Aplicación de Técnicas SIG y A-DinSAR al análisis de movimientos del terreno en Guayaquil (Ecuador)

Tierra y Tecnología nº 57 | DOI http://dx.doi.org/10.21028/jacb.2021.04.26 Autores:  Jerymy Antonio Carrillo Bravo, U259533@uniovi.es. María José Domínguez-Cuesta, dominguezmaria@uniovi.es. José Cuervas-Mons, jcuervas@geol.uniovi.es.

Universidad de Oviedo, Departamento de Geología, Área de Geodinámica Externa C/ Jesús Arias de Velasco s/n, 33005 Oviedo (España).

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Resumen

En este trabajo se ha realizado el análisis y cuantificación de las características del terreno del área metropolitana de la ciudad de Guayaquil y las aledañas de Samborondón y Durán (provincia del Guayas, Ecuador), aplicando una metodología basada en técnicas A-DinSAR y SIG. Para ello, se han utilizado imágenes del satélite Envisat ASAR correspondientes al período 2003-2005 que han permitido obtener una serie de puntos con velocidades de desplazamiento en la dirección de la línea de vista del satélite (LOS), expresada en mm/año. Se han diferenciado tres áreas: 2 de ellas áreas urbanas, situadas sobre depósitos aluviales con relieve suave y pendientes inferiores a 12º con velocidades medias de desplazamiento que pueden llegar a -20,7 – -10,0 /-10,0 – -5,0 mm/año, afectadas por inundaciones periódicas por el desbordamiento del Río Guayas; la tercera es un área urbana sobre una de las laderas de la Cordillera Chongón Colonche, donde se observa un antiguo deslizamiento con velocidades medias de desplazamiento entre -2,0 – 2,0/2,0 – 5,0 mm/año, afectando a depósitos coluviales. Las velocidades medias obtenidas se han relacionado con factores litológicos, orográficos y de inundabilidad, identificando deformaciones compatibles con determinados riesgos geológicos, como subsidencia urbana y deslizamientos.

Abstract

The analysis and quantification of the terrain features of the metropolitan area of Guayaquil, Samborondón and Duran cities, (Guayas province, Ecuador) have been done in this work through the application of a methodology based on A-DInSAR and GIS techniques. Taking advantage of the Envisat ASAR satellite images corresponding to the period 2003-2005, several velocities displacement points (LOS) expressed in mm yr^-1 have been obtained. Three areas have been distinguished: two of them are urban areas, located on alluvial deposits with smooth relief and slopes below 12º, with average motion speeds that can reach -20.7 – -10.0 /-10.0 – -5.0 mm yr^-1, affected by periodic flooding by the overflow of the Guayas River; the third one is a minor urban area, on the hillside from Chongón Colonche mountain range, where there is an old landslide with average displacement speeds is observed usually between -2.0 – 2.0/2.0 – 5.0 mm yr^-1 affecting colluvial deposits. The measured velocities have been liked to lithological, orographic and flood factors, identifying deformations compatible with certain geological hazards such us urban subsidence and landslides.

Introducción

Los movimientos de terreno son procesos geodinámicos que afectan a la superficie terrestre y consisten en distintos tipos de procesos de gravedad con diferentes características, magnitudes y velocidades, los cuales pueden provocar daños sociales y económicos afectando directamente a la actividad e infraestructuras humanas, dando lugar a riesgos geológicos importantes (Ayala et. al., 1987). Los riesgos geológicos vinculados a procesos gravitacionales son los movimientos de ladera y los hundimientos del terreno relacionados con determinados tipos de materiales y condiciones geológico-geotécnicas.  Este tipo de procesos se puede generar de modo natural o bien inducidos por actividad humana. El hundimiento es un proceso que se caracteriza por ser un movimiento de componente vertical, diferenciándose movimientos repentinos y lentos o subsidencias. La subsidencia es un hundimiento o asentamiento gradual descendente de la superficie de la tierra sin movimiento horizontal o muy pequeño (Graham,1996), que puede afectar a todo tipo de terrenos y es debido a cambios tensionales inducidos en el terreno por descenso del nivel freático, minería subterránea, procesos de consolidación de suelos blandos y orgánicos, entre otros. Estos procesos lentos pueden ser acelerados debido a causas antrópicas. Los daños causados por los movimientos del terreno, deslizamientos y hundimientos dependen de la velocidad y magnitud de los procesos, siendo los movimientos de ladera rápidos los que provocan mayores riesgos pudiendo llegar a generar víctimas, mientras que los movimientos lentos y la subsidencia presentan menor potencial de daños (Mansour et al., 2011).

Ecuador es un país muy propenso a sufrir movimientos de terreno debido a su situación geográfica que hace que se generen determinados fenómenos naturales como sismicidad, inundaciones, lluvias torrenciales o el efecto del fenómeno de El Niño, causando daños en infraestructuras y especialmente a las personas de bajos recursos económicos. Además, las características geológicas y la presencia de elevadas pendientes favorecen la generación de estos procesos (Toulkeridis, 2015)

El área de estudio se considera una de las zonas más susceptibles de Ecuador, a sufrir riesgos geológicos, fundamentalmente de tipo sísmico y de inestabilidades del terreno. El desarrollo de inestabilidades se relaciona, fundamentalmente, con las características del suelo y con las intensas precipitaciones en determinadas épocas del año (Demoraes y D’ercole, 2001). Las inundaciones son otro problema real dentro de la ciudad de Guayaquil debido a su localización en la cuenca baja del Río Guayas, en la confluencia de los Ríos Daule y Babahoyo, así como a los efectos de la presión antrópica sobre los ecosistemas y, en particular, la deforestación, la importante densidad urbana y el alto grado de impermeabilización del suelo, hacen que la ciudad sea altamente vulnerable a las inundaciones y sus impactos, más aún en un contexto de cambio climático (Banco de desarrollo de América Latina, 2017). El fenómeno de El Niño juega un papel fundamental en la activación de estas dos problemáticas principales.

El SAR es un sensor activo que opera en frecuencias de microondas (entre 1 y 100 GHz) y es independiente de la iluminación solar y de las condiciones meteorológicas. Estos sistemas envían pulsos de ondas microondas hasta la superficie del terreno, recibiéndolas a continuación. Las señales radar recibidas generan imágenes SAR con una alta resolución espacial; en el caso del satélite Envisat su resolución es de 20 x 4 m. Las técnicas de Interferometría SAR Diferencial (DInSAR) se basan en procesar y comparar dos imágenes SAR tomadas en la misma escena y en fechas diferentes, generando un interferograma en el cual hay componentes de fase relativas a deformación del terreno y errores relacionados con la topografía, contribución atmosférica y artefactos orbitales.

Desde comienzos de este siglo, se han desarrollado diferentes técnicas avanzadas que permiten realizar análisis y estudios de inestabilidades de ladera y fenómenos de subsidencia con una alta resolución espacial, mediante la adquisición y procesado de una gran cantidad de imágenes SAR, y, por tanto, de un gran número de interferogramas (Ferretti et al., 2001; Berardino et al., 2002; Mora et al., 2003). La técnica A-DInSAR (Advanced Differential Synthetic Aperture Radar Interferometry) se basa en la formación de mapas de desplazamiento a partir de un gran conjunto de imágenes SAR obtenidas sobre una misma área y orbita de adquisición separadas temporalmente, permitiendo estudiar la deformación producida por los desplazamientos del terreno de cualquier zona del planeta en un periodo de tiempo dado. Uno de los métodos más empleados dentro de las técnicas A-DInSAR, es la P-SBAS (Parallel Small Baseline Subset), desarrollada e incorporada en la plataforma de uso gratuito G-POD (Grid-Processing On Demand) (Casu et al., 2014; De Luca et al., 2015) que permite realizar procesados A-DinSAR a partir de imágenes SAR. Las imágenes SAR que utiliza esta plataforma son proporcionadas por los satélites ERS-1 y 2 (1991-2011) y Envisat (2002-2012). Para poder detectar, monitorizar y modelizar lo posibles riesgos geológicos encontrados en el área de estudio se ha utilizado la técnica A-DInSAR previamente utilizada para analizar movimientos del terreno (Herrera et al., 2013; Barra et al., 2017), junto con SIG (Sistema de Información Geográfica).

Este trabajo tiene como objetivo analizar los movimientos del terreno asociados a inestabilidades de ladera y subsidencia en el área metropolitana de Guayaquil, mediante la obtención de las series temporales de deformación LOS (mm), así como un mapa de velocidades medias de deformación LOS (mm/año), delimitando las áreas más activas con el fin de analizar e interpretar las diferencias de velocidades del terreno observadas en función de parámetros geológicos mediante un SIG.

Área de estudio

El área de estudio se sitúa en la costa suroeste de Ecuador, dentro de la Provincia del Guayas en torno a su capital, la ciudad de Guayaquil (Figura 1). Se trata específicamente del área metropolitana de Guayaquil que, a su vez, alberga las ciudades vecinas de Samborondón, Daule y Durán, formando el área más poblada del país. Esta área alcanza los 2,6 millones de habitantes, lo que representa el 18,33% total de Ecuador. Ocupa 920,14 km² de superficie, lo que equivale al 2,32% del territorio nacional (INEC, 2017). El este de la ciudad está a orillas del Río Guayas, a unos 20 kilómetros de su desembocadura en el océano Pacífico (Delgado, 2013; Morante et al., 2019) con una elevación sobre el nivel del mar de 4,02 m.

El relieve más destacable es la Cordillera Chongón Colonche, al oeste de la ciudad con una extensión de 10 km de ancho y 330 km de largo. Las zonas más altas se encuentran en el sector occidental, pudiendo alcanzar los 800 m. Casi toda el área de la ciudad de Guayaquil contiene un relieve bajo casi al nivel del mar, con bajas pendientes (3-5º de media). Esta zona se caracteriza por presentar una problemática relacionada con inundaciones, inestabilidad de laderas y subsidencia debido a su asentamiento sobre suelos blandos, lo que hace que se creen situaciones de potencial riesgo geológico ligado a inestabilidades del terreno que pueden afectar directa o indirectamente a la población (Delgado, 2013; Morante et al., 2019).

Las oscilaciones climáticas generadas por el fenómeno de El Niño son responsables de una gran parte de la irregularidad interanual de las precipitaciones en ciertas épocas del año. En estos casos, las inundaciones son frecuentes y persistentes, representando un problema persistente especialmente en las zonas planas y bajas de las llanuras costeras de los ríos.

Contexto Geológico

De acuerdo con Núñez del Arco (2003), la zona de estudios se caracteriza por presentar materiales detríticos que constituyen las formaciones de edad terciaria de origen marino del litoral ecuatoriano. Se superponen a un basamento de rocas volcánicas y volcano-sedimentarias de edad cretácica, que afloran sobre la Cordillera Chongón Colonche. Además, existen rocas graníticas-granodioríticas que se ubican al noroeste del área (Proyecto Multinacional Andino: Geociencias para la Comunidad Andina, 2007). Parte de los sedimentos terciarios del Eoceno Medio se disponen en el flanco sur de la Cordillera de Chongón Colonche, subyaciendo en discordancia angular con los depósitos cretácicos más modernos, y disponiéndose sobre un basamento cretácico formado por rocas volcánicas e intrusiones ígneas. Por último, se encuentran depósitos sedimentarios cuaternarios de naturaleza aluvial y coluvial, que cubren a las rocas cretácicas por casi todo el conjunto de la zona, formando las llanuras aluviales recientes generadas a partir del Río Guayas (Figura 2).

METODOLOGÍA

El procedimiento metodológico aplicado incluyó las siguientes fases: 1) Recopilación de información cartográfica de la zona de estudio. 2)Procesado de los datos A-DInSAR y exportación a un Sistema de Información Geográfica (SIG). 3)Gestión de los resultados A-DInSAR con información geoespacial en SIG. 4) Zonificación e interpretación de las áreas con procesos de movimientos del terreno.

Recopilación de información cartográfica de la zona de estudio

Se recopiló la información relativa a la litología, estructura, vegetación, inundabilidad y orografía del terreno.

En concreto se obtuvo la siguiente información:

• Hoja geológica 33 Guayaquil, a escala 1:100.000 (Instituto de Investigación Geológico y Energético, IIGE) de la cual se obtuvieron los archivos vectoriales haciendo referencia a información de tipo geológica, topográfica (geología, área urbana, etc.) del área de interés.
• Mapa geológico de la República de Ecuador a escala 1:1.000.000 (Sistema de Información Geográfica y Agropecuaria, SIGAGRO y al Instituto Geográfico Militar, IGM) con dos archivos vectoriales que corresponden a la información que delimitan las estructuras geológicas y formaciones litológicas de la hoja geológica 33 a escala 1:100.000 de la zona de estudio.
• Mapa de la clasificación de la cobertura vegetal y uso del suelo de la Republica de Ecuador a escala 1:250.000 (Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca, MAGAP) con dos archivos vectoriales que corresponden a la información de la clasificación de la cobertura vegetal y caracterización del suelo de la hoja geológica 33 a escala 1:100.000 de la zona de estudio.
• Mapa de las áreas de inundación de la Republica de Ecuador a escala 1:1.000.000 (Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología, INAMHI y Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca, MAGAP) con un archivo vectorial que corresponden a la información de las áreas de inundación de la hoja geológica 33 a escala 1:100.000 de la zona de estudio.
• Ortofografías (Instituto Geográfico Militar, IGM), conjuntos de 3 archivos ráster que corresponden a diferentes ortofotos de cantones del país cubriendo la hoja geológica 33 a escala 1:100.000 de la zona de estudio.
• Modelos Digitales de Terreno (Centro de Descargas del Instituto Geográfico Militar, IGM) con dos archivos ráster que muestran información de todo el territorio nacional.

Procesado de los datos A-DInSAR y exportación a un Sistema de Información Geográfica (SIG) 

En este análisis se utilizó un conjunto de 20 imágenes SAR (imágenes tipo Level 0 ASA_IM_OP, track 297, órbita descendente) facilitadas por el satélite Envisat ASAR (Anexo I), desde febrero de 2003 hasta agosto de 2005. El rango de tiempo seleccionado está condicionado por la baja disponibilidad de imágenes para esta área. Para llevar a cabo el procesado A-DInSAR, se utilizó la técnica de análisis multitemporal P-SBAS (Casu et al., 2014; De Luca et al., 2015), que tiene implementada la plataforma G-POD. Este procesado realiza una serie de fases que, en resumen, son las siguientes (Figura 3): 1) Corregistro de las imágenes SAR y posterior generación de 14 interferogramas diferenciales enrollados; 2) desenrollado de las fases temporales y espaciales para cada interferograma y estimación del error topográfico, de la deformación y filtrado atmosférico; 3) cálculo y estimación de las series temporales de deformación (cm) y velocidades medias de deformación LOS (cm/año).

Los parámetros de procesado escogidos son los que proporciona la plataforma G-POD por defecto (Anexo I). En este proyecto el tiempo de procesamiento ha sido exactamente de 5 horas, realizado el día 30/01/2020. El resultado final es un conjunto de puntos que muestra la velocidad de desplazamiento LOS de un lugar determinado dentro del área de interés en cm/año y las series temporales de deformación (deformación acumulada a lo largo del tiempo en la línea de vista) de la zona de estudio en particular. En este trabajo las medidas se expresan en mm y mm/año y están referida a la dirección de la línea del satélite.

Gestión de los resultados A-DInSAR con información geoespacial en SIG

La información A-DInSAR adquirida es proporcionada en un archivo kmz (para su visualización en Google Earth) y un documento en formato .txt donde se presentan las características de los puntos adquiridos: ID de los puntos, coordenadas geográficas en WGS84, cota topográfica, velocidad media (cm/año), valor de la coherencia y las series temporales de deformación (cm). Este documento de texto se transforma a un archivo Excel 1997-2003, para ser exportado posteriormente a un SIG. Para la gestión de información y análisis de los resultados se utilizó el software ArcGIS v.10.3. Se generó una base de datos con toda la información geográfica de tipo vectorial y ráster. La información base son los puntos de velocidad de deformación LOS del terreno. Como sistema de coordenadas de referencia se utilizó WGS 1984 adoptado a una proyección UTM-Zona 17S. El software permite combinar información con diferentes capas geoespaciales (vectorial o ráster) dando como resultado un único archivo, el cual contiene una tabla de atributos con toda la información de los archivos previamente fusionados

Zonificación e interpretación de las áreas con procesos de movimientos del terreno

La creación de los diferentes modelos digitales se realizó por sectores. En primer lugar, se llevó a cabo el cruce de capas a escala regional y, posteriormente, a escala local, seleccionando las zonas de mayor interés en este estudio. Con la visión general como apoyo, se dividió la zona de estudio en función de los valores obtenidos de velocidades de desplazamiento LOS (mm/año) que hacen referencia a importantes deformaciones del terreno. De esta manera, se observaron un total de tres zonas locales dentro del área de estudio, con especial interés para su análisis e interpretación (Fig. 1).

• Área 1: Sector Oeste de Guayaquil -Vía a la Costa: Paleo-deslizamiento situado al sur de la cordillera y al norte del área importante 2 (Fig. 1C).
• Área 2: Sector Suroeste de Guayaquil: Se sitúa en el centro de la zona general con el número mayor de puntos con alta velocidad de desplazamiento LOS del terreno (Fig. 1D).
• Área 3: Sector Centro de Guayaquil – Samborondón: Al noreste de la zona general, abarca diferentes territorios cantonales (Fig. 1E).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Se han obtenido una serie de resultados que se muestran a continuación estructurados según las zonas definidas en el apartado anterior. Los mapas resultantes representan los valores estimados de velocidades medias LOS (mm/año) a partir del procesado A-DInSAR, relacionados con parámetros geológicos del área de estudio. Las velocidades LOS negativas indican alejamiento del terreno respecto al satélite y las velocidades positivas indican acercamiento.

Área general

En la figura 4A, se observan los puntos de velocidad de deformación LOS que, en su mayoría, muestran una velocidad de desplazamiento LOS dentro del intervalo -2,0 – 2,0 mm/año, considerado como estable debido a que se redujo al máximo el ruido presente en los resultados y a la vez permitieron identificar adecuadamente las áreas con deformación. Un rango menor a -2 – 2 aumentaba considerablemente el ruido y por tanto dificultaba la interpretación del mapa de velocidades medias de deformación LOS. Así mismo, rangos mayores a -2 y 2 reducían mucho las zonas de deformación. Destaca la presencia de ciertas zonas con puntos rojos que indican una velocidad de desplazamiento LOS del terreno dentro de los intervalos -10,0 – -5,0 y -20,7 – -10,0 mm/año, que son las zonas que posteriormente se van a estudiar con mayor detalle. En la tabla IA se muestra el número de datos obtenidos para cada intervalo de velocidades.

Los puntos detectados dentro de los intervalos -5,0 – -2,0 y -2,0 – 2,0 mm/año forman el 85% de los datos. El 15% restante es donde residen los sectores con mayor potencialidad a sufrir deformaciones del terreno de la zona de estudio. Cabe destacar que existen ciertos datos considerados como erróneos o artefactos que pueden ser debido a ruidos atmosféricos no corregidos y a errores orbitales y topográficos. Algunos de estos artefactos son los puntos observados sobre el Río Guayas.

En la figura 4B, se observan los diferentes rangos de pendientes existentes en la zona de estudio. Las áreas con mayor pendiente (>30º), pertenecen a zonas próximas a la Cordillera de Chongón Colonche, que es el relieve más destacado. Por lo general, muestra pendientes bajas entre 0º – 12º que se encuentran en las zonas próximas al nivel del mar, bajo la influencia fluvial del Río Guayas. Por último, las zonas con mayor pendiente se sitúan principalmente sobre los depósitos coluviales y las formaciones Cayo y San Eduardo, con una litología carbonatada y siliciclástica formando relieves ondulados, con colinas que van de bajos a muy altos. Estas formaciones son las que presentan mayor afinidad para movimientos de ladera (deslizamientos rotacionales y desprendimientos rocosos). Se observa una clara relación entre las pendientes más bajas con las áreas potencialmente inundables (Figs. 4B y 4C).

Tanto en la tabla IB como en la figura 4B se observa, que el rango 0 º– 3º que presentan el 33% de los datos, existe un 16,27% que muestran una velocidad de desplazamiento LOS entre los intervalos -20,7 – -10,0/-10,0 – -5,0 mm/año, con tan solo un 4,42% de puntos. El rango 3º – 12º que forman el 57% de los datos, existe un 2,42% de puntos que muestran una alta velocidad de desplazamiento LOS, con un 2,31% de puntos.

En la figura 4C, se muestran las velocidades LOS detectadas en función de las litologías existentes. Predominan los depósitos aluviales que se extienden por casi toda la zona de estudio que, debido a la influencia marina, en zonas más próximas a la costa se denominan depósitos aluviales del Estero Salado. La presencia de estos depósitos es muy relevante, ya que es donde se focaliza la mayoría de los puntos con mayor velocidad de desplazamiento LOS (Fig. 4C). Al comparar la distribución de los puntos con la posición de las formaciones geológicas principales del área, se observa que en las formaciones San Eduardo, Cayo y Piñón se posicionan, en su mayoría, puntos con baja velocidad de desplazamiento LOS dentro del intervalo -2,0 – 2,0 mm/año, siendo zonas con baja probabilidad de movimientos de terreno.

De un total de 16.965 puntos tomados del cruce entre los datos de velocidad de desplazamiento LOS y litologías, son la formación Cayo y los depósitos aluviales los que presentan la mayor cantidad de puntos (96%), ubicándose en estos materiales siliciclásticos, los focos asociados a posible subsidencia urbana, en el caso de los aluviales, e inestabilidades de ladera en el caso de la Fm. Cayo. Este sector, está completamente urbanizado, el cual se asienta sobre antiguos terrenos ocupados por manglares y arcillas estuarinas cuaternarias y limolitas, areniscas y grauvacas de la Fm. Cayo (Cretácico Sup.), con pendientes naturales y antropizadas que pueden alcanzar los 30º – 45º favoreciendo los procesos de gravedad.

Dentro del 68% de los datos que existen sobre depósitos aluviales, el 80,62% corresponden a valores con baja velocidad de desplazamiento LOS, dentro de los intervalos -5,0 – -2,0/-2,0 – 2,0 mm/año, estando el 15,64% de su terreno, dentro de los intervalos -20,7 – -10,0/-10,0 – -5,0 mm/año. Otra cuestión a destacar es que en la formación Cayo, dentro de su 30% de datos, existe un porcentaje de 3,10%, que constituye el segundo campo con mayor número de puntos sobre este territorio.

En la figura 4D, se muestran las áreas potencialmente inundables junto con las velocidades medias obtenidas. Se aprecia que todas las zonas inundables se sitúan sobre depósitos aluviales, posicionándose en zonas periféricas, cercanas a ríos y a la costa. No se observa relación clara entre las velocidades medias de deformación LOS y las áreas inundadas o propensas a inundarse, poniendo de manifiesto que el posible factor predominante para la deformación del terreno es la litología y las condiciones ambientales a las que está expuesta, ya que los puntos de velocidades de desplazamiento LOS recaen principalmente en los núcleos urbanos que están colindantes a las área de inundación, siendo un número muy pequeño de puntos que se sitúen sobre zonas inundadas (Fig. 4C y 4D).

De forma general, se puede observar que las zonas con mayores velocidades de desplazamiento LOS se sitúan principalmente sobre depósitos aluviales característicos del área de estudio. Este terreno está calificado como suelo urbanizado, con unas pendientes generalmente bajas que va de 0º – 12º, salvo la excepción de las zonas cercanas a la Cordillera Chongón Colonche, donde alcanzan pendientes >45º. Además, se desarrollan unas áreas de inundación colindantes a este suelo urbano, caracterizadas por vegetación de tipo manglar, arroceras o masas de agua que desbordan a través del Río Guayas en épocas de grandes lluvias.

Al tener una litología mayoritariamente siliciclástica de tipo arcilla y limo asociada a las llanuras aluviales creadas por el cauce del Río Guayas y sus afluentes, e influenciada continuamente por agua, es posible que presenten asentamientos con subsidencias urbanas debido a la naturaleza compresible de sus arcillas estuarinas y fluviales. Finalmente, las formaciones San Eduardo y Cayo contienen pendientes naturales y antropizadas que pueden alcanzar los 30º – 45º favoreciendo los procesos de gravedad y siendo propensas a inestabilidades de ladera. A continuación, se realiza un análisis e interpretación de los resultados para cada una de las áreas locales diferenciadas en este trabajo.

Área 1: Sector Oeste de Guayaquil -Vía a la Costa

Este sector se sitúa al oeste del área de estudio, en el cual se puede visualizar un paleo-deslizamiento sobre una de las laderas de la Cordillera Chongón Colonche. En la figura 5A, se muestra cómo se adapta el reparto de puntos del paleo-deslizamiento sobre el relieve de la cordillera (señalado en rojo en la figura 5), y en particular, en la ladera sur con unos valores que van de -2,0 – 2,0/2,0 – 5,0 mm/año. En la figura 5B, se muestran las pendientes más importantes, pertenecientes a la Cordillera Chongón Colonche con valores que pueden superar los 45º. En la figura 5C, los datos que corresponden al paleo-deslizamiento se reparten principalmente sobre la formación San Eduardo y los depósitos coluviales, formando relieves ondulados que van de bajos a muy altos.

En la figura 5D, se destaca que el paleo-deslizamiento observado se desarrolló sobre suelo urbanizado, viéndose que el área metropolitana de la ciudad de Guayaquil se extiende alrededor de la cordillera pudiendo tener cierta peligrosidad para los residentes colindantes. En la tabla II, se muestra el total de 4024 puntos detectados, siendo un 23,38% del total. Existe una mayoría de datos correspondiente a un valor de baja velocidad LOS, entre -5,0 – -2,0/-2,0 – -2,0 mm/años pertenecientes generalmente al paleo-deslizamiento, con 3.468 puntos. Se observa en este sector los principales relieves de la zona junto a valores de pendientes más altos entre 12º – >45º sobre toda la Cordillera Chongón Colonche.

Dentro del 6% total de puntos que contienen los depósitos coluviales, existe un 68% con unos intervalos de velocidad de desplazamiento LOS que van -2,0 – 2,0/2,0 – 5,0 mm/año, principales valores que se adaptan a la ladera sur de la cordillera responsables del paleo-deslizamiento. Dentro de la formación San Eduardo, (1%) hay un 92,31% dentro de lo intervalos -2,0 – 2,0/2,0 – 5,0 mm/año, formando parte, al igual que los depósitos coluviales, del paleo-deslizamiento.

Existe un 18% de datos de pendiente que superan los 12º, los cuales en el rango de pendientes que van de 12º – 30º, representado el 16% del total, existe un 90,46% de puntos con una velocidad de desplazamiento LOS entre -2,0 – 2,0/2,0 – 5,0 mm/año. Por otro lado, en el rango de pendientes de 30º – 45º, que representa un 2% del total, existe un 86,3% de puntos con una velocidad desplazamiento LOS dentro de los intervalos-2,0 – 2,0/2,0 – 5,0 mm/año. Queda restringido a pequeñas zonas, en las altitudes más altas de la cordillera, pendientes que pueden superar los 45º pero que no llegan casi al 1%.

De acuerdo a las velocidades de deformación LOS encontradas y a los materiales que componen este sector, los únicos movimientos del terreno esperables son pequeñas reactivaciones del paleo-deslizamiento, probablemente debido a la actividad antrópica (desarrollo de taludes y pendientes naturales modificadas). En las zonas más cercanas a los esteros, donde predominan materiales aluviales, no se han detectado puntos de deformación, por lo que no se puede determinar la existencia certera de inestabilidades del terreno.

Área 2: Sector Suroeste de Guayaquil

Esta área es la que presenta las velocidades medias de desplazamiento LOS del terreno más altas, estando situada en la parte central del área de estudio y al sur de la Cordillera Chongón Colonche. En la figura 6A, se muestran las velocidades de deformación obtenidas para este sector.  Se observan una gran cantidad de puntos con velocidades altas de desplazamiento LOS (20,7 – -10,0 mm/año).

En la figura 6B, se manifiestan depósitos aluviales prácticamente alrededor de toda el área, salvo en la zona de la Cordillera Chongón Colonche, existiendo al borde de su ladera depósitos coluviales y la Fm. San Eduardo discordante sobre la Fm. Cayo al norte. Los puntos de velocidad de desplazamiento LOS se posicionan, en su mayoría, sobre los depósitos aluviales, albergando la zona crítica del área, cuya potencialidad aumenta conforme se aproximan a masas de agua.

En la figura 6C, se observa como la zona crítica del área se encuentra en pleno suelo urbanizado, cercano a lugares que sufren inundaciones en zonas de manglares y pantanos, muy próximas al Estero Salado. Una vez más, se pone de manifiesto que el agua y los materiales arcillosos son factores determinantes en el desarrollo de movimientos de terreno (asentamientos urbanos y subsidencia) en esta área, ya que influyen directamente en la potencialidad que evidencia la velocidad de los puntos. La figura 6D muestra que, siendo la Cordillera Chongón Colonche las zonas que contienen los valores más altos de pendiente llegando a ser >45º, no existe una relación directa a simple vista con la capacidad que tienen el terreno a desarrollar movimiento del terreno dentro del sector. Por lo general, las pendientes son bajas en casi toda el área entre 0º-12º, ya que todo el sector delimitado está muy próximo a la costa.

La tabla III indica que, de los 177.211 puntos detectados por el sistema, 4.343 de ellos se encuentra dentro de esta área siendo el 24,77% del total. De éstos, 1.297 puntos se resaltan por su potencialidad (la suma de puntos de los intervalos -20,7 – -10,0/-10,0 – -5,0 mm/año). En el caso de las pendientes, existe un total de 4.181 puntos que no superan los 12º de pendiente, quedando tan solo un porcentaje muy pequeño de puntos que sobrepasen los 30º. Del 93% de los puntos que recaen sobre estos depósitos aluviales se puede detectar un 31,31% con alta capacidad dentro de los intervalos -20,7 – -10,0/-10,0 – -5,0, siendo el 10,36% los datos más potenciales correspondientes al intervalo -20,7 – -10,0 mm/año.

Dentro del rango con baja pendiente 0º – 3º (que equivale al 48% de los puntos detectado) existe un 30,96% de puntos con alta velocidad LOS dentro del intervalo -20,7 – -10,0/-10,0 – -5,0 mm/año. Dentro del rango 3º – 12º (que equivale al 48% de los puntos detectado) existe un 30,46% de puntos con alta velocidad de desplazamiento LOS correspondientes a los intervalos -20,7 – -10,0/-10,0 – -5,0 mm/año. Las pendientes de alto valor no influyen directamente con el problema destacado, ya que los movimientos del terreno se desarrollan en zonas con pendientes de bajo rango.

La potencialidad del área puede ser debida, principalmente, a la posición geográfica en la que el suelo se desarrolla, además de las propias características de los materiales. Los depósitos aluviales influenciados continuamente por la presencia de agua pueden provocar unas condiciones en las que el suelo altamente urbanizado se inestabilice, dando lugar a posibles movimientos de terreno de carácter diverso, tales como asentamientos y subsidencia urbana, en el caso de las zonas más llanas y de menor pendiente (<12º), e inestabilidades de ladera en el caso de aquellos que se sitúen en las inmediaciones de la Cordillera Chongón Colonche (>12º).

Área 3: Sector Centro de Guayaquil – Samborondón

Esta área se sitúa al noreste del área de estudio, cerca de la unión entre el Río Daule y Babahoyo, afluentes del Río Guayas y ubicada al sur del cantón de Samborondón. En la figura 7A se muestra el mapa de velocidades de deformación LOS obtenido para este sector. Se puede observar el foco importante en el territorio confinado entre los Ríos Daule y Babahoyo, presentando velocidades LOS que van desde -20,7 – -10,0/-10,0 – -5,0 mm/año. Igual que en los casos anteriores, se observa la tendencia de disminuir la velocidad a medida que se adentra en tierra firme, alejándose de los terrenos que se encuentran influenciados por las masas de agua del Guayas.

En la figura 7B, las áreas con mayor velocidad LOS se sitúan en los depósitos aluviales, aunque existen pequeñas zonas donde la formación Cayo presenta velocidades altas de deformación LOS (-20,7 – -10,0 mm/año). Estos depósitos aluviales tienen una influencia negativa añadida ya que tienden a sufrir inundaciones generadas por el desbordamiento de los ríos debido a grandes precipitaciones (Fig. 7C). En la figura 7D se puede observar que casi toda el área presenta pendientes bajas que no superan los 12º, habiendo zonas poco extensas con valores superiores a 12º. El foco de puntos con alta velocidad de desplazamiento se sitúa sobre un terreno con valores de pendiente bajos en torno a 0º – 12º.

En la tabla IV, se muestra el total de 4.496 de puntos detectados, un 26,12% del total tanto para velocidad de desplazamiento LOS (mm/año) como para las pendientes (º). Existen una clara mayoría de datos que contienen un intervalo de valores entre -5,0 – -2,0/-2,0 – -2,0 mm/año; con el 3962 de los puntos. Dentro del 79% de puntos que contienen los depósitos aluviales, existe un 12,87% con una capacidad real de desarrollar movimientos de terreno dentro de los intervalos -20,7 – -10,0/-10,0 – -5,0 mm/año. Dentro de la formación Cayo, (21%) hay un 2,55% de puntos dentro de los intervalos -20,7 – -10,0/-10,0 – -5,0 mm/año. El 92% de los datos de pendiente no superan los 12º. En el rango de pendientes que van de 0º – 3º, que representa un 31% del total, existe un 14,11% de puntos con una alta velocidad de desplazamiento LOS dentro de los intervalos -20,7 – -10,0/-10,0 – -5,0 mm/año En el rango de pendientes de 3º – 12º, que representa un 61% del total, existe un 9,21% de puntos con una alta velocidad desplazamiento LOS dentro de los intervalos -20,7 – -10,0/-10,0 – -5,0 mm/año.

Esta área se caracteriza, por presentar una problemática relacionada con inundaciones y, probablemente, con asentamientos urbanos muy focalizados, debido a los materiales arcillosos aluviales y a las bajas pendientes que, en general, se observan en esta área. Únicamente es esperable el desarrollo de inestabilidades de ladera en aquellos lugares donde haya pendientes mayores de 12º.

Además de lo discutido en relación con las velocidades medias de deformación LOS, cabe resaltar el efecto que tienen las inundaciones en el área de estudio causadas por las precipitaciones de la temporada de lluvia y, especialmente, las producidas durante el fenómeno de El Niño. La ciudad de Guayaquil presenta todas las condiciones (localización geográfica, proximidad a las orillas del Río Guayas, baja elevación sobre el nivel del mar, concentración de la población, densidad urbana y medio construido), para ser vulnerable a inundaciones. Además, se sitúa próxima a la desembocadura de la segunda cuenca hidrográfica más amplia del país lo que explica los grandes caudales que contiene el Río Guayas.

Las inundaciones se producen durante períodos de lluvias intensas con marea alta debido a la falta de capacidad de descarga o amortiguamiento de los sistemas de drenaje local, la impermeabilización de los suelos debido a la ocupación urbana. Ello da lugar a extensas láminas de agua que suponen un peso adicional sobre los depósitos aluviales, poco consolidados y, por lo tanto, favorecerán los fenómenos de subsidencia. Entre los años 1990 y 2007 se han detectado 6 eventos importantes de El Niño incluyendo los años de las imágenes estudiadas en este proyecto. Aunque la duración y permanencia ha ido disminuyendo en los años 2003-2005, los pronósticos en un contexto de cambio climático hacen pensar en que la magnitud de sus efectos a lo largo de los años pueda agravarse.

CONCLUSIONES

En este trabajo, la utilización combinada de la técnica A-DInSAR y de un Sistema de Información Geográfica (ArcGIS v.10.3) ha permitido realizar un estudio sobre movimientos de terreno asociados a inestabilidades de ladera y fenómenos de subsidencia en el área metropolitana de Guayaquil (Ecuador). Se ha realizado un análisis detallado de inestabilidades de ladera y procesos de subsidencia en el área urbana, centrado en detectar velocidades de desplazamiento LOS del terreno, relacionándolas con factores litológicos, orográficos y de inundabilidad. Hay que destacar que, debido a las limitaciones de la técnica InSAR, los movimientos de ladera solo se detectan si están en unos rangos de velocidad muy concretos y si, además, la ladera presenta una determinada orientación respecto a la trayectoria del satélite.

Se han detectado y analizado tres áreas de especial interés. Dos de ellas (el área 2 y 3) pertenecen a los núcleos urbanos de Guayaquil/Samborondón y contienen aproximadamente el 11% de puntos con mayor velocidad de desplazamiento LOS, con valores entre -20,7 – -10,0 y -10,0 – -5,0 mm/año. Corresponden a áreas urbanas situadas sobre depósitos aluviales con relieve suave y pendientes inferiores a 12º, afectadas por inundaciones periódicas por el desbordamiento del Río Guayas. Por último, un área urbana menor, donde se observa un antiguo deslizamiento (área 1) sobre una de las laderas de la Cordillera Chongón Colonche, afectando a depósitos coluviales donde puede haber futuros movimientos asociados a reactivaciones.

En este trabajo se ha puesto de manifiesto que la plataforma G-POD, que es una herramienta de acceso libre, es muy útil para realizar análisis preliminares de posibles movimientos del terreno asociados a inestabilidades de ladera y subsidencia en áreas urbanas y los resultados deben interpretarse como potenciales zonas de deformación, a confirmar con otros análisis (procesado InSAR en local, campañas de campo, datos GPS, etc.).

AGRADECIMIENTOS

Los autores desean agradecer a Esther Boixereu Vila, editora de la revista Tierra y Tecnología, así como a un revisor anónimo, por sus comentarios y correcciones que sirvieron para mejorar este trabajo. Jerymy Antonio Carrillo Bravo desea agradecer: al Ilustre Colegio Oficial de Geólogos de España por la concesión del premio a la Excelencia académica 2020 y la oportunidad de publicar este artículo; al departamento de Geología de la Universidad de Oviedo y, en especial a sus directores del área de Geodinámica Externa, por su apoyo fundamental para el desarrollo del TFG; a mis padres, que con sus esfuerzos imposibles, han conseguido darme todas las facilidades del mundo para concluir mi formación, algo a lo que ellos no pudieron optar.

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