Subsidencia del terreno: causas, efectos, ejemplos reales y mecanismos de prevención y monitoreo

La subsidencia del terreno afecta a millones de personas en todo el mundo. Lugares como Yakarta en Indonesia o Ciudad de México sufren procesos de subsidencia del terreno severos y progresivos debido principalmente a la sobreexplotación de aguas subterráneas. En España, la sobreexplotación del acuífero Guadalentín (Murcia) genera la tasa más alta de subsidencia en Europa, alcanzando valores de 11 cm/año.

Detectar y monitorear la subsidencia es crucial para comprender sus causas, evaluar riesgos e implementar medidas de mitigación. En los últimos años, la Interferometría Radar de Apertura Sintética (InSAR) ha surgido como una herramienta valiosa para detectar y cuantificar la subsidencia con alta precisión y exactitud.

Detektia es una empresa tecnológica especializada en tecnología satelital InSAR que ofrece soluciones para identificar y cuantificar la subsidencia del terreno, así como para realizar su monitorización continua.

A lo largo de este artículo, profundizaremos en esta amenaza, explorando las causas y efectos que produce. Además, analizaremos los beneficios de usar InSAR para la detección y cuantificación de la subsidencia, discutiendo sus aplicaciones, ventajas y limitaciones.

¿Qué es la subsidencia del terreno?

La subsidencia del terreno es un fenómeno caracterizado por el hundimiento gradual o movimiento descendente de la superficie terrestre. Puede ser desencadenado por varios factores, como la disolución de materiales en el subsuelo, la excavación de túneles subterráneos o galerías mineras, la erosión profunda, la compactación de materiales del suelo y la actividad tectónica.

Efectos en infraestructuras producidos por la subsidencia del terreno

Tanto eventos naturales como actividades humanas pueden causar la subsidencia del terreno. Las causas naturales incluyen la disolución de materiales, el flujo lento del suelo, la erosión subterránea y los movimientos tectónicos. Por otro lado, actividades humanas como la construcción de estructuras subterráneas, actividades mineras o la explotación excesiva de acuíferos también pueden causar subsidencia.

Ejemplos de subsidencia se pueden encontrar en todo el mundo. En Ciudad de México, el bombeo excesivo de agua subterránea provoca un hundimiento significativo del terreno, causando problemas en el sistema de drenaje e impactando en edificios históricos.

La subsidencia en Yakarta es causada por la extracción excesiva de agua subterránea, la construcción sobre suelos débiles, la sedimentación, la actividad tectónica y el aumento del nivel del mar debido al cambio climático. Estos factores han llevado a una subsidencia significativa del terreno, planteando desafíos para la infraestructura de la ciudad y la necesidad de soluciones sostenibles.

Cerca de la sede de Detektia también podemos encontrar algunos ejemplos notables de subsidencia. La sobre-extracción de agua en el valle del Guadalentín (Murcia, España) ha provocado la compactación del suelo y consecuente pérdida de volumen, lo que ha llevado a un hundimiento notable del terreno. En contraste, la subsidencia observada en el área de La Unión (Murcia, España) puede atribuirse a actividades mineras subterráneas históricas.

Según datos de la UNESCO, la subsidencia podría afectar al 19% de la población mundial para el año 2040.

La gestión de la subsidencia es crucial para evitar daños potenciales en infraestructuras y edificios. Es vital monitorear y evaluar áreas propensas al hundimiento, así como implementar medidas para mitigar sus efectos. La planificación adecuada del uso del suelo, la gestión de las aguas subterráneas y las soluciones de ingeniería son esenciales para estabilizar el terreno.

¿Qué causa la subsidencia del terreno?

La subsidencia del terreno puede surgir de múltiples orígenes, tanto naturales como antropogénicos, y se puede agrupar en diferentes tipos según los factores que lo desencadenan:

  1. Debido a la disolución subterránea (en rocas de sal, yeso o carbonato).
  2. Por la construcción de obras subterráneas o túneles mineros.
  3. Debido a la erosión subterránea.
  4. Por flujo lateral (en rocas de sal o arcillas).
  5. Debido a la compactación (ya sea por carga, drenaje, vibración, extracción de fluidos o hidrocompactación).
  6. Por actividad tectónica.

Una de las causas más relevantes por la extensión del área afectada es la extracción de aguas subterráneas.

La extracción de agua de acuíferos y pozos puede provocar subsidencia del terreno

Cuando se bombea agua en exceso de los acuíferos, los espacios vacíos en el suelo o la roca pueden colapsar, lo que lleva a que la tierra que se encuentra encima se hunda, un fenómeno que se observa en todo el mundo.

La extracción de agua de acuíferos para regadío en campos es una de las causas más comunes que puede provocar la aparición de subsidencia

Otros procesos también pueden causar hundimiento por compactación: el suelo y los sedimentos pueden compactarse y asentarse gradualmente con el tiempo debido al peso de las capas superpuestas o a reorganizaciones internas de partículas. Los procesos tectónicos, como los movimientos de fallas o el hundimiento de placas tectónicas, pueden hacer que la tierra descienda lentamente a lo largo de períodos extendidos.

El hundimiento causado por la erosión subterránea ocurre a través de un proceso mecánico de desplazamiento de partículas del suelo por el flujo de agua subterránea. A medida que el agua se desplaza horizontalmente a través del suelo, moviliza las partículas del suelo, formando canales que pueden llevar al colapso del terreno.

El cloruro de sodio y otros materiales como el yeso y las rocas carbonatadas son solubles en agua bajo ciertas condiciones. Esto puede llevar a la formación de grandes sistemas de cavidades interconectadas. La deformación y, en casos extremos, el colapso de estas cavidades pueden resultar en subsidencias de carácter localizado.

Cuevas y formaciones subterráneas pueden provocar subsidencias del terreno en el exterior

Las obras de construcción pueden causar subsidencia del terreno, especialmente sensible cuando se trabaja en obras subterráneas en entornos urbanos, donde múltiples edificios e infraestructuras pueden verse afectados. En estas obras, la subsidencia se produce cuando el terreno intenta ocupar el vacío generado por la tunelación o las obras subterráneas.

Las operaciones de minería subterránea también son una causa significativa de hundimiento, que puede continuar después del cese de la actividad minera.

Estos factores representan las principales causas de subsidencia del terreno. El contexto geológico y ambiental único de cada región determina los desencadenantes y mecanismos específicos detrás del hundimiento, requiriendo estudios y soluciones personalizadas.

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Conoce cuales son los efectos del hundimiento de la tierra

La subsidencia del terreno tiene consecuencias de gran alcance para el medio ambiente, infraestructura y actividades humanas cotidianas. Uno de sus impactos más visibles es en la infraestructura: a medida que el suelo se hunde, edificios, carreteras, puentes, tuberías y muchos otros activos se ven afectados. Las estructuras pueden agrietarse, inclinarse o experimentar inestabilidad estructural, lo que no solo conlleva altos costes de reparación, sino también amenazas potenciales a la seguridad.

La capa de Inteligencia Artificial de Detektia (que trabaja sobre los resultados de DInSAR) permite evaluar la evolución de la salud estructural de cientos o miles de edificios simultáneamente. Esto permite la identificación de infraestructuras vulnerables en áreas extensas que se ven afectadas por procesos de subsidencia.

Otra gran preocupación surge en el ámbito de la dinámica del agua. La subsidencia puede interferir con los sistemas de drenaje naturales, creando depresiones susceptibles a inundaciones. Esta acumulación de agua puede erosionar la tierra, dañar propiedades y transformar parcelas agrícolas en marismas inutilizables. Además, la alteración del equilibrio hidrogeológico podría facilitar la intrusión de agua salada en acuíferos de agua dulce, poniendo en peligro fuentes de agua potable. 

Daños en infraestructuras, reducción de la capacidad de almacenamiento de acuíferos, mayor riesgo de inundaciones y el deterioro de los ecosistemas son algunos de los efectos producidos por la subsidencia del suelo.

La integración de mediciones piezométricas con series temporales de deformación DInSAR permite a Detektia mapear la evolución del nivel freático con alta resolución espacial y temporal. Esta información es fundamental para comprender el nivel de explotación de un acuífero y abordar de manera preventiva problemas graves como la contaminación del agua subterránea. Las áreas costeras enfrentan su propio conjunto de desafíos: la subsidencia intensifica la erosión costera y, junto con el aumento del nivel del mar y las marejadas, puede resultar en la pérdida de invaluables ecosistemas costeros, hábitats y tierras agrícolas.

Además, los ecosistemas no son inmunes a los estragos de la subsidencia. A medida que la tierra se hunde, trae consigo cambios en las condiciones del suelo, patrones de drenaje y vegetación. Esto puede alterar el equilibrio de muchas especies de plantas y animales, siendo los humedales especialmente vulnerables. Estos efectos descritos, aunque extensos, son solo una muestra de las vastas repercusiones de la subsidencia del terreno. Cada región, según su conjunto único de circunstancias, enfrentará desafíos específicos determinados por la gravedad y la duración de la subsidencia y las vulnerabilidades inherentes del área.

La tecnología satelital proporciona un control preciso de la subsidencia, midiendo este proceso con alta resolución espacial y temporal. Al arrojar luz sobre estos procesos a gran escala, mejora nuestra comprensión y refuerza las estrategias de toma de decisiones para mitigar los efectos adversos.

La importancia del monitoreo y la auscultación de la subsidencia del terreno

La detección temprana y el análisis de la subsidencia del terreno son posibles a través de técnicas avanzadas de monitoreo y auscultación. Estos métodos no solo ofrecen un sistema de alerta para proteger contra posibles daños infraestructurales y medioambientales, sino que también arrojan luz sobre las causas principales detrás de la subsidencia. Ya sea la extracción de agua subterránea, las condiciones geológicas inherentes o las actividades impulsadas por el ser humano, un examen meticuloso de los datos recopilados revela los principales contribuyentes.

Gracias al monitoreo de subsidencias detectamos posibles riesgos, protegemos el medio ambiente, garantizamos el óptimo estado de salud de infraestructuras y por supuesto evitamos desgracias.

Además, la medición de la subsidencia es indispensable para determinar la tasa y la magnitud de los movimientos del terreno. Esta magnitud informa sobre la urgencia y la gravedad de las posibles repercusiones. Además de la evaluación inmediata, el monitoreo continuo allana el camino para el análisis de tendencias a largo plazo, arrojando luz sobre la naturaleza evolutiva de la subsidencia, lo que es vital para una planificación del uso del suelo y el desarrollo de infraestructuras. El valor de estos datos se amplifica cuando se fusiona con otras fuentes de datos geoespaciales y geológicas, y con información in situ, piezómetros, imágenes satelitales ópticas, topografía, GNSS, mapeo geológico, estadísticas hidrológicas y más… Esta sinergia mejora la comprensión de la subsidencia y fomenta una evaluación holística del fenómeno.

En general, el monitoreo y la auscultación de la subsidencia del terreno desempeñan un papel crucial en la evaluación, gestión y mitigación de los impactos de la subsidencia. Proporcionan información valiosa para procesos de toma de decisiones bien informados y objetivos, planificación de infraestructuras y protección del medio ambiente.

¿Cuáles son las ventajas de InSAR para medir la subsidencia?

Los métodos tradicionales para monitorear la subsidencia basados en estudios topográficos, detección in situ o instrumentación requieren una cantidad significativa de recursos. Monitorear la subsidencia del terreno en grandes áreas utilizando sólo estos métodos no es técnicamente ni económicamente factible. Es esencial incorporar nuevas fuentes de datos para monitorear estos procesos de manera más eficiente y ágil.

Los sensores de radar satelital generan a diario datos de alta calidad y alta resolución en todo el mundo. Con esta gran cantidad de información, gracias a la tecnología InSAR (Interferometría Radar de Apertura Sintética), es posible medir procesos de subsidencia con precisión milimétrica y alta resolución espacial y temporal.

Aparición de grietas en edificios y daños en otras infraestructuras son algunos de los efectos más comunes de la subsidencia del suelo

Detektia integra la tecnología InSAR en el control de los procesos de subsidencia, combina datos InSAR con otras fuentes de información (redes piezométricas, GNSS, topografía, instrumentación…) y proporciona métricas consistentes y alertas tempranas de deformaciones milimétricas a los gestores de infraestructuras.

Casos reales de hundimiento del terreno

La explotación intensiva de aguas subterráneas ha afectado a 77 acuíferos en España, lo que resulta en una extracción anual de alrededor de 700 millones de m3/año, según Custodio (2002). La mayoría de estos casos se concentran en la región sureste del país, donde muchos acuíferos han sido explotados intensivamente durante varias décadas. Cabe destacar que el acuífero del Guadalentín (España) es el más conocido, ya que esta área experimenta la mayor subsidencia en Europa. El acuífero que afecta al Parque Nacional de Doñana (España) es otro caso muy conocido en España debido a sus repercusiones medioambientales y mediáticas.

Detektia ha trabajado durante los últimos años en el control de subsidencia en lugares con claras señales de sobreexplotación de acuíferos tanto en España como en LATAM. En todos los casos, Detektia ha analizado los efectos de los procesos de subsidencia en los edificios e infraestructuras en las áreas controladas. Algunas zonas de análisis llevadas a cabo por parte de Detektia incluyen el estudio de la subsidencia de la Ciudad de México (México), el análisis del hundimiento del suelo en el área metropolitana de la Ciudad de Guatemala (Guatemala) así como el caso del acuífero de Jumilla-Villena.

En cuanto al hundimiento del terreno debido a causas distintas a la extracción de aguas subterráneas, sirva de ejemplo el análisis de la subsidencia causada por obras de túneles en Génova realizado igualmente por Detektia y del que se incluye a continuación una imagen.

Otro caso de estudio es el de la subsidencia causada tras la construcción de la línea 7B de metro en Madrid. La extensión de la línea 7 de metro atraviesa la Unidad Salina de la cuenca terciaria de Madrid. Las obras de construcción desencadenaron una serie de procesos de disolución de sal que, muchos años después de la inauguración de la línea, siguen causando graves problemas geotécnicos en la zona.

Atribuciones

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  • Tomás, R., Herrera, G., Delgado, J., & Peña, F. (2009). Subsidencia del terreno. Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, 17(3), 295-302.
  • Vallejo, L. I. G., Ferrer, M., Ortuño, L., & Oteo, C. (2002). Ingeniería geológica. Madrid, Spain:: Pearson Educación.
  • Crosetto, M., Castillo, M., & Arbiol, R. (2003). Urban subsidence monitoring using radar interferometry. Photogrammetric Engineering & remote sensing, 69(7), 775-783.

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Autor: Alfredo Fernández-Landa

Experto en el desarrollo de aplicaciones medioambientales a partir de información proveniente de sensores remotos y Doctor en Teledetección por la Universidad Politécnica de Madrid.

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