Multi-hazard risk assessment using GIS in urban areas: a case study for the city of Turrialba, Costa Rica

In the framework of the UNESCO sponsored project on “Capacity Building for Natural Disaster Reduction” a case study was carried out on multi-hazard risk assessment of the city of Turrialba, located in the central part of Costa Rica. The city with a population of 33,000 people is located in an area, which is regularly affected by flooding, landslides and earthquakes. In order to assist the local emergency commission and the municipality, a pilot study was carried out in the development of a GIS –based system for risk assessment and management. The work was made using an orthophoto as basis, on which all buildings, land parcels and roads, within the city and its direct surroundings were digitized, resulting in a digital parcel map, for which a number of hazard and vulnerability attributes were collected in the field. Based on historical information a GIS database was generated, which was used to generate flood depth maps for different return periods. For determining the seismic hazard a modified version of the Radius approach was used and the landslide hazard was determined based on the historical landslide inventory and a number of factor maps, using a statistical approach. The cadastral database of the city was used, in combination with the various hazard maps for different return periods to generate vulnerability maps for the city. In order to determine cost of the elements at risk, differentiation was made between the costs of the constructions and the costs of the contents of the buildings. The cost maps were combined with the vulnerability maps and the hazard maps per hazard type for the different return periods, in order to obtain graphs of probability versus potential damage. The resulting database can be a tool for local authorities to determine the effect of certain mitigation measures, for which a cost-benefit analysis can be carried out. The database also serves as an important tool in the disaster preparedness phase of disaster management at the municipal level

EL ÁREA DE DESLIZAMIENTOS DE TORITO: UN PROCESO HISTÓRICO DE AMENAZA

Al área de inestabilidad de laderas de Torito, ubicada en Santa Teresita, distrito cuarto del cantón de Turrialba, Costa Rica, se le conoce actividad histórica explícita a raíz de los constantes reportes de averías y suspensión del antiguo servicio ferroviario al Caribe, por inestabilidad de los taludes y por los flujos de lodo que han transitado por el río Torito, posiblemente por deslizamientos que represaron su cauce. Al presente dicha área sigue activa. A partir de enero de 2011 empezó un proceso de reactivación al punto que una gran área de aproximadamente 20 hectáreas fue movida de diferente manera, cuyo resultado fue la transformación morfológica del área afectada y una represa en el río Torito. El área fue estudiada mediante información histórica y giras de campo con el fin de identificar litologías y formas asociadas al movimiento reciente. Se generó un mapa morfológico a partir de fotointerpretación y la medición del área activa por medio de GPS. Se determinó que el área de movimiento forma parte de un proceso regional de inestabilidad generalmente controlado por la litología. Este artículo se realizó dentro de las actividades de investigación de los proyectos 830-B0-055 “Inventariado de deslizamientos en el área central del país”, y 830 -B5-121 “Estudio de los mecanismos de movimiento en las laderas de las márgenes del río Reventazón, Turrialba - Siquirres, Costa Rica”, ambos adscritos al Centro de Investigaciones en Ciencias Geológicas y con colaboración de la Escuela Centroamericana de Geología de la Universidad de Costa Rica.The Torito slope instability area is located in Santa Teresita, fourth district of Turrialba, canton of Cartago Province, Costa Rica. The landslide historic activity of Torito is evidenced by the constant damage reports and interruption of the old Caribbean railway service, due to slope fall and mud flows along the Torito River possibly caused by river damming breakage. Instability remains active today. A new reactivation period took place in 2011, and since then approximately 20 ha of land have moved in different direction and through different mechanisms, resulting in a morphological transformation of the sector, including a dam along the Torito River. The study was conducted through field work and historical data compilation, in order to identify lithologies and geoforms related to recent slope movements. A geomorphological map was created from photointerpretation and GPS measures of the active area. It was possible to determine that the current active landslide is part of a regional instability process mainly driven by the lithological characteristic of the slope. This paper is part of the research projects 830-B0-055 “Landslid e inventory in Costa Rica central area” and 830-B5-121 “Study of slope movement mechanisms along the Reventazón River, Turrialba-Siquirres, Costa Rica”, both of the Geological Sciences Research Center (CICG) of the University of Costa Rica, with the support of the Central American School of Geology of the sameuniversity.UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela Centroamericana de GeologíaUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro de Investigación en Ciencias Geológicas (CICG

The use of landscape tracing as an educational technique in geomorphological studies

Pese que en la actualidad existen dispositivos que nos reproducen de forma instantánea un paisaje que se está analizando, estos dispositivos deben ser regulados siempre que se pretenda enseñar en el campo elementos del paisaje que son creados por el proceso que se está estudiando in situ. Dispositivos tales como la fotografía digital son muy usados para ilustrar las evidencias obtenidas de campo sobre ciertos procesos, tales como la inestabilidad de laderas; sin embargo, dichos dispositivos no aseguran al docente que la o el estudiante observó lo que la persona encargada de la gira le indicó que viera y describiera.Although at present there are devices we instantaneously reproduced one landscape being analyzed, these devices should be regulated always intended that teach field landscape elements that are created by the process being studied in situ. Devices such as digital photography are used to illustrate the evidence obtained field on certain processes, such as slope instability, however, these devices do not ensure that the teacher or student observed what the person in charge of the tour told me to see and describe

Propiedades Hidrogeoquímicas e isotópicas del agua subterránea en la parte media de la cuenca del río Tulián, Puerto Cortés, Honduras

The present study identifies the hydrochemical and isotopic properties of 11 springs, including one thermal spring, in Tulian watershed, located in the city of Puerto Cortés, Cortés, Honduras. The relation between the concentrations of the environmental stable isotopes deuterium (2H) and oxygen – 18 (18O) in the water is similar to the relation in global meteoric water, indicating that the water has a meteoric origin. Evaluation of the geochemical characteristics of the water reveals that these springs belong to the same hydrogeological system, which comprises a fractured schist and gneiss of the Esquistos Cacaguapa formation. The water of the evaluated springs is mainly Na - Ca - HCO3. The δ2H (‰) and δ2H contents indicate that there is no variation in the ‰ value.En este estudio se identifican las propiedades hidroquímicas e isotópicas del agua subterránea recolectada en 11 manantiales, 1 de ellos termal, en la parte media de la cuenca del río Tulián de la ciudad de Puerto Cortés, Cortés, Honduras. A partir de los valores de los isótopos estables, deuterio (2H) y oxígeno – 18 (18O), se deduce que el origen del agua subterránea es meteórico. Las características hidrogeoquímicas indican que los manantiales pertenecen a un mismo sistema hidrológico, compuesto por esquistos y gneiss fracturados de la formación Esquistos Cacaguapa. El agua de los manantiales evaluados es principalmente bicarbonatada sódica y bicarbonatada cálcica. Los contenidos isotópicos no muestran una variación de δ18O cómo se esperaría en el manantial termal

EVALUACIÓN DE LA AMENAZA Y CAUSAS DE INUNDACIÓN EN LA CIUDAD DE TURRIALBA, COSTA RICA

La ciudad de Turrialba es frecuentemente afectada por inundaciones relámpago del río Colorado, laquebrada Gamboa y sus afluentes. Estos eventos son causados por la combinación de condiciones meteorológicas,factores geomorfológicos y el descontrolado crecimiento urbano a lo largo de los cauces de los ríos.El área de estudio se describe desde un punto de vista geomorfológico, con base en fotointerpretación yobservaciones de campo. Luego, un grado diferente de amenaza de inundación es asignado a cada unidadgeomorfológica, dependiendo de sus características físicas, de las condiciones urbanas y elementos de micro-relieve existentes, y de la ocurrencia y comportamiento de eventos similares en el pasado. De esta manera seestablece que la ciudad de Turrialba se ubica dentro de áreas con una amenaza de inundación alta a media.Por último, se describe la problemática de erosión fluvial, fenómeno que ha ido cobrando más importancia enlos últimos años, especialmente a lo largo del río Turrialba.Turrialba City has been frequently affected by flash floods of Colorado River, Gamboa Streamand tributaries. These events are caused by the combination of meteorological conditions, geomorphologicalfactors and the uncontrolled urban expansion along these rivers.A geomorphological description of the study area is provided, mainly on the basis of photo-interpretation andfield observations. Subsequently, a different degree of flood hazard is assigned to each geomorphological unit,depending on their physical characteristics, on the existing urban features and large scale topographic elements,and on the occurrence and behaviour of similar events in the past. In this way it is demonstrated that TurrialbaCity is located in an area with high to medium flood hazard.Finally, the riverbank erosion problem is described. This phenomena is currently becoming more important,specially along the Turrialba River

La reactivación del Deslizamiento Zapotal y su relación con el llenado del embalse del Proyecto Hidroeléctrico Pirris

El 3 de agosto de 2011 varias viviendas en la comunidad de Zapotal Abajo, perteneciente al distrito de San Lorenzo del cantón de Tarrazú, empezaron a mostrar un deterioro progresivo. Este proceso coincidió con el llenado del embalse del Proyecto Hidroeléctrico Pirrís. Ante esta coincidencia, personeros del Instituto Costarricense de Electricidad (ICE) y de CoopeTarrazú contactaron a la Escuela Centroamericana de Geología de la Universidad de Costa Rica, con el fin de que realizara un estudio para verificar si el proceso fue desencadenado o no por el llenado del embalse. Se realizó la respectiva investigación y se entregaron los resultados a las partes interesadas en una actividad realizada en el Auditorio César Dondoli B, de la Escuela Centroamericana de Geología, el día 5 de octubre de 2011. La reactivación del deslizamiento es consecuencia del llenado del embalse. Como una de las recomendaciones más importantes se sugiere que las laderas inestables deben ser vistas como factores de gran importancia dentro de la vialidad técnica de una obra civil, que en el caso que nos ocupa, serían las represas para proyectos hidroeléctricos August 3, 2011, several houses from the community Zapotal Abajo, San Lorenzo - Tarrazú, showed progressive deterioration. This process coincided with the filling of the Pirrís Hydro electrical Project. This coincidence made personnel from the Costa Rican Electricity Institute (Instituto Costarricense de Electricidad - ICE) and CoopeTarrazú contact the Central American Geology Faculty of the University of Costa Rica to develop a study to verify if the process was caused or not by the reservoir filling. An investigation was developed and the results were delivered to the interested parties in an activity held at the César Dondoli B Auditorium, at the Central American Geology Faculty, October 5, 2011. The reactivation of the slide is a consequence of the reservoir filling. One of the most important recommendations suggests that the unstable hillsides be considered as great importance factors within the technical viability of a civil work, which in this case will be the reservoirs for hydro electrical project

Zonificación geomorfológica para la evaluación de la susceptibilidad a los deslizamientos en la cuenca del Río Viejo, Puriscal, Costa Rica

Se realizó un inventario de deslizamientos y un análisis geomorfológico detallado, con énfasis en la identificación de las morfologías relacionadas con los movimientos en masa, con el fin de hacer un análisis preliminar de la susceptibilidad a deslizamientos para la cuenca del río Viejo, Puriscal. En la geomorfología de la cuenca, sobresalen unidades de origen denudacional que abarcan el 92,3% del área de la cuenca y entre las que se encuentran áreas severamente afectadas por movimientos en masa. La geomorfología del área demuestra la importancia de su inclusión como factor condicionante en el estudio de la susceptibilidad, y como instrumento para interpretar la dinámica histórica de las formas en el área y los eventos de deslizamiento que se han presentado, con el fin de validar las variables y metodologías de zonificación de susceptibilidad a tener en cuenta

Fotogeología de los complejos volcánicos el Hoyo y Asososca (Nicaragua)

Volcanic structures associated with a N-S cortical fissure were distinguished between PuertoMomotombo and Malpaisillo. The Volcanic Complex El Hoyo is the result of at least three different eruption cycles.Development and collapse of the caldera of Picacho volcano, construction of Paleo Hoyo volcano and El Hoyo vol-cano, which has been active in 1528, 1952 and 1954. Less complicate structures correspond with the Asososca andThe Piles volcanoes, which together with the El Hoyo Complex generated a series of lava flows predominantly towardnorth and northeast producing irregular topography. The maares Malpaisillo and Asososca Lagoon are the result offreatomagmatic events, in association with a cortical fissure.The area has a high risk because the presence of NNWnormal faults and volcanoes, it would be necessary to prevent and mitigate damages in towns like, PuertoMomotombo, the America and Malpaisillo.Un conjunto de geoformas volcánicas, asociadas con fisuras corticales de rumbo N–S, se distinguenentre Puerto Momotombo y Malpaisillo. El Complejo Volcánico El Hoyo es el resultado de una secuencia de por lomenos tres etapas: desarrollo y colapso caldérico del volcán El Picacho, edificación del volcán Paleo–Hoyo y la actividad del volcán El Hoyo, activo en 1528, 1952 y 1954. Otras estructuras más simples son los maares Laguna Asososcay Malpaisillo y los estratovolcanes Asososca y Las Pilas. Este último, junto con los volcanes del Complejo El Hoyo,genera una serie de coladas orientadas predominantemente hacia el norte y el noreste. Las unidades son afectadas porposibles fallas normales, y activas, con una tendencia general NNW.La región posee un peligro volcánico elevado relacionado con la emisión de coladas de lava, flujos piroclásticos, tefrasde caída y lahares. Sin embargo, la expulsión de ceniza es la actividad que hace más vulnerables a las comunidadescercanas. El poblado de Malpaisillo presenta un peligro volcánico mayor, ligado a una eventual actividad freatomagmática producida a partir de la posible fisura cortical sobre la que se encuentra situada esta comunidad

El deslizamiento de Palo Alto, Turrialba, Costa Rica: apuntes para su estudio

En este trabajo se busca caracterizar, desde un punto de vista geomorfológico y geológico, el deslizamiento de Palo Alto, en el contexto de los mega procesos de inestabilidad de laderas presentes en las laderas del río Reventazón. El corredor del río Reventazón, entre Turrialba y Siquirres, muestra una serie de procesos complejos de remoción en masa, que generan morfologías típicas de procesos de deslizamiento, tan continuas que dan una apariencia morfológica caótica, donde es difícil definir patrones de movimiento del terreno. El área de inestabilidad de Palo Alto se reconoce fácilmente incluso en el mapa topográfico correspondiente a escala 1:50 000, pues muestra una típica forma en herradura. Los límites del deslizamiento están bien marcados mediante escarpes bien definidos en campo, pero los extremos de las coronas laterales hacia el oeste se desdibujan debido, entre otras cosas, a que en esos aglomerados que posiblemente se relacionan al volcanismo holoceno de la cordillera volcánica Central. Mediante análisis de las morfologías del terreno se determinó que, dentro la forma típica en herradura que muestra este deslizamiento, se pueden distinguir 4 unidades: 1. Escarpes internos, 2. Bloques basculados, 3. Coronas laterales del deslizamiento y 4. Áreas de depósito de los materiales deslizados. El deslizamiento posee una serie de escarpes alargados, algunos llegan a medir aproximadamente 10 a 15 metros de altura. Al noroeste de Peralta se observan una serie de bloques, algunos alargados y otros con una forma más ovalada, los cuales se encuentran basculados en dirección NW, así como algunas zonas planas que, mediante comprobación de campo se determinó que corresponden en su mayoría con zonas anegadas. Se observan también colinas redondeadas, algunas alargadas, aisladas y en medio de ellas áreas deprimidas. Las morfologías de depositación presentan pendientes suaves, no mayores a los 10°, y onduladas. Entre los efectos que se generan por el movimiento en bloques en el área del deslizamiento, se encuentran repeticiones en la secuencia litológica y alteraciones en el patrón de drenaje existente. El hecho de que el río Guaitil discurra dentro del área del deslizamiento Palo Alto, hace un llamado de atención, ya que se observó la presencia de fisuras abiertas en su cauce que permiten la filtración de agua, lo que lleva a suponer que el deslizamiento esté en proceso de reactivación. Además, ante la posible reactivación económica que el proyecto Reventazón causará en el área, es importante generar más investigación para efectos de ordenamiento territorial y de gestión del riesgo.This paper seeks to characterize Palo Alto landslide, from a geological and geomorphological point of view, in the context of mega-slope instability processes present along the Reventazón River. The Reventazón River corridor, between Turrialba and Siquirres, shows a series of complex mass movement processes, which generate continuous landslide related morphologies, giving a chaotic morphological appearance, where defining patterns of slope movement becomes very difficult. The Palo Alto instability area can be easily recognized even in the topographic map scale 1:50 000, where it shows a typical horseshoe shape. In the field, it is possible to observe the boundaries of the landslide clearly defined by escarpments, but the ends of the lateral crowns become blurred to the west due to the fact that, among other things, the boundary between Palo Alto and the Bonilla instability area to the north and the Guayabo-Lajas instability area to the south, remains undefined in these sectors. Photointerpretation of the study area was conducted using aerial photographs of the 1988 Orosi-Pejibaye flight line scale 1:20 000 and 1998 Terra project scale 1:40000, in order to observe possible changes in the erosional processes as well as in the landslide shape. Subsequently, fieldwork was conducted to review the photointerpreted morphology, to analyze the geological setting, specifically lithology and structures and thus refine the final interpretation of the geomorphology of the Palo Alto unstable area. Geologically, the study area consists of Neogene sedimentary rocks such as Uscari Formation (Miocene) and Suretka and Doán Formations (Pliocene); besides agglomerates possibly related to the Holocene volcanic volcanism of the Cordillera Central. Through geomorphological analysis of the area, it was determined that within the typical horseshoe form of this slide, we can distinguish 4 units: 1. minor scarps, 2. backward rotated blocks, 3. lateral crowns and 4. depositational areas. From a macro level, the landslide has a series of elongated escarpments, some measuring up to about 10-15 meters high. To the northwest of Peralta, it is possible to see a series of blocks, some elongated and others with a more oval shape, which are backward rotated towards NW and some flat areas with ponded water, as observed during fieldwork. Elongated rounded hills are also observed, some isolated, with depressed areas between them. Morphologies related to depositational areas are wavy and have gentle slopes, less than 10°. Amongst the effects generated by the mass movement in the landslide area are the repetition of the lithological sequence and alterations in the existing drainage pattern. The fact that the Guaitil River flows along the Palo Alto landslide area, calls attention, since the presence of fissures in its bed that would allow water seepage was observed, leading to assume a possible mass movement reactivation. Furthermore, given the potential economic revival that the Reventazón project will cause in the area, it is important to generate more research related to landuse planning and risk managementUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro de Investigación en Ciencias Geológicas (CICG)UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela Centroamericana de Geologí