TEMA VII

TEMA VII SOCAVACIÓN Y ENCAUZAMIENTO

OBJETIVO: Evaluar los diferentes tipos de socavación que se producen en cauces y pérdidas de suelo en cuencas.

 

VII.1 Socavación general de un cauce natural.

VII.2 Socavación transversal, en curvas y locales.

VII.3 Pérdida de suelo en cuencas.

VII.4 Obras para control de socavación, en márgenes del cauce y locales al pie de estructuras.

VII.5 Encauzamiento

La socavación se clasifica como socavación general y socavación local. La general es la que se produce en lechos aluviales o cohesivos por efecto de la dinámica de la corriente y está relacionada con la conformación del nivel de base. Es un fenómeno a largo plazo, auncuando eventos catastróficos pueden acelerarlo.

 

La socavación local se presenta en sitios particulares de la corriente y es ocasionada por el paso de crecientes y por la acción de obras civiles, como obras de encauzamiento, espolones, puentes con pilas o estribos dentro del cáuce, obras transversales de control, etc.

 

La socavación en un tramo de una corriente natural es la suma de las dos componentes, la socavación general y la socavación local.

Antes de diseñar obras para tratamiento de cáuces es necesario conocer la magnitud de la socavación. Para determinar la magnitud de la socavación general se deben realizar análisis geomorfológicos entre puntos de control, o sea entre secciones estables. Estos análisis se basan en el estudio de fotografías aéreas y cartografía de diferentes épocas, y en los cambios que se aprecien en observaciones de campo y en levantamientos topográficos.

La socavación local tiene dos componentes, la producida por el paso de crecientes y la correspondiente a la construcción de obras civiles. Para calcular la primera existe un sinnúmero de fórmulas, que son modificadas continuamente por sus autores, a medida que se avanza en la experimentación de campo. Se basan principalmente en el efecto de la fuerza tractiva sobre la carga de fondo, y en los conceptos expuestos por Shields, (Leliavsky).  

El Ingeniero Mexicano José Maza A.  ha realizado experimentos sobre socavación en ríos, y en su libro River Hydraulics presenta el desarrollo de fórmulas que permiten calcular la socavación que se produce en los cauces al paso de las crecientes extraordinarias.

El diseño de las obras apropiadas a cada caso debe hacerse luego de que se conozcan los resultados de los estudios hidráulicos y geomorfológicos del tramo que recibe la influencia de la construcción de dichas obras. Los resultados de los estudios hidráulicos y geomorfológicos presentan pronósticos sobre la evolución futura de la corriente y estimativos sobre magnitudes de los caudales medios, mínimos y de creciente, niveles mínimos, máximos y medios, posibles zonas de inundación, velocidades de flujo, capacidad de transporte de sedimentos, socavación y agradación.

Las obras más comunes en corrientes naturales son las siguientes:

Obras transversales para control torrencial. Operan como pequeñas presas vertedero. Su objetivo principal es el de reducir la velocidad del flujo en un tramo específico, aguas arriba de la obra. Actúan como estructura de control. Pueden fallar por mala cimentación, o por socavación generada inmediatamente aguas abajo.

Espolones para desviación de líneas de flujo. Son estructuras agresivas que, en lo posible, deben evitarse porque pueden producir problemas erosivos sobre las márgenes del tramo aguas abajo.

Espolones para favorecer los procesos de sedimentación. Son efectivos cuando se colocan en un sector de alto volumen de transporte de sedimentos en suspensión. Son estructuras permeables, cuyo objetivo es inducir la sedimentación en un tramo adyacente, aguas arriba de las obras. Pueden fallar por erosión en la punta del espolón o en el tramo inmediatamente aguas abajo.

Obras marginales de encauzamiento. Son obras que se construyen para encauzar una corriente natural hacia una estructura de paso, por ejemplo un puente, box-culvert, alcantarilla, etc. Deben tener transiciones de entrada y salida. En el diseño debe considerarse que estas obras de encauzamiento producen un aumento en la velocidad del agua con el consiguiente incremento en la socavación del lecho.

Obras longitudinales de protección de márgenes contra la socavación. Son muros o revestimientos, suficientemente resistentes a las fuerzas desarrolladas por el agua. En algunos casos también deben diseñarse como muros de contención. Pueden fallar por mala cimentación, volcamiento y deslizamiento.

Acorazamiento del fondo. Consisten en refuerzo del lecho con material de tamaño adecuado, debidamente asegurado, que no pueda ser transportado como carga de fondo. Algunas veces la dinámica del río produce tramos acorazados en forma natural. El fondo acorazado es un control de la geometría del cáuce.

Protección contra las inundaciones. Son obras que controlan el nivel máximo esperado dentro de la llanura de inundación. Pueden ser embalses reguladores, canales adicionales, dragados y limpieza de cáuces, o jarillones. Estas obras pueden ser efectivas para el área particular que se va a defender, pero cambian el régimen natural del flujo y tienen efectos sobre áreas aledañas, los cuales deben ser analizados antes de construir las obras.

Los materiales de uso frecuente en este tipo de obras son los siguientes:

·         Concreto: ciclópeo, simple o reforzado.

·         Gaviones, colchonetas.

·         Piedra suelta, piedra pegada.

·         Tablestacas metálicas o de madera.

·         Pilotes metálicos, de concreto o de madera.

·         Bolsacretos, sacos de suelo-cemento, sacos de arena.

·         Fajinas de guadua.

·         Elementos prefabricados de concreto: Bloques, exápodos, etc.

El diseño de las obras combina varias disciplinas, Hidráulica Fluvial, Geotecnia y Estructuras. La primera, como ya se ha explicado, suministra la información básica que permite determinar las condiciones de cimentación y la magnitud de las fuerzas que van a actuar sobre las obras que se proyecten.

Encauzamiento se puede definir como poner en cause. El cauce es el espacio ocupado por un el rio, en sentido natural, o el espacio destinado al rio tras una intervención del hombre.

En sentido amplio, es cualquier arreglo o intervención que toma un tramo de rio, como un objeto de actuación primordial. Con esta definición se excluyen  por ejemplo las obras de aprovechamiento del rio y las obras de infraestructura que interaccionan con el rio, todas las cuales pueden ser llamadas sin embargo con mayor o menor propiedad obras fluviales.

 

Cada obra de encauzamiento se debería caracterizar y diferenciar de otras intervenciones por sus objetivos. Los objetivos posibles de un encauzamiento pueden ser:

l. La protección frente a las inundaciones. Es decir. Impedir o dificultar que el territorio este inunde. Este es un objetivo dictado por la presión del daño económico y sobre la vida  humana que causa la inundación este daño se localiza en núcleos habitados. No necesariamente en ambas  márgenes del rio, y en áreas de gran valor económico  a conseguir  este objetivo pueden contribuir otras medidas u obras de lucha o control frente a las avenidas que no pertenecen a la ingeniería fluvial

 

2 La protección de las márgenes del no. es decir. Impedir la destrucción de terreno. Especialmente los límites del cauce A buscar este objetivo puede mover el valor económico del terreno o también los inconvenientes de todo tipo (incluso políticos“) que puede centren un cambio en los limites del cauce Como ejemplo de convivencia de objetivos. La protección de márgenes e: compatible con tolerar la inundación. Si esta no deseo impedirse (objetivo l). Este objetivo se entiende bien con el término de defensa.

3. La fijación de un cause estable para el río. Lo cual significa poder asegurar que el río discurrirá en el futuro de modo permanente por dicho cauce. Lo que mueve a establecer este objetivo es desterrar  la amenaza de los cambios de cause del río Estos cambios pueden poner  en entredicho por ejemplo una obra de aprovechamiento de agua. Una infraestructura, un núcleo de población o una planificación territorial por entero este objetivo, tan amplio, puede englobar intervenciones con el objetivo 2. También se describe este objetivo con el término estabilización.

4. la mejora de las condiciones  de desagüe. En particular el aumento de la capacidad de Desagüe. Es decir asegurar que el mayor caudal de agua pase en las condiciones deseadas este objetivo puede estar muy relacionado con el primero. Pues es normal que aumentando la capacidad de desagüe se persiga hacer más improbable la inundación. Esta  noción de capacidad de desagüe surge con fuerza sobretodo en ríos urbanos o ríos ya transformados o encauzados por el hombre

5. La formación o fijación de un canal navegable. Es decir. Garantizar  una profundidad de agua suficiente para la navegación fluvial Este objetivo ha sido importante en obras de encauzamiento en grandes ríos de Europa y del mundo. Que son  vías de transporte de mercancías. Tanto en países desarrollados donde el transporte fluvial sigue siendo sustancial pero no imprescindible. como en países en vías de desarrollo donde puede ser imprescindible  estrictamente. la navegación es un aprovechamiento del rio. Concretamente del calado de agua

6 La recuperación de los valores naturales de un río. es decir. Conseguir que un río vuelva a tener unos espacios de valor natural o recreativo. Aunque limitado todavía a ríos pequeños. este objetivo comienza a ser importante en los países mas desarrollados En este sentido las actuaciones se llama: también restauración. Rehabilitación o incluso renaturalizacion de  cauces: es preciso  distinguir este ultimo objetivo explícito de un encauzamiento del enfoque respetuoso con el medio natural que debe presidir las obras de encauzamiento que tengan cualquiera de los restantes Objetivos. No abstante  hay que reconocer que un encauzamiento casi siempre supone una alteración o transformación del medio. que en ocasiones puede ser importante hay obras de encauzamiento determinadas por condiciones o circunstancias no hidráulicas: entre las que se encuentran algunos desvíos y nuevos causes pero también  muchos nuevos causes artificiales se han proyectado para resolver problemas de inundación. Estabilización o navegabilidad. Además  muchas obres de encausamiento implican importantes expectativas y resultados urbanísticos cuando tienen lugar en un medio urbano

Efectos de un encauzamiento

al lado de los objetivos que se persiguen mediante un encauzamiento hay que colocar los efectos que se siguen de estas intervenciones. Para entender los efectos hay que comprender que los ríos son sistemas dinámicos. es decir. en ellos se producen cambios o modificaciones, generalmente a  medio y largo plazo. Como consecuencia de las acciones  exteriores. Los cambios son posibles porque los contornos aluviales no son fijos sino móviles tanto en sentido vertical (cambio de fondo) como horizontal (cambio de la planta) funcionalmente. un cauce o encauzamiento es la via de circulación de un caudal de agua. Acompañado de material sólido. Cuando este último no circula  “en equilibrio” tienen lugar sedimentaciones o erosiones que van produciendo los cambios del contorno. Por esta razón puede decirse que el transporte solido es el vehículo de los caminos fluviales. o bien que el ritmo de los cambios es función de la cantidad de material que transporta el río