Determinación de los movimientos generados por el deslizamiento del lote b de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, sede el vivero, Bogotá, D.C.

DETERMINACIÓN DE LOS MOVIMIENTOS GENERADOS POR EL DESLIZAMIENTO DEL LOTE B DE LA UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS, SEDE EL VIVERO, BOGOTÁ, D. C.

DETERMINATION OF MOVEMENTS GENERATED BY THE SLIDING OF LOT B OF THE DISTRITAL UNIVERSITY FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS THEADQUARTERS, “THE NURSERY”, BOGOTÁ D.C.

Ismael Osorio Baquero¹, Omar Francisco Patiño Silva² Orlando Riaño Melo³, Mauricio Lozano Cuéllar⁴

¹Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá – Colombia iosoriob@udistrital.edu.co

² Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá – Colombia ofpatimos@udistrital.edu.co

³Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá – Colombia oriano@udistrital.edu.co

⁴Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá – Colombia mlozanoc@udistrital.edu.co

Recibido: 20/08/2012 - Aceptado: 24/11/2012

RESUMEN

Se realizó el presente estudio para mostrar los movimientos del deslizamiento ubicado en el lote B de la Facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas (Famarena).

Inicialmente se obtuvo información de la zona del deslizamiento: planos topográficos, cartografía existente, estudios de suelos, generalidades de la zona y demás información que ayudara a complementar el objetivo del trabajo. Se efectuó un levantamiento topográfico ubicando doce puntos para el control o monitoreo por medio del diseño de una cuadrícula por el sistema de ordenada y abscisa, con el objeto de tener un control completo del área afectada y generar una gráfica que nos permita definir y visualizar los desplazamientos. Luego se creó un modelo digital del terreno (MDT) para generar una superficie detallada de él y determinar algún cambio con la información obtenida anteriormente.

El control topográfico hecho durante el proyecto permitió definir el comportamiento del terreno y deducir matemáticamente los movimientos de mayor afectación.

Palabras clave: deslizamiento, falla, taludes, pendientes, modelos digitales del terreno, (MDT), asentamientos.

ABSTRACT

With the desire to show the movements of sliding Lot B located in the Faculty of Environment and Natural Resources of the University Francisco José de Caldas was conducted the following study.

Initially getting information from the slide area, such as topographic maps, cartography, soil studies, an overview of the area and other information to help complement the aims of the study was conducted a survey where they were located twelve points for the control or monitoring through the design of a grid system for the orderly and abscissa, in order to make a complete control of the area and generate a graph that allows us to define and visualize the movement.

With this information we performed a digital terrain model to generate a detailed surface area and determine any changes to the information obtained. The topographic control during the project made it possible to define the behavior of the field and mathematically deduce the movements most affected.

Key words: slip, fails, embankments, slopes, digital terrain models-MDT, settlements.

INTRODUCCIÓN

Para deslizamientos de taludes o laderas, es necesario establecer medidas de prevención y control para reducir los niveles de amenaza y riesgo.

Generalmente, los beneficios más importantes desde el punto de vista de reducción de amenazas y riesgos es la prevención, pero a nivel topográfico, es el correcto control del comportamiento presentado por el talud o en dado caso del deslizamiento, realizado de manera objetiva, específica y clara, dado que la información registrada en el control es de vital importancia para la determinación de las medidas y la búsqueda de soluciones a corto, mediano y largo plazo. En el proyecto se realizó un control topográfico con el fin de identificar los desplazamientos que se presentan en la zona de falla del lote B del predio de la Facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales de la Universidad Distrital Francisco José Caldas, utilizando métodos topográficos de precisión con los cuales los resultados obtenidos sean absolutamente confiables.

GENERALIDADES DE LA ZONA

Geología

La geología de los cerros orientales se caracteriza por la presencia de rocas de origen marino y continental, cuyas edades oscilan entre el Cretáceo y el Paleógeno y por depósitos poco consolidados del Pleistoceno al reciente. El Cretáceo está representado, de base a techo, por la Formación Chipaque (Ksch) y por el Grupo Guadalupe. El Paleógeno está representado por la parte superior de la Formación Guaduas (TKgu), la Formación Cacho (Tpc) y la Formación Bogotá (Tpbi, Tpbs). fiA partir del contacto de la Formación Guaduas con la Formación Cacho ocurren discrepancias que indican el inicio del levantamiento de la Cordillera Oriental de Colombia.fiDiscordante de las rocas del Cretáceo y el Paleógeno, aparecen importantes depósitos cuaternarios que incluyen depósitos torrenciales y otros depósitos no consolidados.

Suelos

Como consecuencia de las características geológicas, geomorfológicas y climáticas de los cerros orientales, los suelos presentan buen drenaje y notable susceptibilidad a la erosión dadas las condiciones de topografía y pendiente. Los niveles de fertilidad son bajos en la mayor parte de su área debido a su composición química, alta en aluminio, baja en bases totales y pobre en fósforo.

Remoción en masa

En Colombia existen condiciones que favorecen la ocurrencia de fenómenos de remoción en masa, como la abrupta topografía de las cordilleras, la actividad sísmica, su ubicación en la zona tropical y los altos valores de precipitación.

En Bogotá los fenómenos de remoción en masa se presentan a lo largo de los cerros orientales, del sur, de Suba y sus respectivas franjas de piedemonte (localidades de Usaquén, Chapinero, Santa Fe, San Cristóbal, Rafael Uribe Uribe, Usme, Ciudad Bolívar y Suba).

También se tienen diversos sectores sometidos a fenómenos de remoción en masa, estos fenómenos se presentan con diferentes grados de actividad: desde los que han destruido viviendas e infraestructura de servicios públicos, hasta aquellos en los que la amenaza potencial ha sido identificada por medio de estudios¹.

Antecedentes históricos

Los deslizamientos son los eventos con mayor recurrencia en Bogotá y se presentan en las localidades de Usaquén, Chapinero, Santa Fe, San Cristóbal, Usme, Suba y Ciudad Bolívar, estos pueden generarse como efecto colateral por sismos e inundaciones.

En la figura 1 se puede observar la representación gráfica de los eventos de remoción en masa que se han registrado en el periodo 1996 – 2001.

Descripción geográfica de la zona del proyecto

Latitud 4° 35’ 49.90” N

Longitud 74° 3’ 52.81” W

Altura 2.510 m

En la figura 2 se puede apreciar la zona del deslizamiento en la Facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, al costado oriental de la ciudad de Bogotá.

Número de Habitantes. La localidad de Santa Fe en 1993 contaba con 107.044 habitantes, mostrando un cambio muy leve de esa cantidad en 2010 ya que la población es altamente cambiante en el curso de un día por el desplazamiento masivo de ciudadanos al centro de la ciudad para cumplir con actividades cotidianas de trabajo y estudio. En contraste con esta dinámica, la población que habita los sectores residenciales es relativamente estable y las modificaciones en el tiempo son discretas².

Extensión. El área total de la localidad es de 4.487.74 hectáreas, el área urbana es de 662.05 hectáreas, que corresponde al 2.29% del área total de las localidades urbanas de Bogota. El área rural de la localidad ocupa aproximadamente las dos terceras partes del área total, es decir, parte de lo que se conoce como cerros orientales, la cual comprende la vereda Verjón Alto (2.277 ha) y una vasta área que ha sido declarada como zona de reserva, con (2.338 ha), donde se ubican los santuarios de Monserrate y Guadalupe.

Límites: La localidad de Santa Fe limita al norte con la localidad de Chapinero, al occidente con las localidades de Los Mártires, Teusaquillo y Antonio Nariño, al sur con la localidad de San Cristóbal y al oriente con los cerros que marcan el lindero del distrito capital, los municipios de Choachí y Ubaque. Los límites del área rural, caracterizada por ser reserva forestal, son: por el norte con la avenida El Verjón, por el oriente con los municipios de Choachí y de Ubaque, por el sur la zona forestal de la localidad de San Cristóbal y por el occidente con el área urbana de dicha localidad³.

Hidrografía. Se encuentra entre las cuencas de los ríos San Francisco (1.598 ha) y San Agustín, al norte ocupa gran parte de la cuenca del río Arzobispo (477 ha) y al sur parte de la cuenca de San Cristóbal (2.646 ha). La recorren igualmente las quebradas San Dionisio Norte, Manzanares y los canales de La Perseverancia.

Orografía. La localidad de Santa Fe abarca desde los cerros orientales, que corresponden estructuralmente al anticlinal de Bogotá, hasta el plano fiuvio lacustre, en su parte occidental. Para diferenciar las características geomorfológicas, se han identificado varias unidades con base en topografía tectónica, litología, formaciones superficiales y suelos.

Presenta áreas planas con pendiente menor a 4° y construida por material de origen fiuvio lacustre con granulometría especialmente arcillosa, otras con inclinación de 4 a 28° de pendiente construida por arcilla y arenisca diferencialmente meteorizada que localmente representan inestabilidad por su baja cohesión y fácil compresibilidad, y algunas áreas con pendiente mayor a 12° presentan una litología arcillosa alterada, suelos residuales blandos y altamente friables muy afectados por deslizamientos y fiujos de lodo.

Riesgos por deslizamientos de tierra. Los fenómenos de inundaciones o deslizamientos de tierra se presentan de forma imprevista en diferentes sitios de la ciudad, y si bien son producto de fenómenos naturales, sus causas también son sociales. Los deslizamientos son producidos por el mal manejo de las aguas lluvias y de las aguas residuales, sumado a la acción antrópica, representada de manera particular por la explotación antitécnica de canteras y chircales en los cerros nororientales y surorientales; otro factor de riesgo es el manejo inadecuado de las aguas ocasionado por vertimientos directos al terreno de aguas servidas y por la generación de aguas, de escorrentía de alto poder erosivo que al entrar en contacto con terrenos de escasa capa vegetal facilita los movimientos de masas de tierra.

Vegetación y fauna. En la zona existen especies como el eucalipto, pino candelabro y retamo espinoso, también gran variedad de especies como frailejones, romero, mortiño, chilco, entre otros. En cuanto a fauna nativa se conoce de la existencia de borugo, gran número de aves y una buena cantidad de insectos.

Climatología. Períodos de lluvia y condiciones secas, precipitación media anual de 1.050 mm en el límite oriental y 1.000 mm en el extremo suroccidental, temperatura promedio de 13.1 °C y humedad relativa del 73% en los meses secos. Esta información climática corresponde a ocho estaciones pluviométricas de la localidad y del observatorio meteorológico nacional⁴.

Pluviometría. Según datos consultados ante el Ideam (Instituto de Estudios Ambientales y Meteorológicos), la precipitación total de Bogotá es de 600 a 800 mm anuales y en el sector de los cerros del oriente de la ciudad es de 800 a 1.000 mm anuales, con altimetría entre 2.400 y 3.100 m. s. n. m. (tabla 1) ⁵.

FASES DEL PROYECTO

La toma de datos, instrumental, método y tolerancia

Cuando se habla de la tolerancia, esta es la que va a marcar las pautas a seguir en la realización del proyecto, por ello la toma de datos está muy infiuenciada por la precisión. Si se quiere hacer un estudio previo a la realización del proyecto, para tener un conocimiento más completo de la zona y no cometer errores respecto de la escala en la que se pretende realizar el proyecto, es evidente que la toma de datos y toda la información simplificará el trabajo a realizar durante el proyecto. En la figura 3 se aprecia una vista de la zona donde se tomarán los datos de campo.

COMPROBACIONES DE LA RED DE CONTROL

Cuando se efectúa el control topográfico de la zona afectada, tanto horizontal como vertical, y para ello se tienen los datos correspondientes a partir de una cierta red de puntos con coordenadas y cotas conocidas, en teoría lo primero que se tendría que hacer sería comprobar esa red de puntos. La finalidad es evitar los posibles problemas que una inadecuada observación y cálculo de esta, le pueda acarrear en un futuro. Al tener información de una red ya realizada (una poligonal), conviene revisar las distancias entre las bases y los ángulos que la conforman, para posteriormente calcular las coordenadas y comprobarlas con las suministradas, y así mirar si están dentro de la tolerancia.

MODELOS DIGITALES DEL TERRENO (MDT)

Los MDT son una categoría de modelos simbólicos que se han desarrollado a través de las nuevas tecnologías; dichos modelos se han definido como un conjunto de datos numéricos que describe la distribución espacial de una característica del territorio, tal y como se aprecia en la figura 4. Para llegar a la elaboración de los modelos digitales es necesario efectuar un proceso de codificación de la información que permita una representación virtual en forma de cifras. Las relaciones espaciales o las características que se desean representar se traducen a diferentes tipos de estructuras numéricas (vectores, matrices, conjuntos, etc.) o a expresiones matemáticas que expresan relaciones topológicas y funcionales.

METODOLOGÍA

Información Secundaria. Recopilación de la información existente sobre estudios geológicos, redes geodésicas, levantamientos topográficos en la zona afectada o áreas de riesgo, especificaciones de laderas y planos elaborados anteriormente.

En esta parte se encontró información importante, como aspectos generales de la zona del deslizamiento, detalles e información de otros proyectos relacionados y un plano topográfico general de la facultad.

Registros de precipitación, estación venado de oro. Estos registros de precipitación corresponden a la estación con código 2120558, Venado de oro, del IDEAM (Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales), ubicada en la Facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales de la Universidad Distrital con las siguientes coordenada: latitud 4° 35’ N, longitud 74° 3’ W y altura 2.725 m.

Levantamiento topográfico inicial. Se realizó un levantamiento inicial dentro de los predios de la Universidad Distrital en la Facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales en el lote B, con el fin de identificar una parte del área de la falla y generar o diseñar una cuadrícula que nos permitiera llevar un control detallado de esta zona a partir de un sistema de ordenadas y abscisas. Esta cuadrícula inicial tuvo un área de 45 m x 60 m, cubriendo una parte de la zona de la falla (figura 5).

Este levantamiento se realizó con una estación Sokia serie SET500 armado en el punto Vivero-8 con coordenadas Norte: 100344.422 y Este: 101332.028, Cota: 2685.776, haciendo ceros al punto UD06-6 con coordenadas Norte: 100286.582 y Este: 101342.972, Cota: 2698.601, tomando puntos de nivel sobre la zona de la falla, puntos en la vía sobre la avenida Circunvalar y otros puntos que nos permitían identificar una parte del área total de la falla.

Levantamiento topográfico en zona de deslizamiento. Posteriormente se realizó un levantamiento para la ubicación de los instrumentos a utilizar en el control topográfico, donde se tomaron puntos de nivel y se identificaron senderos, árboles y construcciones cercanas. De esta manera se realizó una cuadrícula de 5 m x 5 m más completa sobre la zona del deslizamiento, con un área de 65 m x 105 m mediante el sistema de abscisas y ordenadas.

Instrumentación. Se localizaron placas de bronce y varillas de longitud aproximada de 3m para realizar el control horizontal y así poder identificar los desplazamientos. Se ubicaron 12 varillas para realizar un control topográfico sobre toda la zona de deslizamiento. Estas varillas se materializaron colocando un andamio y con la ayuda de un mazo de 22 libras se enterraron en varios sectores de la zona a controlar.

MODELO DIGITAL DEL TERRENO, SOFTWARE CIVIL CAD

En este proyecto se realizó un modelo digital del terreno con el fin de generar una superficie detallada de la zona del deslizamiento y con ayuda del software Civil Cad se importó la nube de puntos y se generaron las curvas de nivel, realizando la triangulación de la información, tal y como se muestra en la figura 6.

Monitoreo o control topográfico. Se realizó un monitoreo o control topográfico en la zona del deslizamiento con los instrumentos que se ubicaron, en este caso las varillas que se localizaron en el área de trabajo, para llevar un registro y posteriormente hacer un cálculo de los desplazamientos.

Se trabajó con una estación Topcon serie GTS-210, armados desde el punto CN1 haciendo ceros al punto NP6-E1 para luego tomar la ordenada y la abscisa de cada punto de control y conocer las diferencias o el desplazamiento siempre con base en el control inicial.

Como se trabajó en el diseño de la cuadrícula mediante el sistema de ordenada y abscisa (figura 7 ), todos los controles se realizaron de la misma manera; los dos controles iniciales se hicieron haciendo ceros al punto Vivero-8 y luego los demás al punto NP6-E1 tomando cada punto en orden desde la varilla número 1 hasta la varilla número 12.

CARTERAS DE CAMPO

El proyecto se denomina "Control topográfico del deslizamiento en el lote B de los predios de la Facultad del Medio Ambiente y Recursos Naturales de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas" y fue realizado en campo por Mauricio Lozano Cuéllar y Javier Velandia Gaitán, revisado por el ingeniero Ismael Osorio Baquero, con referencia inicial de los datos como carteras de campo y de control.

PROCEDIMIENTO: CÁLCULO CARTERAS DE CAMPO

Para el cálculo de las carteras de campo se utilizó el software < CRC >, que es un programa de comunicaciones, cálculos y conversión para las estaciones Topcón y en general para la GTS-210 (autores, reporte de coordenadas cartera de campo).

Datos de control topográfico. Desplazamientos en abscisas y ordenadas

Datos de precipitación mensual Estación Venado de Oro Fuente: Ideam Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (Ideam).

• El mes que presentó mayor precipitación en 2009 fue octubre.

• El mes que presentó menor precipitación en 2009 fue septiembre.

• La precipitación promedio en 2009 fue de 90.22 mm.

• El valor anual de 2009 es de 1082.60 mm.

• En los registro de precipitación del Ideam en 2010 solo existen datos sobre enero, febrero y mayo.

Análisis de precipitación con desplazamiento

Desplazamiento puntos de control software Surfer 8

Para determinar de una forma gráfica la magnitud y la dirección de los desplazamientos de los puntos de control en la zona de la falla se realizó una matriz (x), (y) y (z), donde (x) es la abscisa, (y) la ordenada y (z) la diferencia entre las abscisas y las ordenadas.

Migración a Surfer desde la hoja de Excel directamente para ingresar los datos del control inicial.

Puntos con coordenadas reales del último control realizado el 26 de septiembre de 2010 para observar la dirección de los desplazamientos con base en el levantamiento topográfico realizado en la zona del deslizamiento.

CONCLUSIONES

• El deslizamiento del lote B tiene una cabecera de rotura curva cuyos extremos se encuentran parcialmente destruidos debido a la baja resistencia de los materiales del terreno. El escarpe del terreno es de aproximadamente 21 m de ancho con una diferencia de nivel del suelo de 43 m, resultando una pendiente aproximada de 58.7%.

• La geometría del deslizamiento es de 73.20 m de largo por 21.32 m de ancho, ocupando un área física de 1.407.25 m2, siendo el volumen de material transportado pendiente abajo del terreno aproximadamente de 2.000 metros cúbicos.

• Al analizar los cuatro puntos de control que presentaron mayor desplazamiento de forma aislada se determinó un índice máximo de movimiento para los puntos 2 y 12 en un 15%, en el interior del depósito desplazado se observan grietas superficiales de dimensiones variables, mayormente el pie del deslizamiento presenta masa de suelo fisurado, describiendo hundimientos en el terreno en direcciones preferenciales noreste y noroeste.

• El deslizamiento en la parte superior dirección oriente limita con el peatonal de tránsito aproximado de unas 3.000 personas al día, entre estudiantes de la Universidad Distrital, pacientes del hospital Roosevelt y habitantes de la vereda Fátima; el peligro es alto dado que el sendero peatonal al estar en la parte alta del deslizamiento presenta socavación y alto riesgo de accidente.

• El sitio del deslizamiento carece de árboles y vegetación arbustiva; hay existencia de vegetación menor, pero la mayoría de esta ha sido removida hasta el pie de la ladera, invadiendo en algunas ocasiones la vía circunvalar.

• Los factores que motivan este movimiento de ladera se debe a la falta de mantenimiento de las tuberías subterráneas que conducen las aguas de escorrentías provenientes de la parte alta del deslizamiento (suroriente); la tubería arroja su caudal por debajo del material produciendo el deslizamiento; igualmente, este tiene la característica de evolucionar hacia fiujo de lodo por el volumen y tipo de material húmedo e inestable disponible en esta ladera, una vez comienza la temporada de lluvias toman mayor fuerza con la época de invierno local.

Cuadros de movimientos típicos

En la tabla 11 se presentan los valores en metros de los desplazamientos que se registraron en cada uno de los puntos de control.

Velocidades de desplazamiento

El control inicial en campo se realizó el 24 de junio de 2009; el control final se llevó a cabo el 26 de septiembre de 2010, y como resultado se tienen las siguientes velocidades.

Elementos de la zona de falla

Matrices abscisas y ordenadas

Estas matrices corresponden a los datos de abscisas y ordenadas de los diferentes controles, con el fin de determinar la distancia que existe entre cada uno de los puntos; de esta manera conocemos si hay un cambio entre la distancia punto por punto por cada control realizado.

Referencias

1. DPAE, Dirección de Prevención y Atención de Emergencias, Remoción en Masas.
2. www.localidad de Santa fe de Bogotá.
3. www.bogota.gov.co www.bogota.gov.co
4. Instituto Distrital de Cultura y Turismo, ultima ficha técnica turística de la Localidad de Santafé, 2010.
5. IDEAM, Instituto de Hidrología, meteorología y estudios ambientales.
6. Ángel M. Felicísimo. Modelos Digitales del Terreno 1994.