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Nilo en Egipto, del rio Amarillo en China, del rio "ndo en el oeste as iatico, de los rios Tigris y I v.. '" -'\ Eufrates en Mesopotamia y Anatolia. Muchas civilizaciones florecieron en esta area hasta el siglo XV. Durante este tiempo, se hicieron mejoras en los rio s, se construyeron puentes para habilitar el paso de los ejercitos hacia el oeste. Este tiempo de continuo movimiento es conocido como el imperio otomano. Los otomanos adquirieron conocimiento pertinente al control de los rios, construccion de puentes y control de inundaciones. Ellos supieron como determinar la maxima socavacion al rededor de las pilas para los puentes y colocaron la fundacion de las . pilas. por debajo de ese Ifmite. Un libro sobre proteccion de rios escrito por Pan Chi Hsun (1550) contiene un gran numero de referencias que muestran un buen conocimiento sobre la accion del sedimento en las corrientes; el sedimento contribuyo a las c;fific ul tades en el control del rio Amarillo que, a traves de los siglos, ha causado repetidos desastres y se ha ganado para sf el nombre de "La tristeza de China". AI in geniero hidraulico Yu (4000 AC) se Ie atribuyen muchos diques para proteccion de las fertiles planicies chinas contra inundaciones Comparando los trabajos hidraulicos que el construyo hace 6000 anos con los conceptos modernos y tecnicas recientes, es diffcil decir que la ingenieria de sed imentos ee: de origen re ciente. Es sorprendente descubrir que aproximadamente por la misma epoca (4000 AC) la ingenleria hidrautica tambien estaba floreciendo en Mesopotamia y algunos diez siglos mas tarde en Egipto. Se disenaron canales en el Tigris y Eufrates y extensos sistemas de irrigacion estuvieron en operacion por esa epoca. Se construyeron presas de almacenamiento (tales como Keban y Karakaya en Turqufa) para irrigar las partes altas. Koca Sinam (1489-1588) ingeniero arquitecto, construyo puentes, acueductos y sistemas de suministro de agua potable; desarrollo tecnicas para fundaciones de puentes y mejoro eJ curso de los rios en la vecindad de los puentes. Domenico Guglielmini (1655-1710) dio un poderoso comienzo al arte de la ingenierfa de sedimentos. Fue lIamado por Freeman "EI Padre de la ciencia de la hidraulica fluvial". Su mayor aporte fue la construcci6n de diques en el rio Po de Italia. Su libro "Della Natura de Flumi" publicado en 1697 fue el primer trabajo escrito sobre control de rios y transporte de 4
Transcript of I ,,~ Eufrates en Mesopotamia y Anatolia. · Eufrates en Mesopotamia y Anatolia. ... Un libro sobre...
Nilo en Egipto del rio Amarillo en China del rio ndo en el oeste asiatico de los rios Tigris y I v - ~
Eufrates en Mesopotamia y Anatolia
Muchas civilizaciones florecieron en esta area hasta el siglo XV Durante este tiempo se
hicieron mejoras en los rios se construyeron puentes para habilitar el paso de los ejercitos
hacia el oeste Este tiempo de cont inuo movimiento es conocido como el imperio
otomano Los otomanos adquirieron conoc imiento pertinente al control de los rios
construccion de puentes y control de inundaciones Ellos supieron como determinar la
maxima socavacion al rededor de las pilas para los puentes y colocaron la fundacion de las
pilas por debajo de ese Ifmite
Un libro sobre proteccion de rios escrito por Pan Chi Hsun (1550) contiene un gran numero
de referencias que muestran un buen conocimiento sobre la accion del sed imento en las
corrientes el sedimento contribuyo a las cfific ul tades en el control del rio Amarillo que a
traves de los siglos ha causado repetidos desastres y se ha ganado para sf el nombre de
La tristeza de China AI ingeniero hidraulico Yu (4000 AC) se Ie atribuyen muchos diques
para proteccion de las fertiles planicies chinas contra inundaciones Comparando los
trabajos hidraulicos que el construyo hace 6000 anos con los conceptos modernos y
tecnicas recientes es diffcil decir que la ingenieria de sed imentos ee de origen reciente
Es sorprendente descubrir que aproximadamente por la misma epoca (4000 AC) la
ingenleria hidrautica tambien estaba floreciendo en Mesopotamia y algunos diez siglos mas
tarde en Egipto Se disenaron canales en el Tigris y Eufrates y extensos sistemas de
irrigacion estuvieron en operacion por esa epoca Se construyeron presas de
almacenamiento (tales como Keban y Karakaya en Turqufa) para irrigar las partes altas
Koca Sinam (1489-1588) ingeniero arquitecto construyo puentes acueductos y sistemas
de suministro de agua potable desarrollo tecnicas para fundaciones de puentes y mejoro
eJ curso de los rios en la vecindad de los puentes
Domenico Guglielmini (1655 -1710) dio un poderoso comienzo al arte de la ingenierfa de
sedimentos Fue lIamado por Freeman EI Padre de la ciencia de la hidraulica fluvial Su
mayor aporte fue la construcci6n de diques en el rio Po de Italia Su libro Della Natura de
Flumi publicado en 1697 fue el primer trabajo escrito sobre control de rios y transporte de
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sedimentos ( Una corriente con suficiente velocidad socava su lecho y con el aumento
en profundidan la pendiente disminuye y mas tarde en su movimiento si se vuelve turbia la
corriente depositara el sedimento en el lecho Es siemrJre necesario comprobar que en
el proceso de socavacion 0 la fuerza del agua gradual mente disminuye 0 la resistencia del
suelo al flujo aumenta hasta que se logre en algun grado el equilibrio)
P Dubuat fundador de la escuela hidraulica francesa con predecesores como Newton
Bernouilli etc publico en 1786 la segunda edicionde Principle dHydraulique en el cual
son notorios los resultados de los experimentos sobre ~as velocidades requeridas para
mover partfculas de raca de diferentes tamanos Discutio la formacion y migracion de
ondas de arena Ellibro se considera como el primer tratado de la hidraulica
En 1848 Baumgarten publico el libro Navegacion II uvial sobre el rio Garona (Navigation
Fluviale sur la Garonne) parece que en este libro se consigna la primera medida sobre la
carga de sedimentos Dupuit (1804-1866) fue el primero en dar un enfoque serio al
problema de trans porte de sedimentos en suspension agregaba que este se debe al
exceso de veocidad en la parte alta de la seccion Observo que la concentracion de
sedimentos cerca al fondo es mayor que en la superiicie
En 1879 Du Boys presento su teorfa sobre la fuerza de traccion la que ha side
ampliamente aceptada en estudios de movimiento de material del fondo establecio la
importancia de la fuerza crftica Tc
En 1849 Deacon presento una descripcion muy completa sobre la interaccion entre el
agua y el lecho aluvial movil Demostro que el peso del material transportado es
praporcional a la quinta potencia de la velocidad en la superiicie 0 un poco mayor
En 1898 H Engels (1854-1945) construyo el primer laboratorio de hidraulica fluvial
Kennedy en 1895 presento su libro Prevencion de colmatacion de canales de irrigacion
(este es el primer estudio cualitativo que relaciona el trans porte del sedimento con fa forma
del canal) propuso a relacion de velocidad profundidad que ni eroda ni deposita
sedimentos inicio la Teorfa del Regimen
5
Entre los mas recientes inves tigadores que han hecho aportes a la teOrla del transporte de
sedimentos estan Simons y Richardson (teoria de la iniciaci6n del movimiento 1956 - 1963)
Colby y Christensen (analisis del movimiento de particulas de arena 1956) Einstein
(metodos estadisticos para evaluar la carga de sedimentos) Wentworth (clasificaci6n de
particulas de sedimento de acuerdo al tamano)
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3 ANALSIS DE PROBLEMAS FLUVIALES
Para estudiar los problemas fluviales se debe imponer la 16gica antes que la matematica y la
modelaci6n (B Winkley 1987) Se debe recurrir a experienCias pasadas para adquirir
criterios de analisis No hay problema que se pueda corregir econ6micamente sin antes
conocer la causa
A menos que en el pasado reciente el sistema fluvial haya estado sujeto a un evento
desbalanceador (terremotos incendios forestales deslizamientos masivos etc) es de
esperarse que exista algun tipo de equilibrio entre el canal natural y la cuenca de drenaje
En un momento dado la naturaleza puede estar tratando de ganar el equilibrio que fue
alterado por una variedad de factores (clima usos del suelo geologia actividades
humanas etc) Recuperar el equilibrio natural requiere de un perlodo de tiempo
determinado
EI tiempo de ingenierfa es diferente al tiempo de ajuste del rio Con el proyecto se puede
interrumpir el proceso de ajuste natural y desencadenar otros problemas
La naturaleza puede ser mejorada si el ingeniero reconoce las fuerzas activas y
restricciones en la cuenca y el cauce
Las caracterfsticas geomethicas y fisiograficas de la cuenca de drenaje son unicas en cuanto
cad a una es el resultado de su historia geol6gica al igual que de su clima local y del manejo
que por arios se Ie ha dado Por eso cad a problema fluvial de estabilidad es un caso
especffico de ese rio y de ese sitio particular y no hay metodos exactos disponibles para
analizar y tratar los rios en forma general
7
Cualquier solucion debe considerar la historia del rio no se puede forzar al rio a hacer algo
que el no pueda hacer Las necesidades del rio son primordiales las necesidades del
110mbre y el balance del ecosistema son secundarios ( EI hombre es el of ensor el rio es la
vfctima 8 Winkley 1988)
Los parametros mas influyer1les en la alteracionmiddot de las caracterrsticas del cauce son tamano
y disponibilidad del sedimen) forma del hidrograma de caudal pendiente cohesividad del
material de las bancas contr-oles geologic os
Si un proyecto 0 estructura altera el caudal y la carga del sedimentos (por ejemplo un
embalse) siempre ocurrira UIla reaccion EI perfodo de tiempo de reajuste y la magnitud de
la respuesta son el resultado de la interaccion de las fuerzas externas (clima) y las fuerzas
internas (pendiente tamano y disponibilidad del sedimento localizacion y resistencia a la
erosion de las formaciones geologicas)
Es responsabilidad del ingeniero recomendar controles adecuados (movimiento lateral y
longitudinal) para compensar anticipadamente Ins cambios inic iados por ese proyecto
Un analisis efectivo de cualcrJier problema flUvial deberia incluir los siguintes pasos
1 Identificacion del problema
2 Analisis geomorfologico de la cuenca de drenaje para identificar la causa y el origen del
problema
3 Desarrollo de un programa de recoleccion y analisis de los datos
4 Analisis geomorfico del cauce para determinar medios alternos de detencion 0
minimizacion del problema
5 Consideracion de las posibles reacciones del sistema para el proyecto propuesto
(cl1equear alternativas para prevenir respuestas adversas)
6 Diseno de estructuras de proteccion y de implementacion del proyecto
8
7 Consideraci5n de los posibles problemas que se puedan encontrar durante el diseno y
construcci6n
8 Control de las respuestas del sistema (monitoreo mantenimiento)
31 IDENTIF1CACION DEL PROBLEMA
Los cambios en los volumenes de ~ua y sedim~s que resultan de los usos del suelo y
del subsueo de derivaci6n adici6n 6 almacenamiento de agua tienen su impacto en el rio
Los middot sistemas fiuviales son estables 0 estan en regimen si el patr6n general de
alineamiento del canal permanece invariable con el tiempo aunque sea meandrico 6
trenzado Si no hay cambio en el patr6n de alineamiento ni agradaci6n ni degradaci6n el
canal es naturalmente estable
Los problemas de estabilidad local pueden originarse por mal drenaje de las bancas
desbordamientos uso local de la tierra agdaci6n 0 d2gruGuCcn iocal del canal la
estratigraffa de una banca en particular Pueden iniciarse problemas de erosi6n
depositaci6n 6 metamorfosis del rio
Un problema de ~tabilidad en un canal tambien puede ser causado s610 por partfculas
mayo res 0 iguales que las gravas mientras que un problema de drenal e puede ser causado
s610 por las partfculas de arcilla y limq Cuando se haya determinado la naturaleza del
dana 0 problema y las caracterfsticas (generalmente el tamano de las partfculas) del
sedime~to critico se pueden determinar las fuentes de ese sedimento e iniciar el control del
problema desde la fuente para reducir 0 minimizar su efecto
La necesidad de protecci6n local 0 estabilizaci6n puede ser el resultado de condiciones
locales provenientes de cambios en otro lugar del sistema (
9
- ---
32 ANAUSIS GEOMORFOLOGICO DE LA CUENCA DE DRENAJE
Se busca identificar la causa y el origen del problema Para ello se deben determinar los
p~os geomo1QQgjpoundQs mas importantes La forma de la cuenca y el 110delo de la red
de drenaje estan estrechamente relacionados con la forma del hidrograma de caudales
medios
EI fJerfil a~o permite conocer la pendiente del cauce y determinar cam bios bruscos ~ - - -- - shy
que permitan identificar ~s de ag adacion 0 degradacion
Un mapa de pendientes superpuesto a un msectpa g~ologico _permite determinar zonas de
erosion potenciales 0 existentes EI m~Ra de usos del suelo en la cuenca permite identificar
el tipo de suelo en las z~as mas propensas a erosion para correlacionar con la calidad y
cantidad de los sedimentos en eicauce
33 RECOPILACION Y ANAUSIS DE LA INFORMACION
EI tamano_del QI~to y los beneficio _esperados daran la extension de la recoleccion de
datos y su anal isis sin embargo ningun proyecto debe empezar sin una inspeccion inicial
del sitio seguido de un analisis geomorfico cualitativo extenso en la medida que el proyecto
10 permita
Se deben recolectar solo los ~os significativos que ayuden a solucionar el problema
Para ello se deben conocer el sistema fluvial involucrado y entender el p~Q9lefTla que
necesita solucion
Con el uso de fotograffas aEneas de diferentes perfodos se puede observar la tendencia a
cambios en el patron de alineamie~to se pueden detectar controles de tipo geologico en el
cauce ubicar zo~ de almacenamiento en la Ilanura de inundacion tales como cienagas- - shy
p_antanos madreviejas Se pueden identificar zonas dsect alto potencial erosivo
Una zonificacion de las diferentes unidades geologicas permite corroborar cambios en las
caracteristicas geometrtcas de la seccion
10
La llisioflde literatura Qertinente al problema que se ha identificado puede indicar las
variables involucradas en el p~ceso ffsico y asi evitar la busqueda de informacion
innecesaria
Los datos basicos de campo deben incluir informacion de tiPo geologico g~Sdesipoundo
hidrol6gico y de sedimentos Un analisis geomorfico de todo el sistema Ie da la importancia
adecuada a los parametros en cada categoria asi los datos 9 0 icos eS~8~s son la
r~sistencia er sva el metoda de falla y la distribucion de la cuenca de cad a unidad-
geologica La correia cion entre las caracteristicas de la corriente y la geologia dara una
estimacion del grado de modificacion que ocurrira en el canal y o los trabajos de
estabilizacion que se requeriran
Para hacer un analisis hidraulico de erosion y sedimentacion existen tres enfoques
- Procedimiento cualitativo Comprende revision de literatura reconocimiento de campo
recoleccion de datos basicos y finalmente refinamiento y analisis de los datos e
interpretacion de las obseNaciones recogidas en el campo para 1112gc determinar la
informacion adicional necesaria Posteriormente una interpretacion cualitativa
generalizada usando formulas basicas que permitan cuantificar resultados a
problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo Se aplican conceptos geom6rficos acoplados con relaciones
basicas de ingenieria que aporten resultados cuantitativos a problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo con modelacion matematica y ffsica involucrando conceptos
geom6rficos
Ya que ningun proceso aluvial puede ser entendido completamente (debido al gran numero
de variables involucradas cuya cuantificacion no siempre es facil) cualquier expresion
matematica que represente el proceso involucra algun nivel de incertidumbre Los modelos
fisicos se utilizan para resolver aspectos particulares del problema
Dependiendo de la magnitud del proyecto y los beneficios esperados se determina la
extensi6n de la fase de recolecci6n de datos y su anal isis
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La re on d liter tura Dertinente al probLema que se ha identificado puede indicar las
variables involucradas en el p~oceso fisico y asi evitar la busqueda de informacion
innecesaria
Los datos basicos de campo deben incluir informacion de lipo geologico geodesico
hidrologico y de sedimentos Un analisis geom6rfico de todo eI sistema Ie da la importancia
adecuada a los para metros en cada categorfa asi los datos genlQQLc_os esenci s son la
resis1sectlcia e siva el metodo de falla y fa distribucion de la cuenca de cad a unidad-geologica La correlacion entre las caracterfsticas de la corriente y la geologfa dara una
estimacion del grado de modificaci6n que ocurrira en el canal y0 los trabajos de
estabilizacion que se requeriran
Para hacer un analisis hidraulico de erosion y sedimentacion existen tres enfoques
- Procedimiento cualitativo Comprende revision de literatura reconocimiento de campo
recoleccion de datos basicos y final mente refinamiento y analisis de los datos e
interpretacion de las observaciones recogidas en el campo para 1~2gc determinar la
informaci6n adicional necesaria Posteriormente una interpretacion cualitativa
generalizada usando formulas basicas que permitan cUClntificar resultados a
problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo Se aplican conceptos geomorficos acoplados con relaciones
basicas de ingenierfa que aporten resultados cuantitativos a problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo con modelacion matematica y fsica involucrando conceptos
geomorficos
Ya que ningun proceso aluvial puede ser entendido completamente (debido al gran numero
de variables involucradas cuya cuantificaci6n no siempre es facil) cualquier expresi6n
matematica que represente el proceso involucra algun nivel de incertidumbre Los modelos
ffsicos se utilizan para resolver aspectos particulares del problema
Oependiendo de la magnitud del proyecto y los beneficios esperados se determina la
extensi6n de la fase de recolecci6n de datos y su analisis
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34 ANALISIS GEOMORFICO DEL CAUCE
Vanoni 1961 (citado por Winkley 19S8) seiiala que los problemas fluviales causados por transporte no uniforme de sedimentos se agrupan en una de las siguientes categor(as
- CUqndo la tasa de transporte de sedimentos (caudal solido) es mayor que la tasa de
equilibrio (el rio transporta la cantidad de sedimentos que recibe) se puede
presentar agradaci6n aguas arriba sedimentaci6n en embalses y rios formaci6n de
abanicos (liegada de tributarios) y barras cambio en el patron de alineamiento
Cuando la tasa de transporte es menor que la tasa de equilibrio puede ocurrir
degradaci6n aguas abajo socavaci6n del lecho y 0 de las ban cas (agua clara tiene
alto poder erosivo) degradaci6n de tributarios
gt
Producclon i
dbullbullbulldlmenfO
Cablltccra del valle lIgada de HlbufaTlo ZONA I
III fshyZ III
o Z III LLanura de InundaclCln Transport bull
am plio dbullbullbulldlmnfo
ZONA 2
LLanura bullbull delta 1 allanlcos aluvlal bullbull
LOHGITUD DE DRENAGE
Figura 1 Zonificaci6n del sistema fluvial (Schumm1 977)
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Schumm (1977) divide el sistema fluvial en tres zonas (figura 1) la zona de produccion 0
zona 1 es la parte alta de la cuenca de donde se derivan el agua y los sedimentos en esta
zona tanto el cauce como las laderas tienen pendientes fuertes La zona 2 0 zona
intermedia es la zona de transferencia 0 de transporte donde las corrientes mueven el
agua y los sedimentos de la zona 1 a la zona 3 La zona 3 es la zona de depositacion 0
pozo de acumulacion de sedimentos alii las pendientes del cauce y del valle son
suavesUna cuenca puede tener una serie de estas zonas La rgsectQJJJsta del rio a la
presencia de una estructura hidraulica sera diferente segun la zona donde se encuentre
Los ecosistemas fluviales son estq~s si el patron de alineamiento y la geometria de la
seccion permanecen invariables con el tiempo aunque sea meandrico 0 trenzado Si no
hay agradacion 0 degradacion 0 cambio en el patron general del cauce se dice que el
canal esta en regimen 0 natural mente estable
Todos los problemas de estabilidad de rios aluviales son primordialmente el resultado de la
erosion movimiento y depositacion del sedimento Schumm clasifico los patrones de- -~-
alineamiento de cauces natIjrClIps segun el grado de estabilidad relativa a medida que
varian las tasas de agua y de sedimento (Ver figura 2)
EI patron y la forma del cauce dependen de la proporcion de la carga de fondo (arena y
gravas) en la carga total (limo arcilla arena y gravas) Si la proporcion de la carga de
fondo es pequena el canal es angosto y profundo (3a) puede ser recto 0 altamente
sinuoso Si la proporcion es intermedia (3b) la relacion ancho profundidad es menor y la
sinuosidad varia entre 2 y 13 Un cauce con arenas y grava puede ser relativamente recto
pero con thalweg sinuoso (2) A med ida que la proporcion de carga de fondo aumenta la
relaci6n ancho profundidad aumenta y la sinuosidad baja (4) hasta lIegar a formar un
cauce trenzado (5) donde la relacion entre la carga de fonda y la carga total es alta
La distincion entre los patrones no siempre es clara Por ejemplo a nivel de banca Ilena las
barras de un canal trenzado pueden estar sumergidas y el canal puede parecer recto Sin
embargo a l1iveles medios 0 bajos las barras emergen dando lugar a canales multiples de
flujo que 10 caracterizan como trenzado
13
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ABUNDANCIA DE flNCiS POCA CANTIDAD DE FINDS
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Figura 2 Estabilidad relativa de los cauces naturales (Schumm 1977)
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sedimentos ( Una corriente con suficiente velocidad socava su lecho y con el aumento
en profundidan la pendiente disminuye y mas tarde en su movimiento si se vuelve turbia la
corriente depositara el sedimento en el lecho Es siemrJre necesario comprobar que en
el proceso de socavacion 0 la fuerza del agua gradual mente disminuye 0 la resistencia del
suelo al flujo aumenta hasta que se logre en algun grado el equilibrio)
P Dubuat fundador de la escuela hidraulica francesa con predecesores como Newton
Bernouilli etc publico en 1786 la segunda edicionde Principle dHydraulique en el cual
son notorios los resultados de los experimentos sobre ~as velocidades requeridas para
mover partfculas de raca de diferentes tamanos Discutio la formacion y migracion de
ondas de arena Ellibro se considera como el primer tratado de la hidraulica
En 1848 Baumgarten publico el libro Navegacion II uvial sobre el rio Garona (Navigation
Fluviale sur la Garonne) parece que en este libro se consigna la primera medida sobre la
carga de sedimentos Dupuit (1804-1866) fue el primero en dar un enfoque serio al
problema de trans porte de sedimentos en suspension agregaba que este se debe al
exceso de veocidad en la parte alta de la seccion Observo que la concentracion de
sedimentos cerca al fondo es mayor que en la superiicie
En 1879 Du Boys presento su teorfa sobre la fuerza de traccion la que ha side
ampliamente aceptada en estudios de movimiento de material del fondo establecio la
importancia de la fuerza crftica Tc
En 1849 Deacon presento una descripcion muy completa sobre la interaccion entre el
agua y el lecho aluvial movil Demostro que el peso del material transportado es
praporcional a la quinta potencia de la velocidad en la superiicie 0 un poco mayor
En 1898 H Engels (1854-1945) construyo el primer laboratorio de hidraulica fluvial
Kennedy en 1895 presento su libro Prevencion de colmatacion de canales de irrigacion
(este es el primer estudio cualitativo que relaciona el trans porte del sedimento con fa forma
del canal) propuso a relacion de velocidad profundidad que ni eroda ni deposita
sedimentos inicio la Teorfa del Regimen
5
Entre los mas recientes inves tigadores que han hecho aportes a la teOrla del transporte de
sedimentos estan Simons y Richardson (teoria de la iniciaci6n del movimiento 1956 - 1963)
Colby y Christensen (analisis del movimiento de particulas de arena 1956) Einstein
(metodos estadisticos para evaluar la carga de sedimentos) Wentworth (clasificaci6n de
particulas de sedimento de acuerdo al tamano)
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3 ANALSIS DE PROBLEMAS FLUVIALES
Para estudiar los problemas fluviales se debe imponer la 16gica antes que la matematica y la
modelaci6n (B Winkley 1987) Se debe recurrir a experienCias pasadas para adquirir
criterios de analisis No hay problema que se pueda corregir econ6micamente sin antes
conocer la causa
A menos que en el pasado reciente el sistema fluvial haya estado sujeto a un evento
desbalanceador (terremotos incendios forestales deslizamientos masivos etc) es de
esperarse que exista algun tipo de equilibrio entre el canal natural y la cuenca de drenaje
En un momento dado la naturaleza puede estar tratando de ganar el equilibrio que fue
alterado por una variedad de factores (clima usos del suelo geologia actividades
humanas etc) Recuperar el equilibrio natural requiere de un perlodo de tiempo
determinado
EI tiempo de ingenierfa es diferente al tiempo de ajuste del rio Con el proyecto se puede
interrumpir el proceso de ajuste natural y desencadenar otros problemas
La naturaleza puede ser mejorada si el ingeniero reconoce las fuerzas activas y
restricciones en la cuenca y el cauce
Las caracterfsticas geomethicas y fisiograficas de la cuenca de drenaje son unicas en cuanto
cad a una es el resultado de su historia geol6gica al igual que de su clima local y del manejo
que por arios se Ie ha dado Por eso cad a problema fluvial de estabilidad es un caso
especffico de ese rio y de ese sitio particular y no hay metodos exactos disponibles para
analizar y tratar los rios en forma general
7
Cualquier solucion debe considerar la historia del rio no se puede forzar al rio a hacer algo
que el no pueda hacer Las necesidades del rio son primordiales las necesidades del
110mbre y el balance del ecosistema son secundarios ( EI hombre es el of ensor el rio es la
vfctima 8 Winkley 1988)
Los parametros mas influyer1les en la alteracionmiddot de las caracterrsticas del cauce son tamano
y disponibilidad del sedimen) forma del hidrograma de caudal pendiente cohesividad del
material de las bancas contr-oles geologic os
Si un proyecto 0 estructura altera el caudal y la carga del sedimentos (por ejemplo un
embalse) siempre ocurrira UIla reaccion EI perfodo de tiempo de reajuste y la magnitud de
la respuesta son el resultado de la interaccion de las fuerzas externas (clima) y las fuerzas
internas (pendiente tamano y disponibilidad del sedimento localizacion y resistencia a la
erosion de las formaciones geologicas)
Es responsabilidad del ingeniero recomendar controles adecuados (movimiento lateral y
longitudinal) para compensar anticipadamente Ins cambios inic iados por ese proyecto
Un analisis efectivo de cualcrJier problema flUvial deberia incluir los siguintes pasos
1 Identificacion del problema
2 Analisis geomorfologico de la cuenca de drenaje para identificar la causa y el origen del
problema
3 Desarrollo de un programa de recoleccion y analisis de los datos
4 Analisis geomorfico del cauce para determinar medios alternos de detencion 0
minimizacion del problema
5 Consideracion de las posibles reacciones del sistema para el proyecto propuesto
(cl1equear alternativas para prevenir respuestas adversas)
6 Diseno de estructuras de proteccion y de implementacion del proyecto
8
7 Consideraci5n de los posibles problemas que se puedan encontrar durante el diseno y
construcci6n
8 Control de las respuestas del sistema (monitoreo mantenimiento)
31 IDENTIF1CACION DEL PROBLEMA
Los cambios en los volumenes de ~ua y sedim~s que resultan de los usos del suelo y
del subsueo de derivaci6n adici6n 6 almacenamiento de agua tienen su impacto en el rio
Los middot sistemas fiuviales son estables 0 estan en regimen si el patr6n general de
alineamiento del canal permanece invariable con el tiempo aunque sea meandrico 6
trenzado Si no hay cambio en el patr6n de alineamiento ni agradaci6n ni degradaci6n el
canal es naturalmente estable
Los problemas de estabilidad local pueden originarse por mal drenaje de las bancas
desbordamientos uso local de la tierra agdaci6n 0 d2gruGuCcn iocal del canal la
estratigraffa de una banca en particular Pueden iniciarse problemas de erosi6n
depositaci6n 6 metamorfosis del rio
Un problema de ~tabilidad en un canal tambien puede ser causado s610 por partfculas
mayo res 0 iguales que las gravas mientras que un problema de drenal e puede ser causado
s610 por las partfculas de arcilla y limq Cuando se haya determinado la naturaleza del
dana 0 problema y las caracterfsticas (generalmente el tamano de las partfculas) del
sedime~to critico se pueden determinar las fuentes de ese sedimento e iniciar el control del
problema desde la fuente para reducir 0 minimizar su efecto
La necesidad de protecci6n local 0 estabilizaci6n puede ser el resultado de condiciones
locales provenientes de cambios en otro lugar del sistema (
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32 ANAUSIS GEOMORFOLOGICO DE LA CUENCA DE DRENAJE
Se busca identificar la causa y el origen del problema Para ello se deben determinar los
p~os geomo1QQgjpoundQs mas importantes La forma de la cuenca y el 110delo de la red
de drenaje estan estrechamente relacionados con la forma del hidrograma de caudales
medios
EI fJerfil a~o permite conocer la pendiente del cauce y determinar cam bios bruscos ~ - - -- - shy
que permitan identificar ~s de ag adacion 0 degradacion
Un mapa de pendientes superpuesto a un msectpa g~ologico _permite determinar zonas de
erosion potenciales 0 existentes EI m~Ra de usos del suelo en la cuenca permite identificar
el tipo de suelo en las z~as mas propensas a erosion para correlacionar con la calidad y
cantidad de los sedimentos en eicauce
33 RECOPILACION Y ANAUSIS DE LA INFORMACION
EI tamano_del QI~to y los beneficio _esperados daran la extension de la recoleccion de
datos y su anal isis sin embargo ningun proyecto debe empezar sin una inspeccion inicial
del sitio seguido de un analisis geomorfico cualitativo extenso en la medida que el proyecto
10 permita
Se deben recolectar solo los ~os significativos que ayuden a solucionar el problema
Para ello se deben conocer el sistema fluvial involucrado y entender el p~Q9lefTla que
necesita solucion
Con el uso de fotograffas aEneas de diferentes perfodos se puede observar la tendencia a
cambios en el patron de alineamie~to se pueden detectar controles de tipo geologico en el
cauce ubicar zo~ de almacenamiento en la Ilanura de inundacion tales como cienagas- - shy
p_antanos madreviejas Se pueden identificar zonas dsect alto potencial erosivo
Una zonificacion de las diferentes unidades geologicas permite corroborar cambios en las
caracteristicas geometrtcas de la seccion
10
La llisioflde literatura Qertinente al problema que se ha identificado puede indicar las
variables involucradas en el p~ceso ffsico y asi evitar la busqueda de informacion
innecesaria
Los datos basicos de campo deben incluir informacion de tiPo geologico g~Sdesipoundo
hidrol6gico y de sedimentos Un analisis geomorfico de todo el sistema Ie da la importancia
adecuada a los parametros en cada categoria asi los datos 9 0 icos eS~8~s son la
r~sistencia er sva el metoda de falla y la distribucion de la cuenca de cad a unidad-
geologica La correia cion entre las caracteristicas de la corriente y la geologia dara una
estimacion del grado de modificacion que ocurrira en el canal y o los trabajos de
estabilizacion que se requeriran
Para hacer un analisis hidraulico de erosion y sedimentacion existen tres enfoques
- Procedimiento cualitativo Comprende revision de literatura reconocimiento de campo
recoleccion de datos basicos y finalmente refinamiento y analisis de los datos e
interpretacion de las obseNaciones recogidas en el campo para 1112gc determinar la
informacion adicional necesaria Posteriormente una interpretacion cualitativa
generalizada usando formulas basicas que permitan cuantificar resultados a
problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo Se aplican conceptos geom6rficos acoplados con relaciones
basicas de ingenieria que aporten resultados cuantitativos a problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo con modelacion matematica y ffsica involucrando conceptos
geom6rficos
Ya que ningun proceso aluvial puede ser entendido completamente (debido al gran numero
de variables involucradas cuya cuantificacion no siempre es facil) cualquier expresion
matematica que represente el proceso involucra algun nivel de incertidumbre Los modelos
fisicos se utilizan para resolver aspectos particulares del problema
Dependiendo de la magnitud del proyecto y los beneficios esperados se determina la
extensi6n de la fase de recolecci6n de datos y su anal isis
11
La re on d liter tura Dertinente al probLema que se ha identificado puede indicar las
variables involucradas en el p~oceso fisico y asi evitar la busqueda de informacion
innecesaria
Los datos basicos de campo deben incluir informacion de lipo geologico geodesico
hidrologico y de sedimentos Un analisis geom6rfico de todo eI sistema Ie da la importancia
adecuada a los para metros en cada categorfa asi los datos genlQQLc_os esenci s son la
resis1sectlcia e siva el metodo de falla y fa distribucion de la cuenca de cad a unidad-geologica La correlacion entre las caracterfsticas de la corriente y la geologfa dara una
estimacion del grado de modificaci6n que ocurrira en el canal y0 los trabajos de
estabilizacion que se requeriran
Para hacer un analisis hidraulico de erosion y sedimentacion existen tres enfoques
- Procedimiento cualitativo Comprende revision de literatura reconocimiento de campo
recoleccion de datos basicos y final mente refinamiento y analisis de los datos e
interpretacion de las observaciones recogidas en el campo para 1~2gc determinar la
informaci6n adicional necesaria Posteriormente una interpretacion cualitativa
generalizada usando formulas basicas que permitan cUClntificar resultados a
problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo Se aplican conceptos geomorficos acoplados con relaciones
basicas de ingenierfa que aporten resultados cuantitativos a problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo con modelacion matematica y fsica involucrando conceptos
geomorficos
Ya que ningun proceso aluvial puede ser entendido completamente (debido al gran numero
de variables involucradas cuya cuantificaci6n no siempre es facil) cualquier expresi6n
matematica que represente el proceso involucra algun nivel de incertidumbre Los modelos
ffsicos se utilizan para resolver aspectos particulares del problema
Oependiendo de la magnitud del proyecto y los beneficios esperados se determina la
extensi6n de la fase de recolecci6n de datos y su analisis
11
---
34 ANALISIS GEOMORFICO DEL CAUCE
Vanoni 1961 (citado por Winkley 19S8) seiiala que los problemas fluviales causados por transporte no uniforme de sedimentos se agrupan en una de las siguientes categor(as
- CUqndo la tasa de transporte de sedimentos (caudal solido) es mayor que la tasa de
equilibrio (el rio transporta la cantidad de sedimentos que recibe) se puede
presentar agradaci6n aguas arriba sedimentaci6n en embalses y rios formaci6n de
abanicos (liegada de tributarios) y barras cambio en el patron de alineamiento
Cuando la tasa de transporte es menor que la tasa de equilibrio puede ocurrir
degradaci6n aguas abajo socavaci6n del lecho y 0 de las ban cas (agua clara tiene
alto poder erosivo) degradaci6n de tributarios
gt
Producclon i
dbullbullbulldlmenfO
Cablltccra del valle lIgada de HlbufaTlo ZONA I
III fshyZ III
o Z III LLanura de InundaclCln Transport bull
am plio dbullbullbulldlmnfo
ZONA 2
LLanura bullbull delta 1 allanlcos aluvlal bullbull
LOHGITUD DE DRENAGE
Figura 1 Zonificaci6n del sistema fluvial (Schumm1 977)
12
Schumm (1977) divide el sistema fluvial en tres zonas (figura 1) la zona de produccion 0
zona 1 es la parte alta de la cuenca de donde se derivan el agua y los sedimentos en esta
zona tanto el cauce como las laderas tienen pendientes fuertes La zona 2 0 zona
intermedia es la zona de transferencia 0 de transporte donde las corrientes mueven el
agua y los sedimentos de la zona 1 a la zona 3 La zona 3 es la zona de depositacion 0
pozo de acumulacion de sedimentos alii las pendientes del cauce y del valle son
suavesUna cuenca puede tener una serie de estas zonas La rgsectQJJJsta del rio a la
presencia de una estructura hidraulica sera diferente segun la zona donde se encuentre
Los ecosistemas fluviales son estq~s si el patron de alineamiento y la geometria de la
seccion permanecen invariables con el tiempo aunque sea meandrico 0 trenzado Si no
hay agradacion 0 degradacion 0 cambio en el patron general del cauce se dice que el
canal esta en regimen 0 natural mente estable
Todos los problemas de estabilidad de rios aluviales son primordialmente el resultado de la
erosion movimiento y depositacion del sedimento Schumm clasifico los patrones de- -~-
alineamiento de cauces natIjrClIps segun el grado de estabilidad relativa a medida que
varian las tasas de agua y de sedimento (Ver figura 2)
EI patron y la forma del cauce dependen de la proporcion de la carga de fondo (arena y
gravas) en la carga total (limo arcilla arena y gravas) Si la proporcion de la carga de
fondo es pequena el canal es angosto y profundo (3a) puede ser recto 0 altamente
sinuoso Si la proporcion es intermedia (3b) la relacion ancho profundidad es menor y la
sinuosidad varia entre 2 y 13 Un cauce con arenas y grava puede ser relativamente recto
pero con thalweg sinuoso (2) A med ida que la proporcion de carga de fondo aumenta la
relaci6n ancho profundidad aumenta y la sinuosidad baja (4) hasta lIegar a formar un
cauce trenzado (5) donde la relacion entre la carga de fonda y la carga total es alta
La distincion entre los patrones no siempre es clara Por ejemplo a nivel de banca Ilena las
barras de un canal trenzado pueden estar sumergidas y el canal puede parecer recto Sin
embargo a l1iveles medios 0 bajos las barras emergen dando lugar a canales multiples de
flujo que 10 caracterizan como trenzado
13
J
ltt Z ltt U
w 0
0 CL
f-
o
u cr
0 0 J
c
a ~
U)
o 0 o N C
~
CARGA EN CARGA CARGA DE
SUSPENSI O N 1)lt T i rONDO
ABUNDANCIA DE flNCiS POCA CANTIDAD DE FINDS
~
2 --_-~~_ _ ~ lt 0gt
5
A I to ~--- ESTAflILIDAD RELATIVA -----Baja
Figura 2 Estabilidad relativa de los cauces naturales (Schumm 1977)
14
o
o ltt o
CD
ltt fshyen w
o
o aJ
Entre los mas recientes inves tigadores que han hecho aportes a la teOrla del transporte de
sedimentos estan Simons y Richardson (teoria de la iniciaci6n del movimiento 1956 - 1963)
Colby y Christensen (analisis del movimiento de particulas de arena 1956) Einstein
(metodos estadisticos para evaluar la carga de sedimentos) Wentworth (clasificaci6n de
particulas de sedimento de acuerdo al tamano)
6
3 ANALSIS DE PROBLEMAS FLUVIALES
Para estudiar los problemas fluviales se debe imponer la 16gica antes que la matematica y la
modelaci6n (B Winkley 1987) Se debe recurrir a experienCias pasadas para adquirir
criterios de analisis No hay problema que se pueda corregir econ6micamente sin antes
conocer la causa
A menos que en el pasado reciente el sistema fluvial haya estado sujeto a un evento
desbalanceador (terremotos incendios forestales deslizamientos masivos etc) es de
esperarse que exista algun tipo de equilibrio entre el canal natural y la cuenca de drenaje
En un momento dado la naturaleza puede estar tratando de ganar el equilibrio que fue
alterado por una variedad de factores (clima usos del suelo geologia actividades
humanas etc) Recuperar el equilibrio natural requiere de un perlodo de tiempo
determinado
EI tiempo de ingenierfa es diferente al tiempo de ajuste del rio Con el proyecto se puede
interrumpir el proceso de ajuste natural y desencadenar otros problemas
La naturaleza puede ser mejorada si el ingeniero reconoce las fuerzas activas y
restricciones en la cuenca y el cauce
Las caracterfsticas geomethicas y fisiograficas de la cuenca de drenaje son unicas en cuanto
cad a una es el resultado de su historia geol6gica al igual que de su clima local y del manejo
que por arios se Ie ha dado Por eso cad a problema fluvial de estabilidad es un caso
especffico de ese rio y de ese sitio particular y no hay metodos exactos disponibles para
analizar y tratar los rios en forma general
7
Cualquier solucion debe considerar la historia del rio no se puede forzar al rio a hacer algo
que el no pueda hacer Las necesidades del rio son primordiales las necesidades del
110mbre y el balance del ecosistema son secundarios ( EI hombre es el of ensor el rio es la
vfctima 8 Winkley 1988)
Los parametros mas influyer1les en la alteracionmiddot de las caracterrsticas del cauce son tamano
y disponibilidad del sedimen) forma del hidrograma de caudal pendiente cohesividad del
material de las bancas contr-oles geologic os
Si un proyecto 0 estructura altera el caudal y la carga del sedimentos (por ejemplo un
embalse) siempre ocurrira UIla reaccion EI perfodo de tiempo de reajuste y la magnitud de
la respuesta son el resultado de la interaccion de las fuerzas externas (clima) y las fuerzas
internas (pendiente tamano y disponibilidad del sedimento localizacion y resistencia a la
erosion de las formaciones geologicas)
Es responsabilidad del ingeniero recomendar controles adecuados (movimiento lateral y
longitudinal) para compensar anticipadamente Ins cambios inic iados por ese proyecto
Un analisis efectivo de cualcrJier problema flUvial deberia incluir los siguintes pasos
1 Identificacion del problema
2 Analisis geomorfologico de la cuenca de drenaje para identificar la causa y el origen del
problema
3 Desarrollo de un programa de recoleccion y analisis de los datos
4 Analisis geomorfico del cauce para determinar medios alternos de detencion 0
minimizacion del problema
5 Consideracion de las posibles reacciones del sistema para el proyecto propuesto
(cl1equear alternativas para prevenir respuestas adversas)
6 Diseno de estructuras de proteccion y de implementacion del proyecto
8
7 Consideraci5n de los posibles problemas que se puedan encontrar durante el diseno y
construcci6n
8 Control de las respuestas del sistema (monitoreo mantenimiento)
31 IDENTIF1CACION DEL PROBLEMA
Los cambios en los volumenes de ~ua y sedim~s que resultan de los usos del suelo y
del subsueo de derivaci6n adici6n 6 almacenamiento de agua tienen su impacto en el rio
Los middot sistemas fiuviales son estables 0 estan en regimen si el patr6n general de
alineamiento del canal permanece invariable con el tiempo aunque sea meandrico 6
trenzado Si no hay cambio en el patr6n de alineamiento ni agradaci6n ni degradaci6n el
canal es naturalmente estable
Los problemas de estabilidad local pueden originarse por mal drenaje de las bancas
desbordamientos uso local de la tierra agdaci6n 0 d2gruGuCcn iocal del canal la
estratigraffa de una banca en particular Pueden iniciarse problemas de erosi6n
depositaci6n 6 metamorfosis del rio
Un problema de ~tabilidad en un canal tambien puede ser causado s610 por partfculas
mayo res 0 iguales que las gravas mientras que un problema de drenal e puede ser causado
s610 por las partfculas de arcilla y limq Cuando se haya determinado la naturaleza del
dana 0 problema y las caracterfsticas (generalmente el tamano de las partfculas) del
sedime~to critico se pueden determinar las fuentes de ese sedimento e iniciar el control del
problema desde la fuente para reducir 0 minimizar su efecto
La necesidad de protecci6n local 0 estabilizaci6n puede ser el resultado de condiciones
locales provenientes de cambios en otro lugar del sistema (
9
- ---
32 ANAUSIS GEOMORFOLOGICO DE LA CUENCA DE DRENAJE
Se busca identificar la causa y el origen del problema Para ello se deben determinar los
p~os geomo1QQgjpoundQs mas importantes La forma de la cuenca y el 110delo de la red
de drenaje estan estrechamente relacionados con la forma del hidrograma de caudales
medios
EI fJerfil a~o permite conocer la pendiente del cauce y determinar cam bios bruscos ~ - - -- - shy
que permitan identificar ~s de ag adacion 0 degradacion
Un mapa de pendientes superpuesto a un msectpa g~ologico _permite determinar zonas de
erosion potenciales 0 existentes EI m~Ra de usos del suelo en la cuenca permite identificar
el tipo de suelo en las z~as mas propensas a erosion para correlacionar con la calidad y
cantidad de los sedimentos en eicauce
33 RECOPILACION Y ANAUSIS DE LA INFORMACION
EI tamano_del QI~to y los beneficio _esperados daran la extension de la recoleccion de
datos y su anal isis sin embargo ningun proyecto debe empezar sin una inspeccion inicial
del sitio seguido de un analisis geomorfico cualitativo extenso en la medida que el proyecto
10 permita
Se deben recolectar solo los ~os significativos que ayuden a solucionar el problema
Para ello se deben conocer el sistema fluvial involucrado y entender el p~Q9lefTla que
necesita solucion
Con el uso de fotograffas aEneas de diferentes perfodos se puede observar la tendencia a
cambios en el patron de alineamie~to se pueden detectar controles de tipo geologico en el
cauce ubicar zo~ de almacenamiento en la Ilanura de inundacion tales como cienagas- - shy
p_antanos madreviejas Se pueden identificar zonas dsect alto potencial erosivo
Una zonificacion de las diferentes unidades geologicas permite corroborar cambios en las
caracteristicas geometrtcas de la seccion
10
La llisioflde literatura Qertinente al problema que se ha identificado puede indicar las
variables involucradas en el p~ceso ffsico y asi evitar la busqueda de informacion
innecesaria
Los datos basicos de campo deben incluir informacion de tiPo geologico g~Sdesipoundo
hidrol6gico y de sedimentos Un analisis geomorfico de todo el sistema Ie da la importancia
adecuada a los parametros en cada categoria asi los datos 9 0 icos eS~8~s son la
r~sistencia er sva el metoda de falla y la distribucion de la cuenca de cad a unidad-
geologica La correia cion entre las caracteristicas de la corriente y la geologia dara una
estimacion del grado de modificacion que ocurrira en el canal y o los trabajos de
estabilizacion que se requeriran
Para hacer un analisis hidraulico de erosion y sedimentacion existen tres enfoques
- Procedimiento cualitativo Comprende revision de literatura reconocimiento de campo
recoleccion de datos basicos y finalmente refinamiento y analisis de los datos e
interpretacion de las obseNaciones recogidas en el campo para 1112gc determinar la
informacion adicional necesaria Posteriormente una interpretacion cualitativa
generalizada usando formulas basicas que permitan cuantificar resultados a
problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo Se aplican conceptos geom6rficos acoplados con relaciones
basicas de ingenieria que aporten resultados cuantitativos a problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo con modelacion matematica y ffsica involucrando conceptos
geom6rficos
Ya que ningun proceso aluvial puede ser entendido completamente (debido al gran numero
de variables involucradas cuya cuantificacion no siempre es facil) cualquier expresion
matematica que represente el proceso involucra algun nivel de incertidumbre Los modelos
fisicos se utilizan para resolver aspectos particulares del problema
Dependiendo de la magnitud del proyecto y los beneficios esperados se determina la
extensi6n de la fase de recolecci6n de datos y su anal isis
11
La re on d liter tura Dertinente al probLema que se ha identificado puede indicar las
variables involucradas en el p~oceso fisico y asi evitar la busqueda de informacion
innecesaria
Los datos basicos de campo deben incluir informacion de lipo geologico geodesico
hidrologico y de sedimentos Un analisis geom6rfico de todo eI sistema Ie da la importancia
adecuada a los para metros en cada categorfa asi los datos genlQQLc_os esenci s son la
resis1sectlcia e siva el metodo de falla y fa distribucion de la cuenca de cad a unidad-geologica La correlacion entre las caracterfsticas de la corriente y la geologfa dara una
estimacion del grado de modificaci6n que ocurrira en el canal y0 los trabajos de
estabilizacion que se requeriran
Para hacer un analisis hidraulico de erosion y sedimentacion existen tres enfoques
- Procedimiento cualitativo Comprende revision de literatura reconocimiento de campo
recoleccion de datos basicos y final mente refinamiento y analisis de los datos e
interpretacion de las observaciones recogidas en el campo para 1~2gc determinar la
informaci6n adicional necesaria Posteriormente una interpretacion cualitativa
generalizada usando formulas basicas que permitan cUClntificar resultados a
problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo Se aplican conceptos geomorficos acoplados con relaciones
basicas de ingenierfa que aporten resultados cuantitativos a problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo con modelacion matematica y fsica involucrando conceptos
geomorficos
Ya que ningun proceso aluvial puede ser entendido completamente (debido al gran numero
de variables involucradas cuya cuantificaci6n no siempre es facil) cualquier expresi6n
matematica que represente el proceso involucra algun nivel de incertidumbre Los modelos
ffsicos se utilizan para resolver aspectos particulares del problema
Oependiendo de la magnitud del proyecto y los beneficios esperados se determina la
extensi6n de la fase de recolecci6n de datos y su analisis
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34 ANALISIS GEOMORFICO DEL CAUCE
Vanoni 1961 (citado por Winkley 19S8) seiiala que los problemas fluviales causados por transporte no uniforme de sedimentos se agrupan en una de las siguientes categor(as
- CUqndo la tasa de transporte de sedimentos (caudal solido) es mayor que la tasa de
equilibrio (el rio transporta la cantidad de sedimentos que recibe) se puede
presentar agradaci6n aguas arriba sedimentaci6n en embalses y rios formaci6n de
abanicos (liegada de tributarios) y barras cambio en el patron de alineamiento
Cuando la tasa de transporte es menor que la tasa de equilibrio puede ocurrir
degradaci6n aguas abajo socavaci6n del lecho y 0 de las ban cas (agua clara tiene
alto poder erosivo) degradaci6n de tributarios
gt
Producclon i
dbullbullbulldlmenfO
Cablltccra del valle lIgada de HlbufaTlo ZONA I
III fshyZ III
o Z III LLanura de InundaclCln Transport bull
am plio dbullbullbulldlmnfo
ZONA 2
LLanura bullbull delta 1 allanlcos aluvlal bullbull
LOHGITUD DE DRENAGE
Figura 1 Zonificaci6n del sistema fluvial (Schumm1 977)
12
Schumm (1977) divide el sistema fluvial en tres zonas (figura 1) la zona de produccion 0
zona 1 es la parte alta de la cuenca de donde se derivan el agua y los sedimentos en esta
zona tanto el cauce como las laderas tienen pendientes fuertes La zona 2 0 zona
intermedia es la zona de transferencia 0 de transporte donde las corrientes mueven el
agua y los sedimentos de la zona 1 a la zona 3 La zona 3 es la zona de depositacion 0
pozo de acumulacion de sedimentos alii las pendientes del cauce y del valle son
suavesUna cuenca puede tener una serie de estas zonas La rgsectQJJJsta del rio a la
presencia de una estructura hidraulica sera diferente segun la zona donde se encuentre
Los ecosistemas fluviales son estq~s si el patron de alineamiento y la geometria de la
seccion permanecen invariables con el tiempo aunque sea meandrico 0 trenzado Si no
hay agradacion 0 degradacion 0 cambio en el patron general del cauce se dice que el
canal esta en regimen 0 natural mente estable
Todos los problemas de estabilidad de rios aluviales son primordialmente el resultado de la
erosion movimiento y depositacion del sedimento Schumm clasifico los patrones de- -~-
alineamiento de cauces natIjrClIps segun el grado de estabilidad relativa a medida que
varian las tasas de agua y de sedimento (Ver figura 2)
EI patron y la forma del cauce dependen de la proporcion de la carga de fondo (arena y
gravas) en la carga total (limo arcilla arena y gravas) Si la proporcion de la carga de
fondo es pequena el canal es angosto y profundo (3a) puede ser recto 0 altamente
sinuoso Si la proporcion es intermedia (3b) la relacion ancho profundidad es menor y la
sinuosidad varia entre 2 y 13 Un cauce con arenas y grava puede ser relativamente recto
pero con thalweg sinuoso (2) A med ida que la proporcion de carga de fondo aumenta la
relaci6n ancho profundidad aumenta y la sinuosidad baja (4) hasta lIegar a formar un
cauce trenzado (5) donde la relacion entre la carga de fonda y la carga total es alta
La distincion entre los patrones no siempre es clara Por ejemplo a nivel de banca Ilena las
barras de un canal trenzado pueden estar sumergidas y el canal puede parecer recto Sin
embargo a l1iveles medios 0 bajos las barras emergen dando lugar a canales multiples de
flujo que 10 caracterizan como trenzado
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J
ltt Z ltt U
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0 CL
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CARGA EN CARGA CARGA DE
SUSPENSI O N 1)lt T i rONDO
ABUNDANCIA DE flNCiS POCA CANTIDAD DE FINDS
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A I to ~--- ESTAflILIDAD RELATIVA -----Baja
Figura 2 Estabilidad relativa de los cauces naturales (Schumm 1977)
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CD
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o
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3 ANALSIS DE PROBLEMAS FLUVIALES
Para estudiar los problemas fluviales se debe imponer la 16gica antes que la matematica y la
modelaci6n (B Winkley 1987) Se debe recurrir a experienCias pasadas para adquirir
criterios de analisis No hay problema que se pueda corregir econ6micamente sin antes
conocer la causa
A menos que en el pasado reciente el sistema fluvial haya estado sujeto a un evento
desbalanceador (terremotos incendios forestales deslizamientos masivos etc) es de
esperarse que exista algun tipo de equilibrio entre el canal natural y la cuenca de drenaje
En un momento dado la naturaleza puede estar tratando de ganar el equilibrio que fue
alterado por una variedad de factores (clima usos del suelo geologia actividades
humanas etc) Recuperar el equilibrio natural requiere de un perlodo de tiempo
determinado
EI tiempo de ingenierfa es diferente al tiempo de ajuste del rio Con el proyecto se puede
interrumpir el proceso de ajuste natural y desencadenar otros problemas
La naturaleza puede ser mejorada si el ingeniero reconoce las fuerzas activas y
restricciones en la cuenca y el cauce
Las caracterfsticas geomethicas y fisiograficas de la cuenca de drenaje son unicas en cuanto
cad a una es el resultado de su historia geol6gica al igual que de su clima local y del manejo
que por arios se Ie ha dado Por eso cad a problema fluvial de estabilidad es un caso
especffico de ese rio y de ese sitio particular y no hay metodos exactos disponibles para
analizar y tratar los rios en forma general
7
Cualquier solucion debe considerar la historia del rio no se puede forzar al rio a hacer algo
que el no pueda hacer Las necesidades del rio son primordiales las necesidades del
110mbre y el balance del ecosistema son secundarios ( EI hombre es el of ensor el rio es la
vfctima 8 Winkley 1988)
Los parametros mas influyer1les en la alteracionmiddot de las caracterrsticas del cauce son tamano
y disponibilidad del sedimen) forma del hidrograma de caudal pendiente cohesividad del
material de las bancas contr-oles geologic os
Si un proyecto 0 estructura altera el caudal y la carga del sedimentos (por ejemplo un
embalse) siempre ocurrira UIla reaccion EI perfodo de tiempo de reajuste y la magnitud de
la respuesta son el resultado de la interaccion de las fuerzas externas (clima) y las fuerzas
internas (pendiente tamano y disponibilidad del sedimento localizacion y resistencia a la
erosion de las formaciones geologicas)
Es responsabilidad del ingeniero recomendar controles adecuados (movimiento lateral y
longitudinal) para compensar anticipadamente Ins cambios inic iados por ese proyecto
Un analisis efectivo de cualcrJier problema flUvial deberia incluir los siguintes pasos
1 Identificacion del problema
2 Analisis geomorfologico de la cuenca de drenaje para identificar la causa y el origen del
problema
3 Desarrollo de un programa de recoleccion y analisis de los datos
4 Analisis geomorfico del cauce para determinar medios alternos de detencion 0
minimizacion del problema
5 Consideracion de las posibles reacciones del sistema para el proyecto propuesto
(cl1equear alternativas para prevenir respuestas adversas)
6 Diseno de estructuras de proteccion y de implementacion del proyecto
8
7 Consideraci5n de los posibles problemas que se puedan encontrar durante el diseno y
construcci6n
8 Control de las respuestas del sistema (monitoreo mantenimiento)
31 IDENTIF1CACION DEL PROBLEMA
Los cambios en los volumenes de ~ua y sedim~s que resultan de los usos del suelo y
del subsueo de derivaci6n adici6n 6 almacenamiento de agua tienen su impacto en el rio
Los middot sistemas fiuviales son estables 0 estan en regimen si el patr6n general de
alineamiento del canal permanece invariable con el tiempo aunque sea meandrico 6
trenzado Si no hay cambio en el patr6n de alineamiento ni agradaci6n ni degradaci6n el
canal es naturalmente estable
Los problemas de estabilidad local pueden originarse por mal drenaje de las bancas
desbordamientos uso local de la tierra agdaci6n 0 d2gruGuCcn iocal del canal la
estratigraffa de una banca en particular Pueden iniciarse problemas de erosi6n
depositaci6n 6 metamorfosis del rio
Un problema de ~tabilidad en un canal tambien puede ser causado s610 por partfculas
mayo res 0 iguales que las gravas mientras que un problema de drenal e puede ser causado
s610 por las partfculas de arcilla y limq Cuando se haya determinado la naturaleza del
dana 0 problema y las caracterfsticas (generalmente el tamano de las partfculas) del
sedime~to critico se pueden determinar las fuentes de ese sedimento e iniciar el control del
problema desde la fuente para reducir 0 minimizar su efecto
La necesidad de protecci6n local 0 estabilizaci6n puede ser el resultado de condiciones
locales provenientes de cambios en otro lugar del sistema (
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32 ANAUSIS GEOMORFOLOGICO DE LA CUENCA DE DRENAJE
Se busca identificar la causa y el origen del problema Para ello se deben determinar los
p~os geomo1QQgjpoundQs mas importantes La forma de la cuenca y el 110delo de la red
de drenaje estan estrechamente relacionados con la forma del hidrograma de caudales
medios
EI fJerfil a~o permite conocer la pendiente del cauce y determinar cam bios bruscos ~ - - -- - shy
que permitan identificar ~s de ag adacion 0 degradacion
Un mapa de pendientes superpuesto a un msectpa g~ologico _permite determinar zonas de
erosion potenciales 0 existentes EI m~Ra de usos del suelo en la cuenca permite identificar
el tipo de suelo en las z~as mas propensas a erosion para correlacionar con la calidad y
cantidad de los sedimentos en eicauce
33 RECOPILACION Y ANAUSIS DE LA INFORMACION
EI tamano_del QI~to y los beneficio _esperados daran la extension de la recoleccion de
datos y su anal isis sin embargo ningun proyecto debe empezar sin una inspeccion inicial
del sitio seguido de un analisis geomorfico cualitativo extenso en la medida que el proyecto
10 permita
Se deben recolectar solo los ~os significativos que ayuden a solucionar el problema
Para ello se deben conocer el sistema fluvial involucrado y entender el p~Q9lefTla que
necesita solucion
Con el uso de fotograffas aEneas de diferentes perfodos se puede observar la tendencia a
cambios en el patron de alineamie~to se pueden detectar controles de tipo geologico en el
cauce ubicar zo~ de almacenamiento en la Ilanura de inundacion tales como cienagas- - shy
p_antanos madreviejas Se pueden identificar zonas dsect alto potencial erosivo
Una zonificacion de las diferentes unidades geologicas permite corroborar cambios en las
caracteristicas geometrtcas de la seccion
10
La llisioflde literatura Qertinente al problema que se ha identificado puede indicar las
variables involucradas en el p~ceso ffsico y asi evitar la busqueda de informacion
innecesaria
Los datos basicos de campo deben incluir informacion de tiPo geologico g~Sdesipoundo
hidrol6gico y de sedimentos Un analisis geomorfico de todo el sistema Ie da la importancia
adecuada a los parametros en cada categoria asi los datos 9 0 icos eS~8~s son la
r~sistencia er sva el metoda de falla y la distribucion de la cuenca de cad a unidad-
geologica La correia cion entre las caracteristicas de la corriente y la geologia dara una
estimacion del grado de modificacion que ocurrira en el canal y o los trabajos de
estabilizacion que se requeriran
Para hacer un analisis hidraulico de erosion y sedimentacion existen tres enfoques
- Procedimiento cualitativo Comprende revision de literatura reconocimiento de campo
recoleccion de datos basicos y finalmente refinamiento y analisis de los datos e
interpretacion de las obseNaciones recogidas en el campo para 1112gc determinar la
informacion adicional necesaria Posteriormente una interpretacion cualitativa
generalizada usando formulas basicas que permitan cuantificar resultados a
problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo Se aplican conceptos geom6rficos acoplados con relaciones
basicas de ingenieria que aporten resultados cuantitativos a problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo con modelacion matematica y ffsica involucrando conceptos
geom6rficos
Ya que ningun proceso aluvial puede ser entendido completamente (debido al gran numero
de variables involucradas cuya cuantificacion no siempre es facil) cualquier expresion
matematica que represente el proceso involucra algun nivel de incertidumbre Los modelos
fisicos se utilizan para resolver aspectos particulares del problema
Dependiendo de la magnitud del proyecto y los beneficios esperados se determina la
extensi6n de la fase de recolecci6n de datos y su anal isis
11
La re on d liter tura Dertinente al probLema que se ha identificado puede indicar las
variables involucradas en el p~oceso fisico y asi evitar la busqueda de informacion
innecesaria
Los datos basicos de campo deben incluir informacion de lipo geologico geodesico
hidrologico y de sedimentos Un analisis geom6rfico de todo eI sistema Ie da la importancia
adecuada a los para metros en cada categorfa asi los datos genlQQLc_os esenci s son la
resis1sectlcia e siva el metodo de falla y fa distribucion de la cuenca de cad a unidad-geologica La correlacion entre las caracterfsticas de la corriente y la geologfa dara una
estimacion del grado de modificaci6n que ocurrira en el canal y0 los trabajos de
estabilizacion que se requeriran
Para hacer un analisis hidraulico de erosion y sedimentacion existen tres enfoques
- Procedimiento cualitativo Comprende revision de literatura reconocimiento de campo
recoleccion de datos basicos y final mente refinamiento y analisis de los datos e
interpretacion de las observaciones recogidas en el campo para 1~2gc determinar la
informaci6n adicional necesaria Posteriormente una interpretacion cualitativa
generalizada usando formulas basicas que permitan cUClntificar resultados a
problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo Se aplican conceptos geomorficos acoplados con relaciones
basicas de ingenierfa que aporten resultados cuantitativos a problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo con modelacion matematica y fsica involucrando conceptos
geomorficos
Ya que ningun proceso aluvial puede ser entendido completamente (debido al gran numero
de variables involucradas cuya cuantificaci6n no siempre es facil) cualquier expresi6n
matematica que represente el proceso involucra algun nivel de incertidumbre Los modelos
ffsicos se utilizan para resolver aspectos particulares del problema
Oependiendo de la magnitud del proyecto y los beneficios esperados se determina la
extensi6n de la fase de recolecci6n de datos y su analisis
11
---
34 ANALISIS GEOMORFICO DEL CAUCE
Vanoni 1961 (citado por Winkley 19S8) seiiala que los problemas fluviales causados por transporte no uniforme de sedimentos se agrupan en una de las siguientes categor(as
- CUqndo la tasa de transporte de sedimentos (caudal solido) es mayor que la tasa de
equilibrio (el rio transporta la cantidad de sedimentos que recibe) se puede
presentar agradaci6n aguas arriba sedimentaci6n en embalses y rios formaci6n de
abanicos (liegada de tributarios) y barras cambio en el patron de alineamiento
Cuando la tasa de transporte es menor que la tasa de equilibrio puede ocurrir
degradaci6n aguas abajo socavaci6n del lecho y 0 de las ban cas (agua clara tiene
alto poder erosivo) degradaci6n de tributarios
gt
Producclon i
dbullbullbulldlmenfO
Cablltccra del valle lIgada de HlbufaTlo ZONA I
III fshyZ III
o Z III LLanura de InundaclCln Transport bull
am plio dbullbullbulldlmnfo
ZONA 2
LLanura bullbull delta 1 allanlcos aluvlal bullbull
LOHGITUD DE DRENAGE
Figura 1 Zonificaci6n del sistema fluvial (Schumm1 977)
12
Schumm (1977) divide el sistema fluvial en tres zonas (figura 1) la zona de produccion 0
zona 1 es la parte alta de la cuenca de donde se derivan el agua y los sedimentos en esta
zona tanto el cauce como las laderas tienen pendientes fuertes La zona 2 0 zona
intermedia es la zona de transferencia 0 de transporte donde las corrientes mueven el
agua y los sedimentos de la zona 1 a la zona 3 La zona 3 es la zona de depositacion 0
pozo de acumulacion de sedimentos alii las pendientes del cauce y del valle son
suavesUna cuenca puede tener una serie de estas zonas La rgsectQJJJsta del rio a la
presencia de una estructura hidraulica sera diferente segun la zona donde se encuentre
Los ecosistemas fluviales son estq~s si el patron de alineamiento y la geometria de la
seccion permanecen invariables con el tiempo aunque sea meandrico 0 trenzado Si no
hay agradacion 0 degradacion 0 cambio en el patron general del cauce se dice que el
canal esta en regimen 0 natural mente estable
Todos los problemas de estabilidad de rios aluviales son primordialmente el resultado de la
erosion movimiento y depositacion del sedimento Schumm clasifico los patrones de- -~-
alineamiento de cauces natIjrClIps segun el grado de estabilidad relativa a medida que
varian las tasas de agua y de sedimento (Ver figura 2)
EI patron y la forma del cauce dependen de la proporcion de la carga de fondo (arena y
gravas) en la carga total (limo arcilla arena y gravas) Si la proporcion de la carga de
fondo es pequena el canal es angosto y profundo (3a) puede ser recto 0 altamente
sinuoso Si la proporcion es intermedia (3b) la relacion ancho profundidad es menor y la
sinuosidad varia entre 2 y 13 Un cauce con arenas y grava puede ser relativamente recto
pero con thalweg sinuoso (2) A med ida que la proporcion de carga de fondo aumenta la
relaci6n ancho profundidad aumenta y la sinuosidad baja (4) hasta lIegar a formar un
cauce trenzado (5) donde la relacion entre la carga de fonda y la carga total es alta
La distincion entre los patrones no siempre es clara Por ejemplo a nivel de banca Ilena las
barras de un canal trenzado pueden estar sumergidas y el canal puede parecer recto Sin
embargo a l1iveles medios 0 bajos las barras emergen dando lugar a canales multiples de
flujo que 10 caracterizan como trenzado
13
J
ltt Z ltt U
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0 CL
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u cr
0 0 J
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U)
o 0 o N C
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CARGA EN CARGA CARGA DE
SUSPENSI O N 1)lt T i rONDO
ABUNDANCIA DE flNCiS POCA CANTIDAD DE FINDS
~
2 --_-~~_ _ ~ lt 0gt
5
A I to ~--- ESTAflILIDAD RELATIVA -----Baja
Figura 2 Estabilidad relativa de los cauces naturales (Schumm 1977)
14
o
o ltt o
CD
ltt fshyen w
o
o aJ
Cualquier solucion debe considerar la historia del rio no se puede forzar al rio a hacer algo
que el no pueda hacer Las necesidades del rio son primordiales las necesidades del
110mbre y el balance del ecosistema son secundarios ( EI hombre es el of ensor el rio es la
vfctima 8 Winkley 1988)
Los parametros mas influyer1les en la alteracionmiddot de las caracterrsticas del cauce son tamano
y disponibilidad del sedimen) forma del hidrograma de caudal pendiente cohesividad del
material de las bancas contr-oles geologic os
Si un proyecto 0 estructura altera el caudal y la carga del sedimentos (por ejemplo un
embalse) siempre ocurrira UIla reaccion EI perfodo de tiempo de reajuste y la magnitud de
la respuesta son el resultado de la interaccion de las fuerzas externas (clima) y las fuerzas
internas (pendiente tamano y disponibilidad del sedimento localizacion y resistencia a la
erosion de las formaciones geologicas)
Es responsabilidad del ingeniero recomendar controles adecuados (movimiento lateral y
longitudinal) para compensar anticipadamente Ins cambios inic iados por ese proyecto
Un analisis efectivo de cualcrJier problema flUvial deberia incluir los siguintes pasos
1 Identificacion del problema
2 Analisis geomorfologico de la cuenca de drenaje para identificar la causa y el origen del
problema
3 Desarrollo de un programa de recoleccion y analisis de los datos
4 Analisis geomorfico del cauce para determinar medios alternos de detencion 0
minimizacion del problema
5 Consideracion de las posibles reacciones del sistema para el proyecto propuesto
(cl1equear alternativas para prevenir respuestas adversas)
6 Diseno de estructuras de proteccion y de implementacion del proyecto
8
7 Consideraci5n de los posibles problemas que se puedan encontrar durante el diseno y
construcci6n
8 Control de las respuestas del sistema (monitoreo mantenimiento)
31 IDENTIF1CACION DEL PROBLEMA
Los cambios en los volumenes de ~ua y sedim~s que resultan de los usos del suelo y
del subsueo de derivaci6n adici6n 6 almacenamiento de agua tienen su impacto en el rio
Los middot sistemas fiuviales son estables 0 estan en regimen si el patr6n general de
alineamiento del canal permanece invariable con el tiempo aunque sea meandrico 6
trenzado Si no hay cambio en el patr6n de alineamiento ni agradaci6n ni degradaci6n el
canal es naturalmente estable
Los problemas de estabilidad local pueden originarse por mal drenaje de las bancas
desbordamientos uso local de la tierra agdaci6n 0 d2gruGuCcn iocal del canal la
estratigraffa de una banca en particular Pueden iniciarse problemas de erosi6n
depositaci6n 6 metamorfosis del rio
Un problema de ~tabilidad en un canal tambien puede ser causado s610 por partfculas
mayo res 0 iguales que las gravas mientras que un problema de drenal e puede ser causado
s610 por las partfculas de arcilla y limq Cuando se haya determinado la naturaleza del
dana 0 problema y las caracterfsticas (generalmente el tamano de las partfculas) del
sedime~to critico se pueden determinar las fuentes de ese sedimento e iniciar el control del
problema desde la fuente para reducir 0 minimizar su efecto
La necesidad de protecci6n local 0 estabilizaci6n puede ser el resultado de condiciones
locales provenientes de cambios en otro lugar del sistema (
9
- ---
32 ANAUSIS GEOMORFOLOGICO DE LA CUENCA DE DRENAJE
Se busca identificar la causa y el origen del problema Para ello se deben determinar los
p~os geomo1QQgjpoundQs mas importantes La forma de la cuenca y el 110delo de la red
de drenaje estan estrechamente relacionados con la forma del hidrograma de caudales
medios
EI fJerfil a~o permite conocer la pendiente del cauce y determinar cam bios bruscos ~ - - -- - shy
que permitan identificar ~s de ag adacion 0 degradacion
Un mapa de pendientes superpuesto a un msectpa g~ologico _permite determinar zonas de
erosion potenciales 0 existentes EI m~Ra de usos del suelo en la cuenca permite identificar
el tipo de suelo en las z~as mas propensas a erosion para correlacionar con la calidad y
cantidad de los sedimentos en eicauce
33 RECOPILACION Y ANAUSIS DE LA INFORMACION
EI tamano_del QI~to y los beneficio _esperados daran la extension de la recoleccion de
datos y su anal isis sin embargo ningun proyecto debe empezar sin una inspeccion inicial
del sitio seguido de un analisis geomorfico cualitativo extenso en la medida que el proyecto
10 permita
Se deben recolectar solo los ~os significativos que ayuden a solucionar el problema
Para ello se deben conocer el sistema fluvial involucrado y entender el p~Q9lefTla que
necesita solucion
Con el uso de fotograffas aEneas de diferentes perfodos se puede observar la tendencia a
cambios en el patron de alineamie~to se pueden detectar controles de tipo geologico en el
cauce ubicar zo~ de almacenamiento en la Ilanura de inundacion tales como cienagas- - shy
p_antanos madreviejas Se pueden identificar zonas dsect alto potencial erosivo
Una zonificacion de las diferentes unidades geologicas permite corroborar cambios en las
caracteristicas geometrtcas de la seccion
10
La llisioflde literatura Qertinente al problema que se ha identificado puede indicar las
variables involucradas en el p~ceso ffsico y asi evitar la busqueda de informacion
innecesaria
Los datos basicos de campo deben incluir informacion de tiPo geologico g~Sdesipoundo
hidrol6gico y de sedimentos Un analisis geomorfico de todo el sistema Ie da la importancia
adecuada a los parametros en cada categoria asi los datos 9 0 icos eS~8~s son la
r~sistencia er sva el metoda de falla y la distribucion de la cuenca de cad a unidad-
geologica La correia cion entre las caracteristicas de la corriente y la geologia dara una
estimacion del grado de modificacion que ocurrira en el canal y o los trabajos de
estabilizacion que se requeriran
Para hacer un analisis hidraulico de erosion y sedimentacion existen tres enfoques
- Procedimiento cualitativo Comprende revision de literatura reconocimiento de campo
recoleccion de datos basicos y finalmente refinamiento y analisis de los datos e
interpretacion de las obseNaciones recogidas en el campo para 1112gc determinar la
informacion adicional necesaria Posteriormente una interpretacion cualitativa
generalizada usando formulas basicas que permitan cuantificar resultados a
problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo Se aplican conceptos geom6rficos acoplados con relaciones
basicas de ingenieria que aporten resultados cuantitativos a problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo con modelacion matematica y ffsica involucrando conceptos
geom6rficos
Ya que ningun proceso aluvial puede ser entendido completamente (debido al gran numero
de variables involucradas cuya cuantificacion no siempre es facil) cualquier expresion
matematica que represente el proceso involucra algun nivel de incertidumbre Los modelos
fisicos se utilizan para resolver aspectos particulares del problema
Dependiendo de la magnitud del proyecto y los beneficios esperados se determina la
extensi6n de la fase de recolecci6n de datos y su anal isis
11
La re on d liter tura Dertinente al probLema que se ha identificado puede indicar las
variables involucradas en el p~oceso fisico y asi evitar la busqueda de informacion
innecesaria
Los datos basicos de campo deben incluir informacion de lipo geologico geodesico
hidrologico y de sedimentos Un analisis geom6rfico de todo eI sistema Ie da la importancia
adecuada a los para metros en cada categorfa asi los datos genlQQLc_os esenci s son la
resis1sectlcia e siva el metodo de falla y fa distribucion de la cuenca de cad a unidad-geologica La correlacion entre las caracterfsticas de la corriente y la geologfa dara una
estimacion del grado de modificaci6n que ocurrira en el canal y0 los trabajos de
estabilizacion que se requeriran
Para hacer un analisis hidraulico de erosion y sedimentacion existen tres enfoques
- Procedimiento cualitativo Comprende revision de literatura reconocimiento de campo
recoleccion de datos basicos y final mente refinamiento y analisis de los datos e
interpretacion de las observaciones recogidas en el campo para 1~2gc determinar la
informaci6n adicional necesaria Posteriormente una interpretacion cualitativa
generalizada usando formulas basicas que permitan cUClntificar resultados a
problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo Se aplican conceptos geomorficos acoplados con relaciones
basicas de ingenierfa que aporten resultados cuantitativos a problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo con modelacion matematica y fsica involucrando conceptos
geomorficos
Ya que ningun proceso aluvial puede ser entendido completamente (debido al gran numero
de variables involucradas cuya cuantificaci6n no siempre es facil) cualquier expresi6n
matematica que represente el proceso involucra algun nivel de incertidumbre Los modelos
ffsicos se utilizan para resolver aspectos particulares del problema
Oependiendo de la magnitud del proyecto y los beneficios esperados se determina la
extensi6n de la fase de recolecci6n de datos y su analisis
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34 ANALISIS GEOMORFICO DEL CAUCE
Vanoni 1961 (citado por Winkley 19S8) seiiala que los problemas fluviales causados por transporte no uniforme de sedimentos se agrupan en una de las siguientes categor(as
- CUqndo la tasa de transporte de sedimentos (caudal solido) es mayor que la tasa de
equilibrio (el rio transporta la cantidad de sedimentos que recibe) se puede
presentar agradaci6n aguas arriba sedimentaci6n en embalses y rios formaci6n de
abanicos (liegada de tributarios) y barras cambio en el patron de alineamiento
Cuando la tasa de transporte es menor que la tasa de equilibrio puede ocurrir
degradaci6n aguas abajo socavaci6n del lecho y 0 de las ban cas (agua clara tiene
alto poder erosivo) degradaci6n de tributarios
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Cablltccra del valle lIgada de HlbufaTlo ZONA I
III fshyZ III
o Z III LLanura de InundaclCln Transport bull
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ZONA 2
LLanura bullbull delta 1 allanlcos aluvlal bullbull
LOHGITUD DE DRENAGE
Figura 1 Zonificaci6n del sistema fluvial (Schumm1 977)
12
Schumm (1977) divide el sistema fluvial en tres zonas (figura 1) la zona de produccion 0
zona 1 es la parte alta de la cuenca de donde se derivan el agua y los sedimentos en esta
zona tanto el cauce como las laderas tienen pendientes fuertes La zona 2 0 zona
intermedia es la zona de transferencia 0 de transporte donde las corrientes mueven el
agua y los sedimentos de la zona 1 a la zona 3 La zona 3 es la zona de depositacion 0
pozo de acumulacion de sedimentos alii las pendientes del cauce y del valle son
suavesUna cuenca puede tener una serie de estas zonas La rgsectQJJJsta del rio a la
presencia de una estructura hidraulica sera diferente segun la zona donde se encuentre
Los ecosistemas fluviales son estq~s si el patron de alineamiento y la geometria de la
seccion permanecen invariables con el tiempo aunque sea meandrico 0 trenzado Si no
hay agradacion 0 degradacion 0 cambio en el patron general del cauce se dice que el
canal esta en regimen 0 natural mente estable
Todos los problemas de estabilidad de rios aluviales son primordialmente el resultado de la
erosion movimiento y depositacion del sedimento Schumm clasifico los patrones de- -~-
alineamiento de cauces natIjrClIps segun el grado de estabilidad relativa a medida que
varian las tasas de agua y de sedimento (Ver figura 2)
EI patron y la forma del cauce dependen de la proporcion de la carga de fondo (arena y
gravas) en la carga total (limo arcilla arena y gravas) Si la proporcion de la carga de
fondo es pequena el canal es angosto y profundo (3a) puede ser recto 0 altamente
sinuoso Si la proporcion es intermedia (3b) la relacion ancho profundidad es menor y la
sinuosidad varia entre 2 y 13 Un cauce con arenas y grava puede ser relativamente recto
pero con thalweg sinuoso (2) A med ida que la proporcion de carga de fondo aumenta la
relaci6n ancho profundidad aumenta y la sinuosidad baja (4) hasta lIegar a formar un
cauce trenzado (5) donde la relacion entre la carga de fonda y la carga total es alta
La distincion entre los patrones no siempre es clara Por ejemplo a nivel de banca Ilena las
barras de un canal trenzado pueden estar sumergidas y el canal puede parecer recto Sin
embargo a l1iveles medios 0 bajos las barras emergen dando lugar a canales multiples de
flujo que 10 caracterizan como trenzado
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Figura 2 Estabilidad relativa de los cauces naturales (Schumm 1977)
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7 Consideraci5n de los posibles problemas que se puedan encontrar durante el diseno y
construcci6n
8 Control de las respuestas del sistema (monitoreo mantenimiento)
31 IDENTIF1CACION DEL PROBLEMA
Los cambios en los volumenes de ~ua y sedim~s que resultan de los usos del suelo y
del subsueo de derivaci6n adici6n 6 almacenamiento de agua tienen su impacto en el rio
Los middot sistemas fiuviales son estables 0 estan en regimen si el patr6n general de
alineamiento del canal permanece invariable con el tiempo aunque sea meandrico 6
trenzado Si no hay cambio en el patr6n de alineamiento ni agradaci6n ni degradaci6n el
canal es naturalmente estable
Los problemas de estabilidad local pueden originarse por mal drenaje de las bancas
desbordamientos uso local de la tierra agdaci6n 0 d2gruGuCcn iocal del canal la
estratigraffa de una banca en particular Pueden iniciarse problemas de erosi6n
depositaci6n 6 metamorfosis del rio
Un problema de ~tabilidad en un canal tambien puede ser causado s610 por partfculas
mayo res 0 iguales que las gravas mientras que un problema de drenal e puede ser causado
s610 por las partfculas de arcilla y limq Cuando se haya determinado la naturaleza del
dana 0 problema y las caracterfsticas (generalmente el tamano de las partfculas) del
sedime~to critico se pueden determinar las fuentes de ese sedimento e iniciar el control del
problema desde la fuente para reducir 0 minimizar su efecto
La necesidad de protecci6n local 0 estabilizaci6n puede ser el resultado de condiciones
locales provenientes de cambios en otro lugar del sistema (
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32 ANAUSIS GEOMORFOLOGICO DE LA CUENCA DE DRENAJE
Se busca identificar la causa y el origen del problema Para ello se deben determinar los
p~os geomo1QQgjpoundQs mas importantes La forma de la cuenca y el 110delo de la red
de drenaje estan estrechamente relacionados con la forma del hidrograma de caudales
medios
EI fJerfil a~o permite conocer la pendiente del cauce y determinar cam bios bruscos ~ - - -- - shy
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Un mapa de pendientes superpuesto a un msectpa g~ologico _permite determinar zonas de
erosion potenciales 0 existentes EI m~Ra de usos del suelo en la cuenca permite identificar
el tipo de suelo en las z~as mas propensas a erosion para correlacionar con la calidad y
cantidad de los sedimentos en eicauce
33 RECOPILACION Y ANAUSIS DE LA INFORMACION
EI tamano_del QI~to y los beneficio _esperados daran la extension de la recoleccion de
datos y su anal isis sin embargo ningun proyecto debe empezar sin una inspeccion inicial
del sitio seguido de un analisis geomorfico cualitativo extenso en la medida que el proyecto
10 permita
Se deben recolectar solo los ~os significativos que ayuden a solucionar el problema
Para ello se deben conocer el sistema fluvial involucrado y entender el p~Q9lefTla que
necesita solucion
Con el uso de fotograffas aEneas de diferentes perfodos se puede observar la tendencia a
cambios en el patron de alineamie~to se pueden detectar controles de tipo geologico en el
cauce ubicar zo~ de almacenamiento en la Ilanura de inundacion tales como cienagas- - shy
p_antanos madreviejas Se pueden identificar zonas dsect alto potencial erosivo
Una zonificacion de las diferentes unidades geologicas permite corroborar cambios en las
caracteristicas geometrtcas de la seccion
10
La llisioflde literatura Qertinente al problema que se ha identificado puede indicar las
variables involucradas en el p~ceso ffsico y asi evitar la busqueda de informacion
innecesaria
Los datos basicos de campo deben incluir informacion de tiPo geologico g~Sdesipoundo
hidrol6gico y de sedimentos Un analisis geomorfico de todo el sistema Ie da la importancia
adecuada a los parametros en cada categoria asi los datos 9 0 icos eS~8~s son la
r~sistencia er sva el metoda de falla y la distribucion de la cuenca de cad a unidad-
geologica La correia cion entre las caracteristicas de la corriente y la geologia dara una
estimacion del grado de modificacion que ocurrira en el canal y o los trabajos de
estabilizacion que se requeriran
Para hacer un analisis hidraulico de erosion y sedimentacion existen tres enfoques
- Procedimiento cualitativo Comprende revision de literatura reconocimiento de campo
recoleccion de datos basicos y finalmente refinamiento y analisis de los datos e
interpretacion de las obseNaciones recogidas en el campo para 1112gc determinar la
informacion adicional necesaria Posteriormente una interpretacion cualitativa
generalizada usando formulas basicas que permitan cuantificar resultados a
problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo Se aplican conceptos geom6rficos acoplados con relaciones
basicas de ingenieria que aporten resultados cuantitativos a problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo con modelacion matematica y ffsica involucrando conceptos
geom6rficos
Ya que ningun proceso aluvial puede ser entendido completamente (debido al gran numero
de variables involucradas cuya cuantificacion no siempre es facil) cualquier expresion
matematica que represente el proceso involucra algun nivel de incertidumbre Los modelos
fisicos se utilizan para resolver aspectos particulares del problema
Dependiendo de la magnitud del proyecto y los beneficios esperados se determina la
extensi6n de la fase de recolecci6n de datos y su anal isis
11
La re on d liter tura Dertinente al probLema que se ha identificado puede indicar las
variables involucradas en el p~oceso fisico y asi evitar la busqueda de informacion
innecesaria
Los datos basicos de campo deben incluir informacion de lipo geologico geodesico
hidrologico y de sedimentos Un analisis geom6rfico de todo eI sistema Ie da la importancia
adecuada a los para metros en cada categorfa asi los datos genlQQLc_os esenci s son la
resis1sectlcia e siva el metodo de falla y fa distribucion de la cuenca de cad a unidad-geologica La correlacion entre las caracterfsticas de la corriente y la geologfa dara una
estimacion del grado de modificaci6n que ocurrira en el canal y0 los trabajos de
estabilizacion que se requeriran
Para hacer un analisis hidraulico de erosion y sedimentacion existen tres enfoques
- Procedimiento cualitativo Comprende revision de literatura reconocimiento de campo
recoleccion de datos basicos y final mente refinamiento y analisis de los datos e
interpretacion de las observaciones recogidas en el campo para 1~2gc determinar la
informaci6n adicional necesaria Posteriormente una interpretacion cualitativa
generalizada usando formulas basicas que permitan cUClntificar resultados a
problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo Se aplican conceptos geomorficos acoplados con relaciones
basicas de ingenierfa que aporten resultados cuantitativos a problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo con modelacion matematica y fsica involucrando conceptos
geomorficos
Ya que ningun proceso aluvial puede ser entendido completamente (debido al gran numero
de variables involucradas cuya cuantificaci6n no siempre es facil) cualquier expresi6n
matematica que represente el proceso involucra algun nivel de incertidumbre Los modelos
ffsicos se utilizan para resolver aspectos particulares del problema
Oependiendo de la magnitud del proyecto y los beneficios esperados se determina la
extensi6n de la fase de recolecci6n de datos y su analisis
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34 ANALISIS GEOMORFICO DEL CAUCE
Vanoni 1961 (citado por Winkley 19S8) seiiala que los problemas fluviales causados por transporte no uniforme de sedimentos se agrupan en una de las siguientes categor(as
- CUqndo la tasa de transporte de sedimentos (caudal solido) es mayor que la tasa de
equilibrio (el rio transporta la cantidad de sedimentos que recibe) se puede
presentar agradaci6n aguas arriba sedimentaci6n en embalses y rios formaci6n de
abanicos (liegada de tributarios) y barras cambio en el patron de alineamiento
Cuando la tasa de transporte es menor que la tasa de equilibrio puede ocurrir
degradaci6n aguas abajo socavaci6n del lecho y 0 de las ban cas (agua clara tiene
alto poder erosivo) degradaci6n de tributarios
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Cablltccra del valle lIgada de HlbufaTlo ZONA I
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ZONA 2
LLanura bullbull delta 1 allanlcos aluvlal bullbull
LOHGITUD DE DRENAGE
Figura 1 Zonificaci6n del sistema fluvial (Schumm1 977)
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Schumm (1977) divide el sistema fluvial en tres zonas (figura 1) la zona de produccion 0
zona 1 es la parte alta de la cuenca de donde se derivan el agua y los sedimentos en esta
zona tanto el cauce como las laderas tienen pendientes fuertes La zona 2 0 zona
intermedia es la zona de transferencia 0 de transporte donde las corrientes mueven el
agua y los sedimentos de la zona 1 a la zona 3 La zona 3 es la zona de depositacion 0
pozo de acumulacion de sedimentos alii las pendientes del cauce y del valle son
suavesUna cuenca puede tener una serie de estas zonas La rgsectQJJJsta del rio a la
presencia de una estructura hidraulica sera diferente segun la zona donde se encuentre
Los ecosistemas fluviales son estq~s si el patron de alineamiento y la geometria de la
seccion permanecen invariables con el tiempo aunque sea meandrico 0 trenzado Si no
hay agradacion 0 degradacion 0 cambio en el patron general del cauce se dice que el
canal esta en regimen 0 natural mente estable
Todos los problemas de estabilidad de rios aluviales son primordialmente el resultado de la
erosion movimiento y depositacion del sedimento Schumm clasifico los patrones de- -~-
alineamiento de cauces natIjrClIps segun el grado de estabilidad relativa a medida que
varian las tasas de agua y de sedimento (Ver figura 2)
EI patron y la forma del cauce dependen de la proporcion de la carga de fondo (arena y
gravas) en la carga total (limo arcilla arena y gravas) Si la proporcion de la carga de
fondo es pequena el canal es angosto y profundo (3a) puede ser recto 0 altamente
sinuoso Si la proporcion es intermedia (3b) la relacion ancho profundidad es menor y la
sinuosidad varia entre 2 y 13 Un cauce con arenas y grava puede ser relativamente recto
pero con thalweg sinuoso (2) A med ida que la proporcion de carga de fondo aumenta la
relaci6n ancho profundidad aumenta y la sinuosidad baja (4) hasta lIegar a formar un
cauce trenzado (5) donde la relacion entre la carga de fonda y la carga total es alta
La distincion entre los patrones no siempre es clara Por ejemplo a nivel de banca Ilena las
barras de un canal trenzado pueden estar sumergidas y el canal puede parecer recto Sin
embargo a l1iveles medios 0 bajos las barras emergen dando lugar a canales multiples de
flujo que 10 caracterizan como trenzado
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Figura 2 Estabilidad relativa de los cauces naturales (Schumm 1977)
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32 ANAUSIS GEOMORFOLOGICO DE LA CUENCA DE DRENAJE
Se busca identificar la causa y el origen del problema Para ello se deben determinar los
p~os geomo1QQgjpoundQs mas importantes La forma de la cuenca y el 110delo de la red
de drenaje estan estrechamente relacionados con la forma del hidrograma de caudales
medios
EI fJerfil a~o permite conocer la pendiente del cauce y determinar cam bios bruscos ~ - - -- - shy
que permitan identificar ~s de ag adacion 0 degradacion
Un mapa de pendientes superpuesto a un msectpa g~ologico _permite determinar zonas de
erosion potenciales 0 existentes EI m~Ra de usos del suelo en la cuenca permite identificar
el tipo de suelo en las z~as mas propensas a erosion para correlacionar con la calidad y
cantidad de los sedimentos en eicauce
33 RECOPILACION Y ANAUSIS DE LA INFORMACION
EI tamano_del QI~to y los beneficio _esperados daran la extension de la recoleccion de
datos y su anal isis sin embargo ningun proyecto debe empezar sin una inspeccion inicial
del sitio seguido de un analisis geomorfico cualitativo extenso en la medida que el proyecto
10 permita
Se deben recolectar solo los ~os significativos que ayuden a solucionar el problema
Para ello se deben conocer el sistema fluvial involucrado y entender el p~Q9lefTla que
necesita solucion
Con el uso de fotograffas aEneas de diferentes perfodos se puede observar la tendencia a
cambios en el patron de alineamie~to se pueden detectar controles de tipo geologico en el
cauce ubicar zo~ de almacenamiento en la Ilanura de inundacion tales como cienagas- - shy
p_antanos madreviejas Se pueden identificar zonas dsect alto potencial erosivo
Una zonificacion de las diferentes unidades geologicas permite corroborar cambios en las
caracteristicas geometrtcas de la seccion
10
La llisioflde literatura Qertinente al problema que se ha identificado puede indicar las
variables involucradas en el p~ceso ffsico y asi evitar la busqueda de informacion
innecesaria
Los datos basicos de campo deben incluir informacion de tiPo geologico g~Sdesipoundo
hidrol6gico y de sedimentos Un analisis geomorfico de todo el sistema Ie da la importancia
adecuada a los parametros en cada categoria asi los datos 9 0 icos eS~8~s son la
r~sistencia er sva el metoda de falla y la distribucion de la cuenca de cad a unidad-
geologica La correia cion entre las caracteristicas de la corriente y la geologia dara una
estimacion del grado de modificacion que ocurrira en el canal y o los trabajos de
estabilizacion que se requeriran
Para hacer un analisis hidraulico de erosion y sedimentacion existen tres enfoques
- Procedimiento cualitativo Comprende revision de literatura reconocimiento de campo
recoleccion de datos basicos y finalmente refinamiento y analisis de los datos e
interpretacion de las obseNaciones recogidas en el campo para 1112gc determinar la
informacion adicional necesaria Posteriormente una interpretacion cualitativa
generalizada usando formulas basicas que permitan cuantificar resultados a
problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo Se aplican conceptos geom6rficos acoplados con relaciones
basicas de ingenieria que aporten resultados cuantitativos a problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo con modelacion matematica y ffsica involucrando conceptos
geom6rficos
Ya que ningun proceso aluvial puede ser entendido completamente (debido al gran numero
de variables involucradas cuya cuantificacion no siempre es facil) cualquier expresion
matematica que represente el proceso involucra algun nivel de incertidumbre Los modelos
fisicos se utilizan para resolver aspectos particulares del problema
Dependiendo de la magnitud del proyecto y los beneficios esperados se determina la
extensi6n de la fase de recolecci6n de datos y su anal isis
11
La re on d liter tura Dertinente al probLema que se ha identificado puede indicar las
variables involucradas en el p~oceso fisico y asi evitar la busqueda de informacion
innecesaria
Los datos basicos de campo deben incluir informacion de lipo geologico geodesico
hidrologico y de sedimentos Un analisis geom6rfico de todo eI sistema Ie da la importancia
adecuada a los para metros en cada categorfa asi los datos genlQQLc_os esenci s son la
resis1sectlcia e siva el metodo de falla y fa distribucion de la cuenca de cad a unidad-geologica La correlacion entre las caracterfsticas de la corriente y la geologfa dara una
estimacion del grado de modificaci6n que ocurrira en el canal y0 los trabajos de
estabilizacion que se requeriran
Para hacer un analisis hidraulico de erosion y sedimentacion existen tres enfoques
- Procedimiento cualitativo Comprende revision de literatura reconocimiento de campo
recoleccion de datos basicos y final mente refinamiento y analisis de los datos e
interpretacion de las observaciones recogidas en el campo para 1~2gc determinar la
informaci6n adicional necesaria Posteriormente una interpretacion cualitativa
generalizada usando formulas basicas que permitan cUClntificar resultados a
problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo Se aplican conceptos geomorficos acoplados con relaciones
basicas de ingenierfa que aporten resultados cuantitativos a problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo con modelacion matematica y fsica involucrando conceptos
geomorficos
Ya que ningun proceso aluvial puede ser entendido completamente (debido al gran numero
de variables involucradas cuya cuantificaci6n no siempre es facil) cualquier expresi6n
matematica que represente el proceso involucra algun nivel de incertidumbre Los modelos
ffsicos se utilizan para resolver aspectos particulares del problema
Oependiendo de la magnitud del proyecto y los beneficios esperados se determina la
extensi6n de la fase de recolecci6n de datos y su analisis
11
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34 ANALISIS GEOMORFICO DEL CAUCE
Vanoni 1961 (citado por Winkley 19S8) seiiala que los problemas fluviales causados por transporte no uniforme de sedimentos se agrupan en una de las siguientes categor(as
- CUqndo la tasa de transporte de sedimentos (caudal solido) es mayor que la tasa de
equilibrio (el rio transporta la cantidad de sedimentos que recibe) se puede
presentar agradaci6n aguas arriba sedimentaci6n en embalses y rios formaci6n de
abanicos (liegada de tributarios) y barras cambio en el patron de alineamiento
Cuando la tasa de transporte es menor que la tasa de equilibrio puede ocurrir
degradaci6n aguas abajo socavaci6n del lecho y 0 de las ban cas (agua clara tiene
alto poder erosivo) degradaci6n de tributarios
gt
Producclon i
dbullbullbulldlmenfO
Cablltccra del valle lIgada de HlbufaTlo ZONA I
III fshyZ III
o Z III LLanura de InundaclCln Transport bull
am plio dbullbullbulldlmnfo
ZONA 2
LLanura bullbull delta 1 allanlcos aluvlal bullbull
LOHGITUD DE DRENAGE
Figura 1 Zonificaci6n del sistema fluvial (Schumm1 977)
12
Schumm (1977) divide el sistema fluvial en tres zonas (figura 1) la zona de produccion 0
zona 1 es la parte alta de la cuenca de donde se derivan el agua y los sedimentos en esta
zona tanto el cauce como las laderas tienen pendientes fuertes La zona 2 0 zona
intermedia es la zona de transferencia 0 de transporte donde las corrientes mueven el
agua y los sedimentos de la zona 1 a la zona 3 La zona 3 es la zona de depositacion 0
pozo de acumulacion de sedimentos alii las pendientes del cauce y del valle son
suavesUna cuenca puede tener una serie de estas zonas La rgsectQJJJsta del rio a la
presencia de una estructura hidraulica sera diferente segun la zona donde se encuentre
Los ecosistemas fluviales son estq~s si el patron de alineamiento y la geometria de la
seccion permanecen invariables con el tiempo aunque sea meandrico 0 trenzado Si no
hay agradacion 0 degradacion 0 cambio en el patron general del cauce se dice que el
canal esta en regimen 0 natural mente estable
Todos los problemas de estabilidad de rios aluviales son primordialmente el resultado de la
erosion movimiento y depositacion del sedimento Schumm clasifico los patrones de- -~-
alineamiento de cauces natIjrClIps segun el grado de estabilidad relativa a medida que
varian las tasas de agua y de sedimento (Ver figura 2)
EI patron y la forma del cauce dependen de la proporcion de la carga de fondo (arena y
gravas) en la carga total (limo arcilla arena y gravas) Si la proporcion de la carga de
fondo es pequena el canal es angosto y profundo (3a) puede ser recto 0 altamente
sinuoso Si la proporcion es intermedia (3b) la relacion ancho profundidad es menor y la
sinuosidad varia entre 2 y 13 Un cauce con arenas y grava puede ser relativamente recto
pero con thalweg sinuoso (2) A med ida que la proporcion de carga de fondo aumenta la
relaci6n ancho profundidad aumenta y la sinuosidad baja (4) hasta lIegar a formar un
cauce trenzado (5) donde la relacion entre la carga de fonda y la carga total es alta
La distincion entre los patrones no siempre es clara Por ejemplo a nivel de banca Ilena las
barras de un canal trenzado pueden estar sumergidas y el canal puede parecer recto Sin
embargo a l1iveles medios 0 bajos las barras emergen dando lugar a canales multiples de
flujo que 10 caracterizan como trenzado
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ABUNDANCIA DE flNCiS POCA CANTIDAD DE FINDS
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Figura 2 Estabilidad relativa de los cauces naturales (Schumm 1977)
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La llisioflde literatura Qertinente al problema que se ha identificado puede indicar las
variables involucradas en el p~ceso ffsico y asi evitar la busqueda de informacion
innecesaria
Los datos basicos de campo deben incluir informacion de tiPo geologico g~Sdesipoundo
hidrol6gico y de sedimentos Un analisis geomorfico de todo el sistema Ie da la importancia
adecuada a los parametros en cada categoria asi los datos 9 0 icos eS~8~s son la
r~sistencia er sva el metoda de falla y la distribucion de la cuenca de cad a unidad-
geologica La correia cion entre las caracteristicas de la corriente y la geologia dara una
estimacion del grado de modificacion que ocurrira en el canal y o los trabajos de
estabilizacion que se requeriran
Para hacer un analisis hidraulico de erosion y sedimentacion existen tres enfoques
- Procedimiento cualitativo Comprende revision de literatura reconocimiento de campo
recoleccion de datos basicos y finalmente refinamiento y analisis de los datos e
interpretacion de las obseNaciones recogidas en el campo para 1112gc determinar la
informacion adicional necesaria Posteriormente una interpretacion cualitativa
generalizada usando formulas basicas que permitan cuantificar resultados a
problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo Se aplican conceptos geom6rficos acoplados con relaciones
basicas de ingenieria que aporten resultados cuantitativos a problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo con modelacion matematica y ffsica involucrando conceptos
geom6rficos
Ya que ningun proceso aluvial puede ser entendido completamente (debido al gran numero
de variables involucradas cuya cuantificacion no siempre es facil) cualquier expresion
matematica que represente el proceso involucra algun nivel de incertidumbre Los modelos
fisicos se utilizan para resolver aspectos particulares del problema
Dependiendo de la magnitud del proyecto y los beneficios esperados se determina la
extensi6n de la fase de recolecci6n de datos y su anal isis
11
La re on d liter tura Dertinente al probLema que se ha identificado puede indicar las
variables involucradas en el p~oceso fisico y asi evitar la busqueda de informacion
innecesaria
Los datos basicos de campo deben incluir informacion de lipo geologico geodesico
hidrologico y de sedimentos Un analisis geom6rfico de todo eI sistema Ie da la importancia
adecuada a los para metros en cada categorfa asi los datos genlQQLc_os esenci s son la
resis1sectlcia e siva el metodo de falla y fa distribucion de la cuenca de cad a unidad-geologica La correlacion entre las caracterfsticas de la corriente y la geologfa dara una
estimacion del grado de modificaci6n que ocurrira en el canal y0 los trabajos de
estabilizacion que se requeriran
Para hacer un analisis hidraulico de erosion y sedimentacion existen tres enfoques
- Procedimiento cualitativo Comprende revision de literatura reconocimiento de campo
recoleccion de datos basicos y final mente refinamiento y analisis de los datos e
interpretacion de las observaciones recogidas en el campo para 1~2gc determinar la
informaci6n adicional necesaria Posteriormente una interpretacion cualitativa
generalizada usando formulas basicas que permitan cUClntificar resultados a
problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo Se aplican conceptos geomorficos acoplados con relaciones
basicas de ingenierfa que aporten resultados cuantitativos a problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo con modelacion matematica y fsica involucrando conceptos
geomorficos
Ya que ningun proceso aluvial puede ser entendido completamente (debido al gran numero
de variables involucradas cuya cuantificaci6n no siempre es facil) cualquier expresi6n
matematica que represente el proceso involucra algun nivel de incertidumbre Los modelos
ffsicos se utilizan para resolver aspectos particulares del problema
Oependiendo de la magnitud del proyecto y los beneficios esperados se determina la
extensi6n de la fase de recolecci6n de datos y su analisis
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34 ANALISIS GEOMORFICO DEL CAUCE
Vanoni 1961 (citado por Winkley 19S8) seiiala que los problemas fluviales causados por transporte no uniforme de sedimentos se agrupan en una de las siguientes categor(as
- CUqndo la tasa de transporte de sedimentos (caudal solido) es mayor que la tasa de
equilibrio (el rio transporta la cantidad de sedimentos que recibe) se puede
presentar agradaci6n aguas arriba sedimentaci6n en embalses y rios formaci6n de
abanicos (liegada de tributarios) y barras cambio en el patron de alineamiento
Cuando la tasa de transporte es menor que la tasa de equilibrio puede ocurrir
degradaci6n aguas abajo socavaci6n del lecho y 0 de las ban cas (agua clara tiene
alto poder erosivo) degradaci6n de tributarios
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Cablltccra del valle lIgada de HlbufaTlo ZONA I
III fshyZ III
o Z III LLanura de InundaclCln Transport bull
am plio dbullbullbulldlmnfo
ZONA 2
LLanura bullbull delta 1 allanlcos aluvlal bullbull
LOHGITUD DE DRENAGE
Figura 1 Zonificaci6n del sistema fluvial (Schumm1 977)
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Schumm (1977) divide el sistema fluvial en tres zonas (figura 1) la zona de produccion 0
zona 1 es la parte alta de la cuenca de donde se derivan el agua y los sedimentos en esta
zona tanto el cauce como las laderas tienen pendientes fuertes La zona 2 0 zona
intermedia es la zona de transferencia 0 de transporte donde las corrientes mueven el
agua y los sedimentos de la zona 1 a la zona 3 La zona 3 es la zona de depositacion 0
pozo de acumulacion de sedimentos alii las pendientes del cauce y del valle son
suavesUna cuenca puede tener una serie de estas zonas La rgsectQJJJsta del rio a la
presencia de una estructura hidraulica sera diferente segun la zona donde se encuentre
Los ecosistemas fluviales son estq~s si el patron de alineamiento y la geometria de la
seccion permanecen invariables con el tiempo aunque sea meandrico 0 trenzado Si no
hay agradacion 0 degradacion 0 cambio en el patron general del cauce se dice que el
canal esta en regimen 0 natural mente estable
Todos los problemas de estabilidad de rios aluviales son primordialmente el resultado de la
erosion movimiento y depositacion del sedimento Schumm clasifico los patrones de- -~-
alineamiento de cauces natIjrClIps segun el grado de estabilidad relativa a medida que
varian las tasas de agua y de sedimento (Ver figura 2)
EI patron y la forma del cauce dependen de la proporcion de la carga de fondo (arena y
gravas) en la carga total (limo arcilla arena y gravas) Si la proporcion de la carga de
fondo es pequena el canal es angosto y profundo (3a) puede ser recto 0 altamente
sinuoso Si la proporcion es intermedia (3b) la relacion ancho profundidad es menor y la
sinuosidad varia entre 2 y 13 Un cauce con arenas y grava puede ser relativamente recto
pero con thalweg sinuoso (2) A med ida que la proporcion de carga de fondo aumenta la
relaci6n ancho profundidad aumenta y la sinuosidad baja (4) hasta lIegar a formar un
cauce trenzado (5) donde la relacion entre la carga de fonda y la carga total es alta
La distincion entre los patrones no siempre es clara Por ejemplo a nivel de banca Ilena las
barras de un canal trenzado pueden estar sumergidas y el canal puede parecer recto Sin
embargo a l1iveles medios 0 bajos las barras emergen dando lugar a canales multiples de
flujo que 10 caracterizan como trenzado
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Figura 2 Estabilidad relativa de los cauces naturales (Schumm 1977)
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La re on d liter tura Dertinente al probLema que se ha identificado puede indicar las
variables involucradas en el p~oceso fisico y asi evitar la busqueda de informacion
innecesaria
Los datos basicos de campo deben incluir informacion de lipo geologico geodesico
hidrologico y de sedimentos Un analisis geom6rfico de todo eI sistema Ie da la importancia
adecuada a los para metros en cada categorfa asi los datos genlQQLc_os esenci s son la
resis1sectlcia e siva el metodo de falla y fa distribucion de la cuenca de cad a unidad-geologica La correlacion entre las caracterfsticas de la corriente y la geologfa dara una
estimacion del grado de modificaci6n que ocurrira en el canal y0 los trabajos de
estabilizacion que se requeriran
Para hacer un analisis hidraulico de erosion y sedimentacion existen tres enfoques
- Procedimiento cualitativo Comprende revision de literatura reconocimiento de campo
recoleccion de datos basicos y final mente refinamiento y analisis de los datos e
interpretacion de las observaciones recogidas en el campo para 1~2gc determinar la
informaci6n adicional necesaria Posteriormente una interpretacion cualitativa
generalizada usando formulas basicas que permitan cUClntificar resultados a
problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo Se aplican conceptos geomorficos acoplados con relaciones
basicas de ingenierfa que aporten resultados cuantitativos a problemas especificos
- Procedimiento cuantitativo con modelacion matematica y fsica involucrando conceptos
geomorficos
Ya que ningun proceso aluvial puede ser entendido completamente (debido al gran numero
de variables involucradas cuya cuantificaci6n no siempre es facil) cualquier expresi6n
matematica que represente el proceso involucra algun nivel de incertidumbre Los modelos
ffsicos se utilizan para resolver aspectos particulares del problema
Oependiendo de la magnitud del proyecto y los beneficios esperados se determina la
extensi6n de la fase de recolecci6n de datos y su analisis
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34 ANALISIS GEOMORFICO DEL CAUCE
Vanoni 1961 (citado por Winkley 19S8) seiiala que los problemas fluviales causados por transporte no uniforme de sedimentos se agrupan en una de las siguientes categor(as
- CUqndo la tasa de transporte de sedimentos (caudal solido) es mayor que la tasa de
equilibrio (el rio transporta la cantidad de sedimentos que recibe) se puede
presentar agradaci6n aguas arriba sedimentaci6n en embalses y rios formaci6n de
abanicos (liegada de tributarios) y barras cambio en el patron de alineamiento
Cuando la tasa de transporte es menor que la tasa de equilibrio puede ocurrir
degradaci6n aguas abajo socavaci6n del lecho y 0 de las ban cas (agua clara tiene
alto poder erosivo) degradaci6n de tributarios
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Cablltccra del valle lIgada de HlbufaTlo ZONA I
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o Z III LLanura de InundaclCln Transport bull
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ZONA 2
LLanura bullbull delta 1 allanlcos aluvlal bullbull
LOHGITUD DE DRENAGE
Figura 1 Zonificaci6n del sistema fluvial (Schumm1 977)
12
Schumm (1977) divide el sistema fluvial en tres zonas (figura 1) la zona de produccion 0
zona 1 es la parte alta de la cuenca de donde se derivan el agua y los sedimentos en esta
zona tanto el cauce como las laderas tienen pendientes fuertes La zona 2 0 zona
intermedia es la zona de transferencia 0 de transporte donde las corrientes mueven el
agua y los sedimentos de la zona 1 a la zona 3 La zona 3 es la zona de depositacion 0
pozo de acumulacion de sedimentos alii las pendientes del cauce y del valle son
suavesUna cuenca puede tener una serie de estas zonas La rgsectQJJJsta del rio a la
presencia de una estructura hidraulica sera diferente segun la zona donde se encuentre
Los ecosistemas fluviales son estq~s si el patron de alineamiento y la geometria de la
seccion permanecen invariables con el tiempo aunque sea meandrico 0 trenzado Si no
hay agradacion 0 degradacion 0 cambio en el patron general del cauce se dice que el
canal esta en regimen 0 natural mente estable
Todos los problemas de estabilidad de rios aluviales son primordialmente el resultado de la
erosion movimiento y depositacion del sedimento Schumm clasifico los patrones de- -~-
alineamiento de cauces natIjrClIps segun el grado de estabilidad relativa a medida que
varian las tasas de agua y de sedimento (Ver figura 2)
EI patron y la forma del cauce dependen de la proporcion de la carga de fondo (arena y
gravas) en la carga total (limo arcilla arena y gravas) Si la proporcion de la carga de
fondo es pequena el canal es angosto y profundo (3a) puede ser recto 0 altamente
sinuoso Si la proporcion es intermedia (3b) la relacion ancho profundidad es menor y la
sinuosidad varia entre 2 y 13 Un cauce con arenas y grava puede ser relativamente recto
pero con thalweg sinuoso (2) A med ida que la proporcion de carga de fondo aumenta la
relaci6n ancho profundidad aumenta y la sinuosidad baja (4) hasta lIegar a formar un
cauce trenzado (5) donde la relacion entre la carga de fonda y la carga total es alta
La distincion entre los patrones no siempre es clara Por ejemplo a nivel de banca Ilena las
barras de un canal trenzado pueden estar sumergidas y el canal puede parecer recto Sin
embargo a l1iveles medios 0 bajos las barras emergen dando lugar a canales multiples de
flujo que 10 caracterizan como trenzado
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34 ANALISIS GEOMORFICO DEL CAUCE
Vanoni 1961 (citado por Winkley 19S8) seiiala que los problemas fluviales causados por transporte no uniforme de sedimentos se agrupan en una de las siguientes categor(as
- CUqndo la tasa de transporte de sedimentos (caudal solido) es mayor que la tasa de
equilibrio (el rio transporta la cantidad de sedimentos que recibe) se puede
presentar agradaci6n aguas arriba sedimentaci6n en embalses y rios formaci6n de
abanicos (liegada de tributarios) y barras cambio en el patron de alineamiento
Cuando la tasa de transporte es menor que la tasa de equilibrio puede ocurrir
degradaci6n aguas abajo socavaci6n del lecho y 0 de las ban cas (agua clara tiene
alto poder erosivo) degradaci6n de tributarios
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Cablltccra del valle lIgada de HlbufaTlo ZONA I
III fshyZ III
o Z III LLanura de InundaclCln Transport bull
am plio dbullbullbulldlmnfo
ZONA 2
LLanura bullbull delta 1 allanlcos aluvlal bullbull
LOHGITUD DE DRENAGE
Figura 1 Zonificaci6n del sistema fluvial (Schumm1 977)
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Schumm (1977) divide el sistema fluvial en tres zonas (figura 1) la zona de produccion 0
zona 1 es la parte alta de la cuenca de donde se derivan el agua y los sedimentos en esta
zona tanto el cauce como las laderas tienen pendientes fuertes La zona 2 0 zona
intermedia es la zona de transferencia 0 de transporte donde las corrientes mueven el
agua y los sedimentos de la zona 1 a la zona 3 La zona 3 es la zona de depositacion 0
pozo de acumulacion de sedimentos alii las pendientes del cauce y del valle son
suavesUna cuenca puede tener una serie de estas zonas La rgsectQJJJsta del rio a la
presencia de una estructura hidraulica sera diferente segun la zona donde se encuentre
Los ecosistemas fluviales son estq~s si el patron de alineamiento y la geometria de la
seccion permanecen invariables con el tiempo aunque sea meandrico 0 trenzado Si no
hay agradacion 0 degradacion 0 cambio en el patron general del cauce se dice que el
canal esta en regimen 0 natural mente estable
Todos los problemas de estabilidad de rios aluviales son primordialmente el resultado de la
erosion movimiento y depositacion del sedimento Schumm clasifico los patrones de- -~-
alineamiento de cauces natIjrClIps segun el grado de estabilidad relativa a medida que
varian las tasas de agua y de sedimento (Ver figura 2)
EI patron y la forma del cauce dependen de la proporcion de la carga de fondo (arena y
gravas) en la carga total (limo arcilla arena y gravas) Si la proporcion de la carga de
fondo es pequena el canal es angosto y profundo (3a) puede ser recto 0 altamente
sinuoso Si la proporcion es intermedia (3b) la relacion ancho profundidad es menor y la
sinuosidad varia entre 2 y 13 Un cauce con arenas y grava puede ser relativamente recto
pero con thalweg sinuoso (2) A med ida que la proporcion de carga de fondo aumenta la
relaci6n ancho profundidad aumenta y la sinuosidad baja (4) hasta lIegar a formar un
cauce trenzado (5) donde la relacion entre la carga de fonda y la carga total es alta
La distincion entre los patrones no siempre es clara Por ejemplo a nivel de banca Ilena las
barras de un canal trenzado pueden estar sumergidas y el canal puede parecer recto Sin
embargo a l1iveles medios 0 bajos las barras emergen dando lugar a canales multiples de
flujo que 10 caracterizan como trenzado
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Figura 2 Estabilidad relativa de los cauces naturales (Schumm 1977)
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Schumm (1977) divide el sistema fluvial en tres zonas (figura 1) la zona de produccion 0
zona 1 es la parte alta de la cuenca de donde se derivan el agua y los sedimentos en esta
zona tanto el cauce como las laderas tienen pendientes fuertes La zona 2 0 zona
intermedia es la zona de transferencia 0 de transporte donde las corrientes mueven el
agua y los sedimentos de la zona 1 a la zona 3 La zona 3 es la zona de depositacion 0
pozo de acumulacion de sedimentos alii las pendientes del cauce y del valle son
suavesUna cuenca puede tener una serie de estas zonas La rgsectQJJJsta del rio a la
presencia de una estructura hidraulica sera diferente segun la zona donde se encuentre
Los ecosistemas fluviales son estq~s si el patron de alineamiento y la geometria de la
seccion permanecen invariables con el tiempo aunque sea meandrico 0 trenzado Si no
hay agradacion 0 degradacion 0 cambio en el patron general del cauce se dice que el
canal esta en regimen 0 natural mente estable
Todos los problemas de estabilidad de rios aluviales son primordialmente el resultado de la
erosion movimiento y depositacion del sedimento Schumm clasifico los patrones de- -~-
alineamiento de cauces natIjrClIps segun el grado de estabilidad relativa a medida que
varian las tasas de agua y de sedimento (Ver figura 2)
EI patron y la forma del cauce dependen de la proporcion de la carga de fondo (arena y
gravas) en la carga total (limo arcilla arena y gravas) Si la proporcion de la carga de
fondo es pequena el canal es angosto y profundo (3a) puede ser recto 0 altamente
sinuoso Si la proporcion es intermedia (3b) la relacion ancho profundidad es menor y la
sinuosidad varia entre 2 y 13 Un cauce con arenas y grava puede ser relativamente recto
pero con thalweg sinuoso (2) A med ida que la proporcion de carga de fondo aumenta la
relaci6n ancho profundidad aumenta y la sinuosidad baja (4) hasta lIegar a formar un
cauce trenzado (5) donde la relacion entre la carga de fonda y la carga total es alta
La distincion entre los patrones no siempre es clara Por ejemplo a nivel de banca Ilena las
barras de un canal trenzado pueden estar sumergidas y el canal puede parecer recto Sin
embargo a l1iveles medios 0 bajos las barras emergen dando lugar a canales multiples de
flujo que 10 caracterizan como trenzado
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ABUNDANCIA DE flNCiS POCA CANTIDAD DE FINDS
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Figura 2 Estabilidad relativa de los cauces naturales (Schumm 1977)
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