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Earthquakes are one of the biggest triggers of mass wasting in the world. Various methodologies have been developed to predict and evaluate these phenomena from statistical or physical approaches or a combination of both. This study analyzes the threat of mass wasting triggered by earthquakes in the municipality of Barbosa, located in the Colombian Andes, through the two most widely implemented methods: pseudo-static analysis and Newmark ́s method, due to their easy use, long history and research acceptance in limit equilibrium analysis. The results allow us to understand the geomechanical response of the subsoil to earthquakes in both saturated and dry conditions. The case study presented indicates the great potential of the abovementioned methodologies as tools for analyzing the threat of mass wasting triggered by earthquakes in mountainous areas. As it has been presented in different studies, the percentage of unstable areas is directly related to the degree of the land saturation and the slope. For the municipality of Barbosa, and using Newmark’s method, the unstable area reaches 59% of the municipality in saturated conditionsand 17% in dry conditions; while using the pseudostatic method they represent 22% and 8% of the municipality, respectively. Los sismos constituyen uno de los mayores detonantes de movimientos en masa en el mundo. Diversas metodologías han sido desarrolladas para predecir y evaluar estos fenómenos desde enfoques estadísticos, físicos o combinación de ambos. En el presente estudio se analiza la amenaza por movimientos en masa detonados por sismos en el municipio de Barbosa, ubicado en los Andes colombianos, a través de los dos métodos más implementados: el análisis seudoestático y el método de Newmark, debido a su fácil uso, larga trayectoria y aceptación investigativa en los análisis de equilibrio límite. Los resultados permiten entender la respuesta geomecánica del subsuelo ante sismos en condiciones tanto saturadas como secas. El caso de estudio presentado señala un gran potencial de las metodologías mencionadas como herramientas de análisis de la amenaza de movimientos en masa detonados por sismos en zonas montañosas. Como se ha presentado en diferentes estudios, el porcentaje de áreas inestables se encuentra directamente relacionado con el grado de saturación del terreno y la pendiente. Para el municipio de Barbosa, y utilizando el méto- do de Newmark, el área inestable alcanza el 59% del municipio en condiciones saturadas y 17% en condiciones secas; mientras que utilizando el método seudoestático representan el 22% y 8% del municipio, respectivamente.

Landslides triggered by rain have caused many human and economic losses in Colombia, especially in the department of Antioquia. According to DesInventar database since 1900 until 2017, 3478 landslides were recorded in the territory of Antioquia and these have left over 2065 fatalities and 74654 damaged homes. This paper presents spatial and temporal rainfall variability and their relationship with historical landslides events under the influence of ENSO in the nine sub-regions of Antioquia. For this purpose, daily rainfall data obtained from 27 IDEAM weather station and 5368 landslides reported in SIMMA and DesInventar database were used in a time window analysis between 1985 and 2016 (32 years). Also, temporal analyses and correlations were performed in daily, monthly and annual scale. According to the results of this study, the occurrence of landslides exhibits bimodal behavior according to temporal rainfall variability, and the strong effect of the cold phase of the ENSO (La Niña) has a strong influence on them. Moreover, landslides showed significant sensitivity to the time-series of rainfall linked to the different sub-regions of Antioquia. The understanding of spatial-temporal rainfall variability in tropical mountains environments is a key element for an appropriate risk management and early warning system implementation and design for hydrometeorological hazards., Los movimientos en masa desencadenados por lluvia han dejado un gran número de pérdidas humanas y económicas en Colombia, especialmente en el departamento de Antioquia. De acuerdo con la base de datos DesInventar, entre los años 1900 y 2017 se han registrado en el territorio Antioqueño 3478 movimientos en masa que han dejado un saldo de 2065 muertos y 74654 viviendas afectadas. El presente trabajo estudia la variabilidad espacial y temporal de la precipitación en las nueve subregiones del departamento de Antioquia y su relación con la ocurrencia histórica de movimientos en masa bajo la influencia del fenómeno ENSO. Para dicho análisis se utilizaron 27 estaciones meteorológicas del IDEAM con información diaria y un total de 5368 movimientos en masa reportados en los catálogos del SIMMA y DesInventar, con una ventana temporal de análisis de 32 años (1985-2016). Se realizaron análisis de series temporales de lluvia y correlaciones con la ocurrencia de movimientos en masa a escala diaria, mensual e interanual. Los resultados presentan un comportamiento bimodal en la ocurrencia de movimientos en masa de acuerdo con la variabilidad temporal de la precipitación y la fuerte influencia de la fase fría del ENSO (La Niña), de igual manera los movimientos en masa también son sensibles a la variabilidad espacial de la lluvia en las subregiones de Antioquia. El entendimiento de la variación espacio temporal de la lluvia en ambientes tropicales montañosos es un elemento fundamental para una adecuada gestión del riesgo y, específicamente, para el diseño e implementación de sistemas de alerta temprana por fenómenos hidrometerológicos.

Resumen Los movimientos en masa desencadenados por lluvia han dejado un gran número de pérdidas humanas y económicas en Colombia, especialmente en el departamento de Antioquia. De acuerdo con la base de datos DesInventar, entre los años 1900 y 2017 se han registrado en el territorio Antioqueño 3478 movimientos en masa que han dejado un saldo de 2065 muertos y 74654 viviendas afectadas. El presente trabajo estudia la variabilidad espacial y temporal de la precipitación en las nueve subregiones del departamento de Antioquia y su relación con la ocurrencia histórica de movimientos en masa bajo la influencia del fenómeno ENSO. Para dicho análisis se utilizaron 27 estaciones meteorológicas del IDEAM con información diaria y un total de 5368 movimientos en masa reportados en los catálogos del SIMMA y DesInventar, con una ventana temporal de análisis de 32 años (1985-2016). Se realizaron análisis de series temporales de lluvia y correlaciones con la ocurrencia de movimientos en masa a escala diaria, mensual e interanual. Los resultados presentan un comportamiento bimodal en la ocurrencia de movimientos en masa de acuerdo con la variabilidad temporal de la precipitación y la fuerte influencia de la fase fría del ENSO (La Niña), de igual manera los movimientos en masa también son sensibles a la variabilidad espacial de la lluvia en las subregiones de Antioquia. El entendimiento de la variación espacio temporal de la lluvia en ambientes tropicales montañosos es un elemento fundamental para una adecuada gestión del riesgo y, específicamente, para el diseño e implementación de sistemas de alerta temprana por fenómenos hidrometerológicos. Abstract Landslides triggered by rain have caused many human and economic losses in Colombia, especially in the department of Antioquia. According to DesInventar database since 1900 until 2017, 3478 landslides were recorded in the territory of Antioquia and these have left over 2065 fatalities and 74654 damaged homes. This paper presents spatial and temporal rainfall variability and their relationship with historical landslides events under the influence of ENSO in the nine sub-regions of Antioquia. For this purpose, daily rainfall data obtained from 27 IDEAM weather station and 5368 landslides reported in SIMMA and DesInventar database were used in a time window analysis between 1985 and 2016 (32 years). Also, temporal analyses and correlations were performed in daily, monthly and annual scale. According to the results of this study, the occurrence of landslides exhibits bimodal behavior according to temporal rainfall variability, and the strong effect of the cold phase of the ENSO (La Niña) has a strong influence on them. Moreover, landslides showed significant sensitivity to the time-series of rainfall linked to the different sub-regions of Antioquia. The understanding of spatial-temporal rainfall variability in tropical mountains environments is a key element for an appropriate risk management and early warning system implementation and design for hydro-meteorological hazards.

Landslides are characterized by their capacity to generate losses. In Colombia, a considerable percentage of those are associated with linear projects; between 2010-2011, 575 municipalities were affected by damage to the infrastructure of water supply network and sanitation. Considering this serious problem related to linear projects, the present work proposes the combination of heuristic, statistical and physical based methods to evaluate the susceptibility and hazard of landslides, under different scales of analysis. In addition to the construction of a critical unit map, using as the unit of analysis the Independent Morphodynamic Unit. The obtained model is validated using the success curves and the Area Under the Curve (AUC). The proposed methodology was implemented in the pipeline of the municipal aqueduct of the municipality of Fredonia in the Antioquia region. It was identified 6% of areas, both unstable and very high and high susceptibility; and 13% of areas corresponding to both cataclinal over dip and pure dip slope, as well as areas of very high and high susceptibility. The AUC for the conditional analysis and the criticality map showed a value of 0.81 and 0.73 indicating a very good fit and performance of the models., Los movimientos en masa se caracterizan por su capacidad de generar pérdidas. En Colombia, un considerable porcentaje de pérdidas está asociado a proyectos lineales; tan solo entre los años 2010-2011, 575 municipios fueron afectados por daños en la infraestructura de agua potable y saneamiento. Considerando la grave problemática de los proyectos lineales, el presente trabajo propone la combinación de métodos heurísticos, estadísticos y con base física para evaluar la susceptibilidad y amenaza por movimientos en masa, bajo diferentes escalas de análisis. Además de la construcción del mapa de unidades de criticidad, utilizando como unidad de análisis la Unidad Morfodinámica Independiente. El modelo obtenido es validado utilizando las curvas de éxito y el área bajo la curva (AUC, por su sigla en inglés). La metodología propuesta se implementó en el trayecto de la tubería del acueducto municipal del municipio de Fredonia en el departamento de Antioquia. Se identificó un 6% de zonas tanto inestables como de muy alta y alta susceptibilidad; y un 13% de zonas correspondientes tanto a cataclinales de menor buzamiento a la ladera y de igual buzamiento a la pendiente, como zonas de muy alta y alta susceptibilidad. El AUC para el análisis condicional y el mapa de criticidad arrojó un valor de 0.81 y 0.73 señalando un muy buen ajuste y desempeño de los modelos.

Las pérdidas económicas y humanas por movimientos en masa ocurren cada año en todo el mundo; sin embargo el impacto varía considerablemente debido a las condiciones geológicas locales y vulnerabilidad socioeconómica. Aunque la ocurrencia de movimientos en masa ha golpeado Los Andes colombianos, pocos estudios que consideren la lluvia como factor detonante se han realizado. SHIA_Landslide (Simulación Hidrológica Abierta para deslizamientos detonados por lluvia) es un modelo conceptual y de base física para analizar los procesos de deslizamientos superficiales mediante la incorporación de un modelo hidrológico de tanques y distribuido que incluye el almacenamiento de agua en el suelo, acoplado con un análisis clásico de estabilidad de talud infinito en condiciones saturadas. En este trabajo se evalúa la influencia de la lluvia antecedente y conductividad hidráulica de los deslizamientos detonados por lluvias utilizando el modelo SHIA_Landslide. Los resultados obtenidos en este estudio son similares a los obtenidos por diferentes autores en la literatura. Los suelos con altos valores de conductividad solo necesitan lluvias cortas e intensas para fallar, y las condiciones de lluvia antecedentes no juegan un papel importante para este tipo de suelos. Human and economic losses generated by landslides occur every year in all countries; however, the impact of landslides varies considerably according to local geological conditions and socio-economic vulnerability. Although the occurrence of landslides has impacted the Colombian Andes for a long time, few studies considering rainfall as a triggering factor have been carried out in our country. SHIA_Landslide (Open and Distributed Hydrological Simulation & Landslides) is a conceptual and physically based model to analyze shallow landslide processes by incorporating a comprehensive distributed hydrological tank model that includes water storage in the soil coupled with a classical analysis of infinite-slope stability under saturated conditions. This paper evaluates the influence of antecedent rainfall and hydraulic conductivity on landslides triggered by rainfall using the SHIA_Landslide model. The results obtained in this study are similar to those presented by different authors in the literature. Soils of highconductivity values only need short and intense rainstorms for failure, and the antecedent rainfall conditions donot play an important role for these kinds of soils. As perdas humanas e econômicas geradas por deslizamentos de terra ocorrem todos os anos em todos os países; no entanto, o impacto de deslizamentos de terra varia consideravelmente devido ás condições geológicas locais e a vulnerabilidade sócio-econômica. Embora a ocorrência de deslizamentos de terra têm impactado os Andes colombianos, poucos estudos que considerem a chuva como fator detonante tem- se realizado. SHIA_Landslide (Simulação Hidrológica aberta para deslizamentos detonados pela chuva) é um modelo conceitual e de base física para analisar os processos de deslizamentos superficiais pela incorporação de um modelo hidrológico de tanques e distribuidos que inclui o armazenamento de água no solo, acoplado com uma análise clássica da estabilidade talude infinito em condições saturadas. Em este artigo avalia-se a influência da precipitação antecedente e condutividade hidráulica dos deslizamentos detonados por chuvas utilizando o modelo SHIA_Landslide. Os resultados obtidos neste estudo são semelhantes aos obtidos por diferentes autores na literatura. Os solos com altos valores de condutividade só precisam de chuvas curtas e intensas para falhar, e as condições de chuva antecedentes não desempenham um papel importante para estes tipos de solos.

Landslides are one of the main causes of global human and economic losses. Vulnerability to landslide hazards has increased due to expanded land urbanisation in areas with high landslide susceptibility. Therefore, landslide hazard assessment and the capacity to predict such phenomena have been a topic of great interest within the scientific community, with the goal of implementing early warning systems. SHIA_Landslide (Open and Distributed Hydrological Simulation & Landslides) is a conceptual and physically based model to analyse shallow landslide processes by incorporating a comprehensive distributed hydrological tank model that includes water storage in the soil coupled with a classical analysis of infinite-slope stability under saturated conditions. This paper compares the forecasting performance of linear and nonlinear SHIA_Landslide model. The results obtained for the La Arenosa Catchment during the September 21, 1990 rainstorm shows that the nonlinear SHIA_Landslide replicate more accurately landslides triggered by rainfall features. RESUMEN Los deslizamientos son una de las principales causas de pérdidas humanas y económicas alrededor del mundo. La vulnerabilidad a la amenaza por deslizamientos se ha incrementado debido a la ocupación de áreas con alta susceptibilidad a deslizamientos. Por lo tanto, la evaluación de la amenaza y la capacidad de predecir estos fenómenos ha sido un tema de gran interés en la comunidad científica, con el objetivo de implementar sistemas de alerta temprana. SHIA_Landslide (Simulación HIdrológica Abierta y distribuida para deslizamientos detonados por lluvia) es un modelo conceptual y de base física para analizar los procesos que dan lugar a deslizamientos superficiales mediante la incorporación de un modelo hidrológico distribuido de tanques completo que incluye el almacenamiento de agua en el suelo, junto con un análisis clásico de estabilidad de talud infinito en condiciones saturadas. En este trabajo se compara el desempeño del modelo SHIA_Landslide lineal y no lineal. Los resultados obtenidos para la cuenca de La Arenosa durante el evento del 21 de septiembre de 1990 señalan que el modelo SHIA_Landslide no lineal presenta con mayor precisión las características asociadas a los deslizamientos detonados por lluvias.

Landslides are one of the main causes of human and economic losses worldwide. Therefore, landslide hazard assessment and the capacity to predict these phenomenon has been a topic of great interest within scientific community for implementation of early warning systems. Although, several models has been proposed to forecast shallow landslides triggered by rainfall, no model has yet incorporated geotechnical factors into a complete hydrologic model, one that simulates the storage and movement of rainwater through soil profile, providing multiple components that can be calibrated along with measurements of surface discharge and perched water table fluctuation. The present paper develops a conceptual and physically based model, named SHIA_Landslide, for shallow landslide prediction triggered by rainfall in tropical environments and complex terrains supported by geotechnical and hydrological aspects occurring over a basin wide scale. SHIA_Landslide is an original and significant contribution that offers a new perspective to analyses shallow landslide processes, incorporating a full and comprehensive distributed hydrological tank model that includes water storage in the soil, coupled with a geotechnical and classical analysis of infinite-slope stability under saturated conditions. SHIA_Landslide can be distinguished by: (i) the capacity to capture the surface topography and its effects concerning the overland flow and the concentration cells of subsurface flow; (ii) it uses DTM to establish the relationships among cells, geomorphologic parameters, slope angle, direction, etc., needed for the model; (iii) rainfall dataset can be incorporated with the spatial and temporal resolution preferred and available; (iv) continuous simulation for long periods of rainfall data (years) or event simulations for specific storms; (v) consider the effect of horizontal and vertical flow; (vi) is at a basin scale; (vii) includes a hydrologically complete water process that permits perched water table calibration. All these conditions of SHIA_Landslide make the model as an interesting tool to be implemented in early warning system, combined with realtime rainfall monitoring and dissemination of alerts and communication. Doctorado

La historia antigua y reciente del valle de Aburrá se ha caracterizado por la ocurrencia de numerosos movimientos en masa, los cuales han causado grandes pérdidas económicas y humanas. En el presente estudio se examina la relación existente entre la evolución del paisaje y la ocurrencia de los movimientos en masa. El objetivo planteado fue evalaur la dinámica y mecanismos de las laderas del valle de Aburrá para entender la ocurrencia actual de los movimientos en masa. Para esta investigación se realizaron análisis topográficos, cartografía geomorfológica, geocronología de los depósitos de vertiente (Carbono 14 y Huellas de Fisión), correlación de terrazas, y perfiles longitudinales del río Medellín y algunos de sus afluentes.Los resultados encontrados permiten proponer la quebrada La Iguaná como una amplia zona compuesta de diferentes knickpoints, los cuales convergen aguas abajo al rio Medellín. Las superficies de terrazas divergen aguas abajo y se proyectan directamente a los knickpoints que se propagan aguas arriba. La evolución de la quebrada La Iguaná está controlada por el mecanismo de migración de knickpoints aguas arriba. La evolución geomorfológica del valle de Aburrá en los últimos millones de años ha sido determinada basada en este mecanismo y la clasificación geomorfológico de las laderas del valle. Se propone que episodios tectónicos han bajado el nivel base del rio Medellín, formando los knickpoints, los cuales migran aguas arriba de los tributarios del rio Medellín como pulsos de incisión, erosionando las secciones más altas y más viejas. La incisión de los afluentes aguas arriba aumenta las pendientes de las laderas cambiando el régimen morfogenético de estabilidad general a inestabilidad potencial. Finalmente los movimientos en masa se generan como respuesta del sistema para restablecer las condiciones previas formando nuevas superficies suaves en una posición más baja.

ilustraciones, diagramas, mapas Debris-flow processes are complex natural phenomena. As transitional processes, they fall on the spectrum between floods and mass movements. Because of this dualism, debris-flow processes have been regarded differently depending on the expertise and background of the scientist or professional studying them. DesInventar, a disaster database, reports that Colombia saw 1,387 channelized debris flows, debris floods, and flash floods between 1921 and 2020. These events resulted in 3,332 fatalities and more than 1.1 million people being impacted. The current work attempts to analyse the transit of debris-flow processes using various computational techniques, while accounting for the effect of geomorphology on hazard comprehension. It aims to investigate various methodologies and compare them using validation criteria, as well as to investigate the influence of sediment concentration on flow behaviour and simulation tool and parametrization. Two case studies in the Colombian Andes are analysed: the debris flood that occurred in Salgar, Antioquia in 2015, resulting in 112 landslides caused by the uncommon occurrence of two rainstorms and the Potrerito debris flow in Bello, Antioquia, caused by an intense storm with extraordinary maximum instantaneous intensities. Las avenidas torrenciales son fenómenos naturales complejos. Como procesos transitorios, se sitúan entre las inundaciones y los movimientos en masa. Debido a este dualismo, las avenidas torrenciales se han considerado de forma diferente dependiendo de la experiencia y formación del científico o profesional que los estudie. DesInventar, una base de datos de desastres, informa de que en Colombia se produjeron 1.387 flujos de escombros canalizados, inundaciones de escombros e inundaciones súbitas entre 1921 y 2020. Estos eventos causaron 3.332 víctimas mortales y más de 1,1 millones de personas afectadas. El presente trabajo trata de analizar el tránsito de las avenidas torrenciales mediante diversas técnicas computacionales, teniendo en cuenta al mismo tiempo el efecto de la geomorfología en la comprensión de la amenaza. El objetivo es investigar diversas metodologías y compararlas utilizando criterios de validación, así como investigar la influencia de la concentración de sedimentos en el comportamiento del flujo y en la herramienta y parametrización de la simulación. Se analizan dos estudios de caso en los Andes colombianos: la inundación de escombros ocurrida en Salgar, Antioquia, en 2015, que provocó 112 deslizamientos causados por la ocurrencia poco común de dos tormentas de lluvia y el flujo de escombros de Potrerito en Bello, Antioquia, causado por una intensa tormenta con intensidades máximas instantáneas extraordinarias. (Texto tomado de la fuente) Maestría Magíster en Ingeniería - Recursos Hidráulicos Gestión del riesgo Área Curricular de Medio Ambiente

Los movimientos en masa superficiales causan un importante número de muertes y pérdidas económicas alrededor del mundo, especialmente en suelos tropicales y terrenos montañosos. Su ocurrencia puede atribuirse a factores como la geología, geomorfología, condiciones hidrológicas, características del suelo y la acción antrópica, pero es ampliamente reconocido que el factor desencadenante más frecuente es la infiltración de la precipitación. En Medellín (Colombia), un Sistema de Alerta Temprana denominado SIATA cuenta con estaciones de precipitación y humedad del suelo en tiempo real, orientado a la detección de movimientos en masa, pero la infiltración y distribución del agua dentro de suelo requiere mayor comprensión, como mecanismo detonante de movimientos en masa. En la investigación se diseñó, construyó, calibró y probó una columna de infiltración y simulador de lluvias con el propósito de comprender el proceso de infiltración de agua en suelos tropicales. El sistema simula intensidades de lluvia locales y permite medir el avance del frente húmedo y la variación de la succión, a través del uso de sensores tipo MAS 1, MPS-6 y piezómetros, instalados a lo largo de 1.70 m de altura en un perfil de suelo tropical compactado, en un montaje de laboratorio. Los resultados de la investigación incluyen el diseño y curvas de calibración del simulador de lluvias, calibración de los sensores MAS-1 y las variaciones del contenido volumétrico de agua y succión en el tiempo, para cada intensidad de lluvia. Estos resultados permiten avanzar en la comprensión del movimiento del agua a través de suelo tropical. Abstract: Shallow landslides cause high number of fatalities and economic losses all over the world, especially in tropical and mountainous terrains. Although landslides can be attributed to many factors, including geology, geomorphology, hydrological conditions, soil characteristics, and human action, it is widely recognized that the most common triggering factor in tropical and complex terrains is rainfall infiltration. In Medellin (Colombia), an Early Warning System named SIATA has real-time rainfall and soil water content network, focused on landslides detection; but there is still needs to get a full understanding about the infiltration and distribution of rainfall through the tropical soil, as a trigger mechanism of landslides. During this research was designed, built, calibrated and tested a soil column and rainfall simulator to understand water infiltration process in tropical soils. The system simulates local rainfall intensities and allows the measure of the wetting front advance and matric suction variation through sensors MAS-1, MPS-6 and piezometers, installed along 1.70 m height on compacted tropical soil profile, in a laboratory assembly. The results of the research include the design and calibration curves of the rainfall simulator and MAS-1 sensors used. Also, includes time series of volumetric water content and negative pore pressure obtained for each rainfall intensity scenario. These results allow the comprehension of water movement through tropical soil. Maestría