Umbral de precipitación para deslizamientos de tierra en la cuenca del río Rímac

Abstract

Los deslizamientos de tierra son uno de los procesos geológicos más destructivos que afectan a los seres humanos, causando muertes y daños materiales en gran parte del mundo. De ahí la importancia del uso de umbrales de precipitación como herramientas útiles para pronosticar la ocurrencia de deslizamientos de tierra. El objetivo principal del presente estudio fue determinar umbrales de precipitación para deslizamientos de tierra en la cuenca del río Rímac, como objetivos específicos se plantearon (1) determinar los umbrales de precipitación para diferentes niveles de probabilidad de excedencia y, (2) validar los umbrales de precipitación obtenidos a diferentes niveles de probabilidad de excedencia. Para ello, se analizó un catálogo de 57 condiciones de precipitación que resultaron en, al menos, 110 deslizamientos de tierra en la cuenca del río Rímac para el periodo 2005-2017. Los umbrales fueron calibrados a diferentes niveles de probabilidad de excedencia (del 1 al 50 por ciento) y se determinaron las incertidumbres relativas (Δα/α y Δγ/γ), asociadas a los parámetros (α y γ) del modelo (E = α ∙ Dγ), utilizando el método de remuestreo bootstrap. Luego, se realizó la validación de los umbrales usando 24 condiciones de precipitación que resultaron en 72 deslizamientos de tierra. Para la validación, se utilizaron tablas de contingencia, índices de puntuación y un análisis ROC para umbrales a diferentes niveles de probabilidad de excedencia. Como resultados, se obtuvieron umbrales para condiciones de lluvia de 1 a 180 horas de duración (D) y de 1,5 a 116,4 mm de precipitación acumulada (E), con Δα/α, que van de 29,4 a 50,0 por ciento; y, Δγ/γ de 15,4 por ciento. Basados en los resultados, se obtuvieron umbrales de precipitación para condiciones de lluvia promedio de 57,1 horas de duración (D) y 25,0 mm de precipitación acumulada (E).

Landslides are one of the most destructive geological processes that affect humans, causing death and property damage in the world. Hence the importance of the use of rainfall thresholds as useful tools for forecasting the occurrence of landslides. The main objective of the present study was to determine rainfall thresholds for landslides in the Rímac river basin, as specific objectives it was proposed (1) to determine rainfall thresholds for different levels of probability of exceedance and, (2) validate rainfall thresholds obtained at different levels of probability of exceedance. Therefore, a catalog of 57 rainfall conditions, that resulted in at least 110 landslides in the Rímac river basin for the 2005-2017 period, was analyzed. The thresholds were calibrated at different levels of probability of exceedance (from 1 to 50 percent) and the relative uncertainties (Δα/α and Δγ/γ) associated with the parameters (α and γ) of the model (E = α ∙ Dγ), were determined using the bootstrap resampling method. Then, the validation of the thresholds was carried out using 24 rainfall conditions that resulted in 72 landslides. For the validation, contingency tables, score indexes, and a ROC analysis for thresholds at different levels of probability of exceedance were used. As a result, thresholds were obtained for rain conditions from 1 to 180 hours (D) and 1,5 to 116,4 mm of cumulated rainfall (E), with Δα/α, ranging from 50,0 to 29,4 percent; and Δγ/γ of 15,4 percent. Based on the results, rainfall thresholds were obtained for average rain conditions of 57,1 hours and 25,0 mm of cumulated rainfall