Análisis de la susceptibilidad del terreno a la formación de deslizamientos superficiales y grandes deslizamientos mediante el uso de sistemas de información geográfica. Aplicación a la cuenca alta del río Llobregat.
Authors:   , Santacana Quintas Núria 
Published: July 2023

El treball presentat en aquesta memòria aplica la tecnologia dels Sistemes de Información Geogràfica (SIG) a l'evaluació de la susceptibilitat del terreny a lliscaments i a la seva representació cartogràfica. Amb aquesta perspectiva s'han dut a terme dos procedimients diferents d'estimació de la susceptibilitat, aplicats cadascun a un fenomen diferent: els lliscaments usperficials i grans lliscaments de tipus traslacional. <br/>L'anàlisi de susceptibilitat d'un vessant natural a la ruptura per lliscaments superficial a escala regional, s'ha realitzat mitjançant tractament estadístic multivariant de tipus discriminant. L'objectiu principal de l'anàlisi ha estat la captura automàtica de la major part dels factors relacionats amb aquests lliscamnets, derivats d'un Model Digital d'Elevacions (MDE). El reste de factors no derivats del MDE, així com l'inventari de lliscaments superficials, han estat capturats pel camí tradicional, mitjantçant fotointerpretació, reconiexement de camp i posterior digitalització. El procedimient d'anàlisi s'ha relatizat en format raster (malla regular) i ha considerat les zones de ruptura dels lliscaments com puntsx que al ser convertits en format raster ha estat definits com a cel·les amb trencades o inestables. El reste de cel·les s'han considerat sense trencades o estables. Per al tractament estadístic s'ha obtingut una mostra aleatòria amb la meitat de les cel·les amb trencades i un número similar de cel·les sense. Les cel·les no utilitzades per al tractament estadístic han estat utilitzades per a validar els resultats del mateix i la predicció del mapa final.<br/>Els factors utilitzats están relacionats amb la geometria i situació del vessant, la conca, la vegetació i usos del sòl, la presència de formació superficial i el gruix d'aquesta. El tractament estadístic s'ha dut a terme dins el paquet estadístic SPSS i consta dels següent pasos (Baeza, 1994): test de normalitat de les variables, anàlisi de dependència, anàlisi de contrast entre poblacions, selecció de les variables explicatives,i anàlisi discriminant i selecció de la millor funció discriminant. L'anàlisi s'ha dut a terme en dues zones de la conca alta del riu Llobregat (Pirineus Orientals, Barcelona) i una tercera zona de condicions climatològiques i orogràfiques diferents en la conca baixa del riu Deba (Guipúzcoa, País Vasc).<br/>Els resultats han mostrat una bona classificació de les cel·les de les mostres utilitzades, així com una correcta predicció per a les dues zones dels Pirineus Orientals. El métode presentat és útil per a grans àrees, és ràpid gràcies a la captura automàtica de la major part dels factors, és un mètode objectiu i permet reproduir els resultats. El principal inconvenient és al seva dependència a un MDE precís i amb la ressolució adient. S'han realitzat anàlisis de sensibilitat per abordar diferents aspectes en una de les zones dels Pirineus Orientals, així com anàlisis amb un tamany de cel·la superior per deduir la influència del tamany de cel·la en els resultats.<br/>Per una altra banda, la present memòria ha tractat l'anàlisi determinístic del càlcul del factor de seguretat cel·la cel·la d'un gran lliscament de tipus traslacional, basat en la consideració del talús infinit. L'anàlisi s'ha aplicat a la unitat inferior del lliscament de Vallcebre situat a la conca alta del riu Llobregat (Pirineus Orientals). Les dades de instrumentació i d'auscultació del lliscament, disponibles des de 1987, s'han fet servir per a l'anàlisi i per a validar els resultats. L'anàlisi realitzat cosnta dels següents pasos: introducció de les dades en el SIG, generació de les superficies de trencada i piezomètriques, creació dels parámetres derivats d'aquestes superfícies, càlcul del factor de seguretat i validació.
El trabajo presentado aplica un Sistema de Información Geográfica (SIG) a la evaluación de la susceptibilidad del terreno a deslizamientos y su cartografía. Se han llevado a cabo dos procedimientos distintos según el fenómeno estudiado: deslizamientos superficiales y grandes deslizamientos traslacionales.<br/>El análisis de susceptibilidad de una ladera a la rotura por deslizamientos superficiales a escala regional, se ha realizado mediante tratamiento estadístico multivariante (discriminante). El objetivo principal ha sido la captura automática de la mayor parte de los factores relacionados con estos deslizamientos, derivados de un Modelo Digital de Elevaciones. El resto de factores no derivados y el inventario de deslizamientos han sido obtenidos de forma tradicional (fotointerpretación, reconocimiento de campo y digitalización). El procedimiento, realizado en formato raster, ha considerado las zonas de rotura de deslizamientos como celdas definidas inestables. El resto de celdas se han considerado estables. Para el tratamiento estadístico se ha obtenido una muestra aleatoria con la mitad de las celdas con roturas y un número similar de celdas sin ellas. Las celdas restantes han servido para validar los resultados y el mapa.<br/>Los factores utilizados representan la geometría de la ladera, cuenca vertiente, vegetación, presencia de formación superficial y espesor de ésta. El tratamiento estadístico se ha realizado en el paquete estadístico SPSS mediante los siguientes pasos: test de normalidad, análisis de dependencia, análisis de contraste entre poblaciones, selección de las variables explicativas, análisis discriminante y selección de la función discriminante. El análisis se ha llevado a cabo en dos zonas de la cuenca alta del río Llobregat (Pirineo Oriental, Barcelona)<br/>y una tercera zona de condiciones climatológicas y orográficas distintas en la cuenca baja del río Deba (Guipúzcoa).<br/>Los resultados han mostrado una buena clasificación de las celdas de las muestras utilizadas, así como una correcta predicción de las roturas para las dos zonas del Pirineo Oriental. El método presentado es útil para grandes áreas y rápido gracias a la captura automática de la mayor parte de los factores. Es un método objetivo y permite reproducir los resultados. Su principal inconveniente es la dependencia de un MDE preciso y con resolución adecuada. Se han realizado análisis de sensibilidad para observar el comportamiento de distintos parámetros y un análisis con un tamaño de celda superior.<br/>También, se ha abordado el análisis determinístico del cálculo del factor de seguridad celda a celda de un gran deslizamiento de tipo traslacional, basado en la consideración de talud infinito. El análisis se ha aplicado en la unidad inferior del deslizamiento de Vallcebre (Pirineo Oriental, Barcelona). Los datos de instrumentación y auscultación del deslizamiento, disponibles desde 1996, se han utilizado para el análisis y para validar sus resultados. El análisis consta de los pasos siguientes: introducción de los datos en el SIG, generación de las superficies (rotura y piezométricas), creación de los parámetros derivados de estas superficies, cálculo del factor de seguridad y validación
In this work are presented two GIS- aided procedures for landslide susceptibility assessment<br/>and mapping: a method for shallow landslide susceptibility mapping at a regional scale and a method for analysis of the stability of a large traslational slide based on the assumption of an infinite slope.<br/>The shallow landslide susceptibility assessment is performed by means of multivariate statistical techniques (discriminant analysis). The aim of this work has been the automatic capture of most of the parameters related to the occurrence of shallow slope failures, from the digital elevation model (DEM). The factors non-derived from DEM and the landslide inventory have been obtained by means of photo-interpretation, fieldwork and digitalization.<br/>The procedure has been made using raster format and considers rupture zones of landslides as points which have been rasterized and defined as unstables cells. The rest of cells have been defined as stables. For the statistical analysis a random sample has been extracted, that includes a 50% of unstable cells and a similar number of stable ones. The results and the susceptibility map have been validated taking cells that were not used for the analysis.<br/>The factors used represent the slope and watershed characteristics, land use and presence and thickness of surficial deposits. The statistical analysis has been performed with SPSS with the following steps: test of normal distribution of variables, dependency analysis, contrast analysis between populations, selection of the most significant variables, discriminant analysis and selection of the discriminant function. The methodology has been tested in two areas in the Eastern Pyreneen region and in a third area with different climate and different geomorfological and geological setting in Guipuzcoa (Basque Country).<br/>The results have shown a satisfactory classification of cells of used samples and a correct prediction of the susceptibility of the two pyrenean zones. The main advantage of the presented procedure is the rapidity provided by the automatic capture of most of factors from DEM. The capability of covering large areas, the objectivity and the reproductibility of the results are clear advantages in front of traditional methods. The main drawback is that, at present, not all the regions have DEM available and with enough resolution to cope with small landslide sizes. A sensitivity analysis has been carried out in order to know the behaviour of some parameters.<br/>The stability analysis of a tanslational slide has been carried out in the lower unit of the Vallcebre slide (Eastern Pyrenees). The deterministic analysis is based in the infinite slope model applied at each individual cell. The records of the landslide monitoring network available since 1996 have been used in the analysis and its validation. The method has proceeded through the following steps: introduction of the parameters into the GIS, generation of both rupture and piezometric surfaces by means of interpolation, calculation of factor of safety and validation of the results.<br/>Even though this landslide may be considered as a heavily instrumented one, it soon became evident that the number of available points from which interpolate, was inadequate. It has been necessary to include additional information from field observations and from geological, geomorphological and hydrogeological interpretation of the landslide. The resultant map with cells having safety factors above and below the unity is difficult to interpret. For this reason the unbalanced forces acting at each landslide cells have been calculated, in order to obtain both the global and the longitudinal cross-sections safety factor. Latest results have been