lahares

1. ANÁLISIS DEL FLUJO DE LAHARESANÁLISIS DEL FLUJO DE LAHARES
DESDE EL VOLCÁN COTOPAXIDESDE EL VOLCÁN COTOPAXI
IntroducciónIntroducción

2. Volcán activo más alto del mundo,
5.897 msnm, a 50 km SE de Quito,
capital de Ecuador.
Efectos regionales de una erupción:
caída de ceniza y lahares
Rutas del flanco norte y
del flanco sur

3. SISTEMA LA MICA
SISTEMA PAPALLACTA
CRUCE RÍO SAN PEDRO
CRUCE RÍO SAN PED RO
CRU CE RÍO PITA
CRUCE RÍO SAN TA CLARA
CRUCE QD A. SAMBACHE
SIST EMA LA M ICASIST EMA LA M ICA
SIST EMA PAPAL LACTASIST EMA PAPAL LACTA
CRUCE Qbda. SAM BACH E
CRUCE RIO STA CLAR A
CRUCE RIO PIT A
CRUCE RIO SAN PEDRO
CRUCE RIO SAN PEDROCRUCE RIO SAN PEDRO
ElEl abastecimientoabastecimiento dede aguaagua
parapara elel 8080%% dede lala poblaciónpoblación
dede QuitoQuito dependedepende dede loslos
trestres sistemas,sistemas, queque estaríanestarían
enen riesgoriesgo..
Motivación para el estudioMotivación para el estudio::
=CordilleraOriental
SISTEMA PITA-TAMBO
CRUCE RÍO EL SALTO
BOCATOM A RÍO PITA
SIST EMA PITA TAMBOSIST EMA PITA TAMBO
CRUCE RIO PIT A
CRUCE RIO SALT OCRUCE RIO SALT O
BOCATOMA R IO PITABOCATOMA R IO PITA
Fuentedeagua
85 km
SeSe requiererequiere dede lala modelaciónmodelación
numéricanumérica deldel tránsitotránsito dede
lahareslahares primariosprimarios parapara definirdefinir
medidasmedidas estructuralesestructurales..

5. OBJETIVOS DEL ESTUDIO:OBJETIVOS DEL ESTUDIO:
Evaluar el impacto de los flujos de lahares, bajo cuatro
escenarios eruptivos.
DeterminarDeterminar lala profundidadprofundidad yy lala velocidadvelocidad deldel flujoflujo laharicolaharico aa lolo
largolargo deldel drenajedrenaje nortenorte deldel volcánvolcán;; enen particular,particular, enen laslas
seccionessecciones transversalestransversales dede loslos crucescruces entreentre elel potencialpotencial flujoflujo yy
laslas conduccionesconducciones dede loslos trestres sistemassistemas dede abastecimientoabastecimiento dede
aguaagua potablepotable..
Definir losDefinir los Mapas de Amenazas y Medidas EstructuralesMapas de Amenazas y Medidas Estructurales
dentro deldentro del Plan Integral de Prevención y Gestión de RiesgosPlan Integral de Prevención y Gestión de Riesgos..

6. METODOLOGMETODOLOGÍÍA (1)A (1)
(i) Análisis de los posibles mecanismos eruptivos y su
magnitud.
(ii) Evaluación de los espesores de glaciares y de nieve del
volcán. Asignación de valores a los volúmenes de mezcla;
definición de los hidrogramas de ingreso.
(iii) Definición de las características reológicas de los lahares(iii) Definición de las características reológicas de los lahares
o mezclas de agua y sólidos.
(iv) Caracterización física actual de los depósitos laharíticos.
(v) Selección y uso de trestres modelos numéricos:
HEC-RAS, NWS FLDWAV, FLO2D.
Como modelo complementario se utiliza LAHARZ.

7. METODOLOGMETODOLOGÍÍA (2)A (2)
(vi) Calibración de los modelos con la información técnica
del evento de Junio de 1877.
(vii) Evaluación de las características del tránsito de lahares
para los cuatro escenarios.
(viii) Definición de los Mapas de Amenazas con los
resultados de los modelos numéricos.
Posteriormente se preparan los Mapas de Ubicación de
Estructuras o de Vulnerabilidad; y se prepara el Mapa de
Riesgos Asociados a la erupción del volcán Cotopaxi.

8. Escenario No. 3Escenario No. 3
Evento Grande, VEI ~ 4Evento Grande, VEI ~ 4
Prob. de ocurrencia de 60%Prob. de ocurrencia de 60%
i.e. Cotopaxi 1877i.e. Cotopaxi 1877
St. Augustine, 1986St. Augustine, 1986
Flujos piroclásticos muy eficientes.Flujos piroclásticos muy eficientes.
Espesor promedio de derretimiento de glaciar = 4 m.Espesor promedio de derretimiento de glaciar = 4 m.
LaharLahar GrandeGrande
Volumen ≈Volumen ≈ 60 millones de m60 millones de m33
Evento deEvento de calibración delcalibración del
modelo numéricomodelo numérico

9. Flanco norte:Flanco norte:
4.7 km4.7 km22 de glaciar;de glaciar;
3030--120 m de espesor,120 m de espesor,
16 km de diámetro.16 km de diámetro.
14.2 km14.2 km22 glaciar total.glaciar total.
Foto aérea de 1997 yFoto aérea de 1997 y
mediciones en 2004.mediciones en 2004.mediciones en 2004.mediciones en 2004.

10. Escombros de escoria
típica del FP de la
erupción
de 1877 e incorporados
en el lahar de 1877
Limite lahar
1877
Margen Derecha
Lasso, arriba de
La Bocatoma-R. Pita
Bocatoma
Bombas de
Escoria accariados
Por el lahar de 1877
SeSe realizórealizó unun amplioamplio trabajotrabajo dede
campocampo parapara determinardeterminar loslos
límiteslímites dede lahareslahares antiguos,antiguos, laslas
característicascaracterísticas granulométricas,granulométricas,
lala estratigrafíaestratigrafía dede loslos depósitos,depósitos,
loslos volúmenesvolúmenes totalestotales asíasí comocomo
velocidadesvelocidades yy profundidadesprofundidades dede
loslos flujosflujos laharicoslaharicos ocurridosocurridos..

11. Depósitos de lahares en la base del volcánDepósitos de lahares en la base del volcán
Vestigios de lahares delVestigios de lahares del
evento de Junio de 1877evento de Junio de 1877

12. LosLos modelosmodelos hidráulicoshidráulicos parapara elel tránsitotránsito dede unun
hidrogramahidrograma resuelvenresuelven elel sistemasistema dede laslas dosdos
ecuacionesecuaciones diferenciales,diferenciales, denominadasdenominadas
ecuacionesecuaciones dede SaintSaint VenantVenant,, queque expresanexpresan
(i)(i) continuidadcontinuidad deldel flujoflujo dede masamasa;; yy
(ii)(ii) cantidadcantidad deldel movimientomovimiento constanteconstante::(ii)(ii) cantidadcantidad deldel movimientomovimiento constanteconstante::
(i)(i) EcuaciEcuacióónn dede continuidadcontinuidad::
0=
∂
∂
+
∂
∂
x
Q
t
A

13. ((iiii)) EcuaciEcuacióónn dede cantidadcantidad dede movimientomovimiento::
Según se consideren todos o algunos de los términos de la
0
11 2
=+−
∂
∂
+





∂
∂
+
∂
∂
es II
x
h
A
Q
xgAt
Q
gA
Según se consideren todos o algunos de los términos de la
ecuación (ii) extendida, se desarrollan los modelosmodelos dede lala ondaonda
dindináámicamica,, ondaonda difusiva,difusiva, ondaonda inercialinercial uu ondaonda cinemcinemááticatica..
ElEl valorvalor dede IIee evalúaevalúa lala pérdidapérdida dede energíaenergía oo lala resistenciaresistencia alal
movimientomovimiento dede lala mezclamezcla aguaagua –– sólidossólidos..
HipótesisHipótesis:: SiSi sese asumeasume unun comportamientocomportamiento dede fluidofluido dilatantedilatante macromacro
viscosoviscoso,, IIee puedepuede serser estimadaestimada porpor mediomedio dede lala relaciónrelación dede ManningManning,, concon lala
definicióndefinición dede unun pseudopseudo coeficientecoeficiente “n”“n”..

14. Drenaje Norte del Volcán Cotopaxi
#*
#*
#*
#*
#*#*
Tram
o
3
Tramo 2
Tramo4
WP WP
WP
WP
WP
WP
78°18'20"W
Se dispone de un DEM conSe dispone de un DEM con
curvas de nivel cada 5 m.curvas de nivel cada 5 m.
Seis tramosSeis tramos::
1 río Pita alto1 río Pita alto
2 río Pita medio2 río Pita medio
3 río Pita3 río Pita––Zona urbanaZona urbana
4 río San Pedro4 río San Pedro
5 río El Salto5 río El Salto
Fin de laFin de la
modelaciónmodelación
0 0.7 1.4 2.10.35
#*#*#*
#*#*
Tramo 2
Tramo 1
Tramo5
WPWP
WP
WPWP
78°18'20"W
5 río El Salto5 río El Salto
6 río Santa Clara6 río Santa Clara
InicioInicio de la
modelación
SeSe requiererequiere lala subdivisiónsubdivisión enen
tramostramos porpor lala presenciapresencia dede
cascadascascadas yy porpor queque sese debendeben
representarrepresentar zonaszonas dede depósitodepósito yy
dede erosiónerosión..

15. ProfilesUbicación de 59 secciones de controlUbicación de 59 secciones de control
con datos del eventocon datos del evento de 1877de 1877
Ubicación de 9 secciones de “runUbicación de 9 secciones de “run--up”up”
y una sección de “sobrelevación”y una sección de “sobrelevación”

16. Río Pita Campamento-Bocatoma EMAAP-Q
19 Dic-2003 PH/PM; utm (07)856(99)453
3380
3385
3390
3395
3400
3405
3410
3415
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
Distancia Horizontal (m)
Altura(msnm)
1877 Lahar limite
Right BankLeft Bank
Escombros de lahares
historicos
R. Pita
Escombros de lahares
historicos
Abundantes bloques
pequenos
Limite 1877 lahar
Margen
derecha
Caudal máximo
39.000 m3/s,
lahar de 1877
Caudal máximo
62.000 m3/s,
lahar más antiguo
Distancia Horizontal (m)
derecha
Cada sección transversal de
control tiene los límites del
evento de 1877 y los de
eventos más antiguos, la
profundidad evaluada en el
campo y la interpretación de
los depósitos.

17. Río PitaRío Pita
Río El SaltoRío El Salto
Características del flanco norte:Características del flanco norte:
Steep
Gradient
Flow Regime
Velocidad del RunUp: 23 m/sVelocidad del RunUp: 23 m/s

18. Cascada Sta Rita
Cascada
Molinucu
Nueve cascadas de 10 a 40 m de altura, en el río Pita y en El SaltoNueve cascadas de 10 a 40 m de altura, en el río Pita y en El Salto

19. RunUp
Cañón del río Pita 35,000 m3/s
Río Santa Clara
14.000 m3/s
Estrechamiento, embalsa al
flujo y desborda hacia el
canal del río Santa Clara
RunUp
Caudal en
La Caldera
~ 50,000 m3/s
Rebose del flujo hacia el río Santa ClaraRebose del flujo hacia el río Santa Clara

20. Zona urbana delZona urbana del
Valle de Los ChillosValle de Los Chillos
Rio San PedroRio San Pedro
Río PitaRío Pita
HaciaHacia
El TingoEl Tingo
En este tramo de la zona urbana se utilizaEn este tramo de la zona urbana se utiliza
la simulación del flujo bidimensional.la simulación del flujo bidimensional.

21. Efecto “chorizo”
Depósitos (posibilidad de
represamiento temporal)
Erosivo
Es una ruta complicada!Es una ruta complicada!
Subcrítico
Crítico
Depósitos
con tramos
encañonado
s y erosivos
Erosivo
LAHARZ
Supercrítico
LosLos lahareslahares mantienenmantienen susu
capacidadcapacidad erosivaerosiva aa lolo largolargo
dede todatoda lala ruta,ruta, graciasgracias alal
efectoefecto “chorizo”“chorizo”

22. EscenarioEscenario 11::
AmenazaAmenaza mínimamínima
VolVol.. ≈≈ 1515 millonesmillones mm33,, rojorojo
EscenarioEscenario 22::
AmenazaAmenaza medianamediana
VolVol.. ≈≈ 3030 millonesmillones mm33,, naranjanaranja
EscenarioEscenario 33::EscenarioEscenario 33::
AmenazaAmenaza extremaextrema
VolVol.. ≈≈ 6060 millonesmillones mm33,, amarilloamarillo
intensointenso
EscenarioEscenario 44::
AmenazaAmenaza altamentealtamente peligrosapeligrosa
VolVol.. ≈≈ 120120 millonesmillones mm33,, amarilloamarillo
bajobajo

23. Conclusiones:Conclusiones:
1. El efecto “chorizo” hace que el lahar, a pesar de la distancia recorrida
(80 km), mantenga aún su potencial erosivo
2. Los resultados de la modelación numérica son coherentes (≈ 10 %)
con lo observado en el campo para los lahares registrados
históricamente
3. Los resultados permiten el diseño de las obrasobras dede mitigaciónmitigación de los
potenciales daños. De esta forma, se puede asegurar el
abastecimiento de agua potable para el 80 % de la población deabastecimiento de agua potable para el 80 % de la población de
Quito, entre otras acciones del Plan de Gestión del Riesgo.
AA partirpartir dede MarzoMarzo 20072007,, mediantemediante unun ProyectoProyecto BIDBID -- EPN,EPN, sese iniciainicia lala
evaluaciónevaluación dede loslos flujosflujos laharicoslaharicos yy piroclásticospiroclásticos aa lolo largolargo deldel flancoflanco sursur deldel
volcánvolcán CotopaxiCotopaxi yy deldel flancoflanco occidentaloccidental deldel volcánvolcán TungurahuaTungurahua..
DeDe igualigual modo,modo, sese evaluaránevaluarán loslos flujosflujos dede lodoslodos yy escombrosescombros dede origenorigen
volcánicovolcánico (acumulación(acumulación dede cenizas,cenizas, lahareslahares secundarios)secundarios) aa lolo largolargo dede laslas
laderasladeras occidentalesoccidentales deldel volcánvolcán PichinchaPichincha..

24. ANÁLISIS DEL FLUJO DE LAHARESANÁLISIS DEL FLUJO DE LAHARES
DESDE EL VOLCÁN COTOPAXIDESDE EL VOLCÁN COTOPAXI
PROYECTO: FACTIBILIDAD DE LAS OBRAS DE MITIGACIÓN ANTE UNA ERUPCIÓN DEL
VOLCÁN COTOPAXI
Personal Equipamiento
Gastos
Directos
TOTAL
68.250 19.500 62.400 195.000
35% 10% 32% 100%
PLAZO
(meses)
PERSONAL
TÉCNICO
PRINCIPAL
PRESUPUESTO EJECUTADO (US
Dolares y porcentaje)
INSTITUCIONES COOPERANTES
Cinco (5) Nueve (9)
Instituto Geofísico, Empresa
Metropolitana de Agua Potable y
Alcantarillado. Supervisión : Dr.
Ramón Pacheco, Milán, Italia.
VOLCÁN COTOPAXI