Advanced interpretation of subsidence in Murcia (SE Spain) using A-DInSAR data – modelling and validation

Subsidence is a natural hazard that affects wide areas in the world causing important economic costs annually. This phenomenon has occurred in the metropolitan area of Murcia City (SE Spain) as a result of groundwater overexploitation. In this work aquifer system subsidence is investigated using an advanced differential SAR interferometry remote sensing technique (A-DInSAR) called Stable Point Network (SPN). The SPN derived displacement results, mainly the velocity displacement maps and the time series of the displacement, reveal that in the period 2004–2008 the rate of subsidence in Murcia metropolitan area doubled with respect to the previous period from 1995 to 2005. The acceleration of the deformation phenomenon is explained by the drought period started in 2006. The comparison of the temporal evolution of the displacements measured with the extensometers and the SPN technique shows an average absolute error of 3.9±3.8 mm. Finally, results from a finite element model developed to simulate the recorded time history subsidence from known water table height changes compares well with the SPN displacement time series estimations. This result demonstrates the potential of A-DInSAR techniques to validate subsidence prediction models as an alternative to using instrumental ground based techniques for validation.

Análisis mediante un sistema de información geográfica del desarrollo industrial de la ciudad de Alcoy

Los Sistemas de Información Geográfica nos permiten estudiar la evolución en el tiempo de cualquier fenómeno o hecho físico que se pueda referenciar geográficamente. En el presente trabajo se realiza un estudio, mediante un Sistema de Información Geográfica, del desarrollo industrial de la Ciudad de Alcoy en el P. G. O. U. de 1957. En el tiempo de duración de este plan, que abarca un período de 32 años, con una única revisión en 1982, la ciudad ha sufrido grandes transformaciones económicas, sociales, industriales y urbanísticas. El trabajo pretende, por una parte, elaborar la cartografía de la evolución que ha sufrido la localización de la industria alcoyana y realizar un análisis en el que quede de manifiesto la política industrial llevada a cabo por las Administraciones y las consecuencias que ha tenido para el desarrollo de la ciudad. En segundo lugar, se pretende estudiar las posibilidades de una aplicación GIS como GeoMedia en la realización de dicho estudio, así como analizar el proceso para la realización del trabajo: digitalización de mapas, referenciación geográfica, utilización de mapas digitales, definición de entidades y clases de entidad, bases de datos a utilizar, consultas a realizar etc.

Aplicaciones de la proyección estereográfica en ingeniería geológica

La proyección estereográfica proporciona una herramienta fundamental en el campo de la ingeniería geológica. Su principal interés estriba en el hecho de que con ella podemos representar orientaciones (dirección) e inclinación (buzamiento o inmersión) preferentes de elementos que en la naturaleza no se presentan con desarrollos geométricos perfectos, como es el caso de un estrato, donde el plano de techo y de muro presentan irregularidades puntuales aunque con una tendencia general. Además este tipo de representación permite medir los ángulos de forma directa. Entre sus aplicaciones más importantes se encuentra el reconocimiento de juegos de diaclasas en un afloramiento rocoso, la determinación de la dirección y el buzamiento de un estrato, la determinación del tipo de rotura en un movimiento de ladera, etc. Con este trabajo se pretende mostrar la utilidad de la proyección estereográfica, explicando las modalidades existentes y algunas de sus aplicaciones prácticas en ingeniería geológica.

Influencia de la geometría en la determinación de los puntos de conflicto en una intersección de viales

En una intersección todos los cruces de trayectorias, tanto de los vehículos como de los peatones que la utilizan, se realizan a nivel, produciéndose, por lo tanto, una coincidencia de movimientos en el tiempo y en el espacio. La geometría de la intersección condiciona las trayectorias que describen los vehículos y peatones. El análisis de estas trayectorias es el que permitirá la determinación de los puntos de conflicto y su clasificación en primarios, secundarios o terciarios. Este análisis es imprescindible para la toma de decisiones sobre las posibles mejoras de la intersección, tanto en lo concerniente a su geometría como al tipo de regulación necesaria.

Metodología gráfica para el diseño en ingeniería química

En el presente trabajo se plantea una metodología para el diseño de plantas o elementos químicos teniendo en cuenta el carácter multidisciplinar de esta ingeniería, donde el cálculo de los elementos genera unas definiciones geométricas que hay que encajar el conjunto de la planta. Por otro lado los condicionantes de los reglamentos tanto de seguridad como de la propia normativa en función del tipo de instalación, hacen que forzosamente el documento gráfico sea imprescindible para una correcta y eficaz definición de la instalación. Se pretende crear un estilo de diseño gráfico en Ingeniería Química, tomando como ejemplo una aplicación de un caso concreto en esta disciplina, destacando los puntos centrales, que pueden servir para desarrollar cualquier otro tipo de proyecto relacionado con la ingeniería química.

Métodos geométricos de coordinación de intersecciones reguladas por semáforos

La coordinación de las intersecciones de un itinerario consiste en programar el encendido de las luces de los semáforos de tal forma que los vehículos puedan atravesar la vía de un extremo a otro, a una velocidad constante y sin detenerse. Para realizar un estudio de coordinación se utilizan sistemas geométricos en los que, con la ayuda de un diagrama espacio-tiempo, se determina el desfase entre el instante de encendido de las luces verdes de los diferentes cruces. Este desfase será función de la velocidad deseada y de la distancia entre intersecciones. El presente trabajo aborda la revisión de los métodos geométricos existentes, y propone mejoras que optimizan su precisión y eficacia adecuándolos a la realidad del tráfico.

Seguimiento geométrico de terraplenes mediante líneas continuas de asiento en la Vega Baja del Segura, Alicante

La Vega Baja del Segura (Alicante) se caracteriza por la baja resistencia portante de los suelos y en consecuencia por las grandes deformaciones que sufren las construcciones que sobre ellos se levantan. La gran demanda turística de vías de comunicación con la costa sur de la provincia de Alicante ha obligado a construir diversas carreteras cuyos terraplenes alcanzan alturas superiores a los 8 m, así como deformaciones decimétricas y en algunos casos excepcionales de magnitud métrica. Las líneas continuas de asiento es una técnica innovadora que se lleva utilizando durante algunos años en la Vega Baja y que evita los laboriosos procedimientos de auscultación topográfica, sirviendo de instrumento de seguimiento geométrico de los mismos y permitiendo la representación gráfica del terraplén original y de su deformada. Esta técnica permite además a la Administración establecer los volúmenes de tierra necesarios para compensar el hundimiento de los terraplenes de forma exacta. Con el presente trabajo se pretende dar a conocer la metodología de las líneas continuas de asientos, así como mostrar algún ejemplo real de aplicación de las mismas, mostrando la evolución geométrica del terraplén en el tiempo y mostrando el procedimiento de cálculo de volúmenes.

Relationship between piezometric level and ground deformations measured by means of DInSAR in the Vega Media of the Segura River (Spain)

Differential SAR Interferometry (DInSAR) is a remote sensing method with the well demonstrated ability to monitor geological hazards like earthquakes, landslides and subsidence. Among all these hazards, subsidence involves the settlement of the ground surface affecting wide areas. Frequently, subsidence is induced by overexploitation of aquifers and constitutes a common problem that affects developed societies. The excessive pumping of underground water decreases the piezometric level in the subsoil and, as a consequence, increases the effective stresses with depth causing a consolidation of the soil column. This consolidation originates a settlement of ground surface that must be withstood by civil structures built on these areas. In this paper we make use of an advanced DInSAR approach - the Coherent Pixels Technique (CPT) [1] - to monitor subsidence induced by aquifer overexploitation in the Vega Media of the Segura River (SE Spain) from 1993 to the present. 28 ERS-1/2 scenes covering a time interval of about 10 years were used to study this phenomenon. The deformation map retrieved with CPT technique shows settlements of up to 80 mm at some points of the studied zone. These values agree with data obtained by means of borehole extensometers, but not with the distribution of damaged buildings, well points and basements, because the occurrence of damages also depends on the structural quality of the buildings and their foundations. The most interesting relationship observed is the one existing between piezometric changes, settlement evolution and local geology. Three main patterns of ground surface and piezometric level behaviour have been distinguished for the study zone during this period: 1) areas where deformation occurs while ground conditions remain altered (recent deformable sediments), 2) areas with no deformation (old and non-deformable materials), and 3) areas where ground deformation mimics piezometric level changes (expansive soils). The temporal relationship between deformation patterns and soil characteristics has been analysed in this work, showing a delay between them. Moreover, this technique has allowed the measurement of ground subsidence for a period (1993-1995) where no instrument information was available.

Subsidencia del terreno

La subsidencia del terreno es un riesgo natural que afecta a amplias zonas del territorio causando importantes daños económicos y una gran alarma social. La subsidencia del terreno puede deberse a numerosas causas como la disolución de materiales profundos, la construcción de obras subterráneas o de galerías mineras, la erosión del terreno en profundidad, el flujo lateral del suelo, la compactación de los materiales que constituyen el terreno o la actividad tectónica. Todas estas causas se manifiestan en la superficie del terreno mediante deformaciones verticales que pueden variar desde pocos milímetros hasta varios metros durante periodos que varían desde minutos hasta años.

Sistemas radar aplicados a la investigación de subsidencia y movimientos de ladera

En este trabajo se presentan los sistemas radar satélite y terrestres, así como los métodos de análisis de imágenes radar clásicos y avanzados para la investigación de los movimientos del terreno, haciendo énfasis en la subsidencia y los movimientos de ladera. Para ello en primer lugar se describen los distintos sensores radar disponibles así como las principales características de las imágenes radar generadas. A continuación se detallan los aspectos fundamentales de la interferometría diferencial, de los distintos métodos de interferometría diferencial avanzada y del radar terrestre. Finalmente se presentan los resultados obtenidos en distintas zonas de estudio: la subsidencia por explotación del acuífero en el área metropolitana de Murcia, la subsidencia minera y los movimientos de ladera de la Sierra de Cartagena, los movimientos de ladera de la cuenca del río Gállego y el deslizamiento del Portalet.

Performance of TerraSAR-X for urban subsidence monitoring: Murcia case study

This paper presents an analysis of the performance of TerraSAR-X for subsidence monitoring in urban areas. The city of Murcia has been selected as a test-site due to its high deformation rate and the set of extensometers deployed along the city that provide validation data. The obtained results have been compared with those obtained from ERS/ENVISAT data belonging to the same period and validated with the in-situ measurements.

Evaluación de la susceptibilidad de las laderas a sufrir inestabilidades inducidas por terremotos: aplicación a la cuenca de drenaje del río Serpis (provincia de Alicante)

Se ha realizado un análisis para estimar la susceptibilidad de las laderas, en suelos de la cuenca de drenaje del río Serpis, a sufrir inestabilidades inducidas por terremotos. Para ello, se ha utilizado el denominado método de Newmark, que ha sido convenientemente modificado para contemplar la variabilidad que, de forma natural, se observa en las propiedades geotécnicas de los materiales. En el cálculo, se ha efectuado una simulación Monte Carlo, donde todas las propiedades geotécnicas que intervienen son tratadas como variables aleatorias. Los resultados obtenidos están expresados como probabilidad de que la aceleración crítica del talud sea menor o igual que 0.1g. Las susceptibilidades más elevadas se observan cuando los materiales están secos, pero en tal caso la extensión de territorio afectado es pequeña. En cambio, cuando el suelo está saturado se observa que gran parte del territorio presenta susceptibilidad Media o Baja, incluso con pendientes de 6 – 10º, frente a susceptibilidad Muy Baja – Nula, que los caracteriza cuando se encuentra seco. Se ha analizado también la posición de las zonas de mayor susceptibilidad con respecto a elementos constructivos existentes en el área.

DInSAR monitoring of aquifer compaction due to water withdrawal: Vegas Baja and Media of the Segura river (SE, Spain) case study

This study was partially financed by the Spanish Ministry of Education and Science and EU FEDER under project TEC2005-06863, by the Valencia Regional Government under projects GV006/179 and ACOMP07/087, and by the University of Alicante under projects VIGROB2004102, VIGROB-053, and VIGROB-114.

Diseño de un modelo geológico-geotécnico 3D de la Vega Baja del Río Segura (Alicante, SE España)

Los modelos geológico-geotécnicos permiten al ingeniero comprender mejor las condiciones reinantes en un determinado lugar, además de identificar los principales problemas geotécnicos y hacer más realista la estimación de propiedades del suelo. En este trabajo se presenta la metodología empleada para el diseño de un modelo geológico-geotécnico tridimensional de la Vega Baja del Río Segura que consta de cuatro zonas caracterizadas por sus propiedades geotécnicas y su problemática asociada. El modelo resulta fundamentalmente de gran utilidad para la planificación de investigaciones preliminares de obras civiles.

Las maquetas como material didáctico para la enseñanza y aprendizaje de la lectura e interpretación de planos en la ingeniería

Utilizamos las maquetas como herramientas auxiliares para proyectar y mostrar proyectos de ingeniería, pero también pueden ser un excelente material didáctico para la enseñanza y aprendizaje de la lectura, interpretación y realización de los planos que definen un proyecto o sus diferentes elementos. En este trabajo se refiere la experiencia realizada por los autores con los alumnos de Ingeniería Técnica de Obras Públicas dentro de la unidad de Interpretación de Planos de la asignatura de Sistemas de Representación. La dificultad que los alumnos de la materia tienen para interpretar el lenguaje, códigos y convenciones de la expresión gráfica está entre los motivos por los que se ha utilizado las maquetas como método de representación tridimensional que permite hacer comprensibles y fácilmente interpretadas las características constructivas de los diferentes elementos y las operaciones necesarias para pasar de la representación a la realización de la unidad de obra. En la comunicación se describe la actividad realizada con los alumnos, la selección de las unidades a representar, la elaboración de las maquetas y planos, poniendo especial acento en la concordancia entre la representación gráfica y el modelo tridimensional. Asimismo se han analizado las capacidades didácticas de uno de los trabajos realizados por los alumnos así como la evaluación y conclusiones de la experiencia realizada.