa importantes, el sistema lo reclasifica a grado 1, en el mapa ponderado.

Es importante destacar, que la ponderación se realizó considerando la influencia diferencial de cada parámetro o factor de terreno, sobre la estabilidad o susceptibilidad a los fenómenos de remoción en masa, para ello se analizó espacial y digitalmente los diferentes mapas de susceptibilidad temáticos para establecer los pesos en porcentaje de acuerdo al juicio de expertos con técnicas de evaluación multicriterio.

En el mapa de susceptibilidad final de cada cuenca, que se generó de la superposición algorítmica de las capas de susceptibilidad específica ponderada, se muestra sólo la probabilidad con la que se puede producir un movimiento en masa. Se observa que existen pocas zonas con susceptibilidad de categoría “muy alta”, la mayoría está situada en la cuenca baja, donde coinciden la unidad geomorfológica denominada conjunto de laderas de vertientes disectadas, la formación geológica Esquistos de Tacagua, el rango de pendiente media del terreno de 18 % a 33 % y sin conflictos de uso.

Se observan algunas pequeñas áreas de “muy alta” susceptibilidad en la unidad geomorfológica laderas de vertientes onduladas disectadas, igualmente ubicadas sobre el Esquisto de Tacagua y con el mismo rango de pendiente (18 % – 33%), pero en una zona de conflicto medio a alto. En el mapa síntesis, predominan las áreas de “muy baja” a “baja” susceptibilidad, abarcando entre el 70 % y 80 % de la superficie de las cuencas de drenaje. Las áreas de “muy alta” a “alta” susceptibilidad corresponden a superficies entre 17,05 % y 26,49 % del total, y las de mediana susceptibilidad son prácticamente inexistentes, ocupando entre el 2 % y 5 %, y se comportan como una especie de área de transición.

En atención a estos resultados, se debe aclarar que es fundamental conocer el nivel de incertidumbre del modelo, para lo cual se calibró superponiendo al mapa final de susceptibilidad, el mapa de áreas con procesos de remoción en masa durante el evento extremo de Diciembre de 1999, encontrándose que menos del 5 % de la superficie de las cuencas trabajadas, fue removida. Sin embargo, de ese 5 % entre el 79,26 % y 86,87 %, se localizan dentro de la zona que abarca las categorías de susceptibilidad “muy alta” y “alta”.

Este resultado indica la validez del modelo, con un grado de incertidumbre menor al 20 %, por lo tanto se propone su aplicación en ambas vertientes del Macizo El Ávila y otras regiones del país con características físico-geográficas similares, por constituir una formidable herramienta de análisis para proponer acciones estratégicas a la comunidad y a los organismos locales, que produzcan respuestas oportunas y eficaces ante las amenazas vinculadas a procesos de remoción en masa.

Los Sistemas de Información Geográfica son una herramienta valiosa para abordar trabajos que requieran zonificar y modelar múltiples variables, debido al gran volumen de información que pueden procesar, a su capacidad de generar topología y, por lo tanto, a la posibilidad de realizar la superposición de mapas, llegando a obtener un producto que englobe las características de todos ellos. Si bien, clásicamente, los trabajos de este tipo se abordan con sistemas raster, la utilización de un sistema vectorial para la realización de análisis espaciales que impliquen superposiciones, permite trabajar con mapas a diferentes escalas. Sin embargo, hay que precisar, que las dificultades surgidas en el momento de realizar los análisis con un sistema de tipo vectorial, aumenta exponencialmente con el número de variables involucradas, lo que no sucede con otro tipo de sistemas.

Como producto del modelaje, que implicó el cruce geométrico de los mapas ponderados, se obtuvo el mapa de susceptibilidad a los procesos de remoción en masa de la cuenca de drenaje experimental de la quebrada Curucutí y a manera de muestras pilotos en las quebradas Piedra Azul y San Julián y en los ríos San José de Galipán y Cerro Grande del Estado Vargas.

Para obtener el mapa final, empleando como plataforma un SIG, se seleccionaron cuatro variables con incidencia en la remoción de material (geología de superficie, geomorfología, pendiente media del terreno y conflicto de uso). Cada variable fue sometida a un análisis estadístico para observar cuáles valores son más frecuentes en la zona afectada, y con base en estos resultados, clasificar los mapas para ser superpuestos. Se emplearon dos tipos de superposiciones: Sin ponderar las variables (mapa de susceptibilidad específica) y ponderando las variables (mapas de susceptibilidad específica ponderada).

Con la aplicación del modelo, resultó que en todas las cuencas estudiadas las zonas de más alta probabilidad a los procesos de remoción en masa fueron aquellas donde se combinan las siguientes variables:

la formación geológica Esquisto de Tacagua, el conjunto de vertientes disectadas, las pendientes medias entre 3 % y 18 %, y las áreas sin conflictos de uso. Del mapa final, se puede deducir que la zona con alta potencialidad a desplazarse, no abarca grandes superficies, sino que está reducida y dispersa en algunos sectores. En todos los casos y salvando las particularidades el mayor peso lo obtuvo la variable “geología de superficie”, seguida de “geomorfología”, “pendiente del terreno” y por último “conflicto de uso”.

Esta metodología se basó inicialmente, en el modelo de trabajo propuesto por un grupo de investigadores de INGEOMINAS de Colombia. Se incorporaron modificaciones y adaptaciones al prototipo, consistieron en: (a) Adición de la ponderación para generar los mapas de susceptibilidad específica ponderada, ya que sólo se basan en los pesos sin ponderar; y (b) cambio de los rangos y las categorías de susceptibilidad a los procesos de remoción en masa.

Dados estos resultados, se recomienda su empleo en el resto de las cuencas de drenaje de la vertiente norte del Macizo El Ávila, así como en las de las vertientes sur, y en otros sistemas montañosos del país. Finalmente, vale la pena señalar, que en la tercera etapa de esta investigación, se pretende incorporar el análisis de frecuencia de distribución de las pendientes medias del terreno, el cual es mucho más ajustado a las particularidades de las curvas de nivel; así como emplear el análisis de componentes principales, para asignar los pesos ponderados a las variables intervinientes en el desencadenamiento de procesos de remoción en masa.

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