Aplicación de Interferometría Radar en el estudio de subsidencias en el Valle de Toluca, México

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Gonzalo Villanueva Olivares
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1 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO Facultad de Geografía Aplicación de Interferometría Radar en el estudio de subsidencias en el Valle de Toluca, México Norma Angélica Dávila Hernández y Delfino Madrigal Uribe Laboratorio de SIG

2 CONTENIDO Problema de investigación Antecedentes Objetivo Metodología Resultados Discusión y conclusiones Agradecimientos

Problema de Investigación El Valle de Toluca se encuentra en la zona central de México Ha desarrollado una gran conurbación urbana con más de un millón de habitantes Posee muchas zonas industriales

3 Problema de Investigación El Valle de Toluca se encuentra en la zona central de México Ha desarrollado una gran conurbación urbana con más de un millón de habitantes Posee muchas zonas industriales con alta demanda de agua Exporta agua a la ciudad de México desde 1959 (Plan Lerma) Es el segundo acuífero más sobreexplotado del país Se presenta una gran contaminación de suelo y agua Se desarrollan activos procesos de subsidencia

4 Antecedentes de Estudio Matínez Calderón Y. (1993) Evolución Superficies Lagunares Madrigal et al. (2009) Eventos Tectónicos en el Valle de Toluca Díez Pérez, A. (2009) Sobreexplotación Acuífero Valle de Toluca Calderhead et al. (2010 y 2011) Uso de InSAR y DinSAR en subsidencias del Valle de Toluca Diversos autores sobre uso de Interferometría Diferencial para detección de subsidencias en el mundo (Colesanti et al., 2003; Werner et al., 2003; Sousa et al., 2010)

en la Ciudad de Toluca y zonas semiurbanas aplicando la

5 Objetivo Desarrollar una evaluación multi-temporal de subsidencias de tierra en el ATV con énfasis en la Ciudad de Toluca y zonas semiurbanas aplicando la técnica PS utilizando imágenes de radar de mediana resolución Envisat-ASAR

6 Metodología Adquisición de 30 imágenes ENVI-ASAR en órbita descendente Verificación de hundimientos en campo (GPS-Estación total) Correlación con datos tectónicos para explicar áreas críticas Aplicación del método Persistent Scatterer a partir de técnicas DinSAR Correlación con Datos Piezométricos (Comisión Nacional del Agua) Contrastación con datos de sobreexplotación del acuífero Selección de imagen radar de referencia ( 2012?) Generación de interferogramas a partir de 66 combinaciones con base en el DEM SRTM 3 (30 m)

7 Metodología Adecuado para zonas urbanas y arriba de los 1000 m.s.n.m. Mayor exactitud en la medición de deformaciones verticales Sin fluctuaciones en la retrodispersión de la señal de radar Pares interferométricos con líneas de base limitadas entre el 15% y 80% dispersión normalizada de la amplitud (Ferreti et al., 2000) Persistent Scatterer Límite en coherencia de 0.80

a cambios en coherencia se centran en el casco histórico de la ciudad Los valores

8 Resultados A partir de DinSAR convencional, PS permite estimar velocidades promedio del orden de mm/año Se observó que los pixeles estables correspondientes a cambios en coherencia se centran en el casco histórico de la ciudad Los valores que le siguen se corresponden con zonas industriales y zonas urbanas recientemente conurbadas

9 Resultados Figura 1. Mapa de Subsidencias A partir de los 3.5 Km de las zonas estables se observaron hacia el Norte y Noreste las mayores concentraciones de movimientos diferenciales (máximos de 27 mm/año y promedio de 18 mm/año) Hacia el Este de las zonas estables se observaron valores medios (máximos de 22 mm/año y promedio de 15 mm/año) Se seleccionaron tres zonas representativas de las velocidades en los movimientos diferenciales dentro del Valle de Toluca Se desarrollaron interferogramas para cada una de las zonas seleccionadas y se interpretaron de acuerdo a los valores

10 Resultados Figura 2. Grafica de la zona A con respecto al mapa de la Figura 1. Fuente: Elaboración propia con datos piezométricos de CONAGUA En la zona A y B se desarrollan mayores deformaciones diferenciales en relación con las zonas estables y también de acuerdo a los datos de los piezómetros

11 Resultados Figura 3. Gráfica de la zona B con respecto al mapa de la Figura 1 Fuente: Elaboración propia con datos piezométricos de CONAGUA

12 Resultados Figura 4. Grafica de la zona C con respecto al mapa de la Figura 1 Fuente: Elaboración propia con datos piezométricos de CONAGUA En la zona estable (C) los valores del PS se presentan en forma negativa en relación a la piezometría, lo que evidencia que los valores del abatimiento exceden la capacidad de detección del sensor, aunque el hundimiento se interpretaría al revés

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13 Resultados Parte de la Distribución de las subsidencias se explica en relación a la presencia de fallas dentro del valle Estas fallas y fracturas dividen al Valle en secciones correspondientes a antiguos cuerpos lagunares En algunos lugares existen un control estructural del subsuelo ejercido por derrames volcánicos subsuperficiales La demanda de agua para fines urbanos e industriales sigue en aumento

14 Resultados

Conclusiones A diferencia de trabajos anteriores, Persistent Scatterer permitió un relación directamente proporcional con la piezometría, que se evidencia en los interferogramas.

15 Conclusiones A diferencia de trabajos anteriores, Persistent Scatterer permitió un relación directamente proporcional con la piezometría, que se evidencia en los interferogramas. Los valores negativos en la zona estable se deben a que las velocidades del abatimiento del acuífero exceden los límites de detección del sensor, pero evidencian igualmente el hundimiento del terreno. El estudio constituye una primera aproximación al estudio detallado de las subsidencias, que se pretende complementar con mediciones milimétricas en campo mediante estaciones robóticas y mediciones magnetométricas. El estudio pretende convertirse en una forma de seguimiento de la evolución de las subsidencias en el futuro cercano.

16 Agradecimientos A la Agencia Espacial Europea por las imágenes de radar ENVI-ASAR de los años de estudio a través del convenio ESA PI A la Comisión Nacional del Agua de la SEMARNAT por el acceso a los Datos de Piezometría de la cuenca alta del Río Lerma. Al Centro Interamericano de Recursos del Agua de la UAEM por el acceso a datos y publicaciones sobre el acuífero del Alto Lerma.

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