)

4.4.3.2. Revestimientos. Un revestimiento es un acorazamiento en un talud. Se utilizan

tambien para proteger contra erosi6n y socavaci6n por agua corriente. EI peso del

revestimiento puede aumentar la resistencia al deslizamiento en masa.. Los revestimientos

pueden incluir una varied ad de materiales : piedra tirada, placas de concreto, mallas

metalicas, tetas plas!icas, gaviones, bloques articulados, etc. La figura 26 muestra dos tipos

de revestimiento· de taludes; el primero con piedra mas utilizado cuando el talud esta en

contacto con la corriente . . EI segundo, revestimiento metalicoes mas utilizado para proteger

taludes erosionables expuestos a la acci6n de las IIuvias unicamente. Consiste de una

malla 0 angeo de alambre, la cual permite aplicarse facilmente en cualquier terreno debido a

su flexibilidad.

4.4.3.3. Estructuras para control de gradiente. EI objetivo es reducir la pendiente del

lerreno y dar soporte ala masa de suelo ya inestable. EI sedimento que se deposita aguas

arriba de la estructura permite el establecimiento de la vegetaci6n que posteriormente

estabiliza el suelo. Son especiales para el control de carcavas.

Tipos de estructuras: estructuras mecanicas (muros) en concreto, mamposterfa, acero,

madera tratada, gaviones; diques de madera 6 trinchos; presas con vertedero (a borde libre

o conductos); etc. La figura 27 muestra diferentes tipos de estructuras para control de

erosi6n.

- Muros de gravedad. (a) Resisten por su peso el empuje de tierras; pueden ser en

mamaposterfa, piedra, concreto, gaviones. Los gaviones (c) son canastas metalicas

IIenas de piedra conformando un muro de gravedad de altura no mayor de 4.5 m;

son estructuras permeables, muy flexibles, faciles de instalar, relativamente

econ6micas.

- Muros en voladizo 0 de contrafuertes. (b) Son muros de concreto reforzado; pueden

ser econ6micamente mas altos que los muros de gravedad (9 m para los muros en

voladizo y 8 m para muros de contrafuertes),

63

VOLAOIZO CONTRUUERTE

a ..UROS O~ cJRAVEOAO

d MURO PANTALLA

PRESA coN VERTEOERO

DE BORDE LIBRE

f

Eslrucluro de lierra reforzada

Figura 27. Estructuras para restablecer el suelo erodado.

64

- Muros pantalias. (d) Son muros lIenos detras con suelo y roca. No resisten presiones

grandes de tierra; 5e comportan mas como un revestimiento que como un muro; son

permeables y 5e puede incorporar vegetaci6n en el lIeno. La pantalla puede ser

metalica 0 de madera.

- Estructuras de tierra reforzada. (e) Basicamente consiste en colocar varillas 0 platinas .

metalicas en una matriz de suelo granular. EI sedimento fino queda retenido

permitiendo que la vegetacion se establezca.

- Presas con vertedero. (f) Son pequenas estructuras que s§l colocan para disminuir el

gradiente de la carcava y facilitar ef crecimiento de la vegetacion; retienen el suelo

erodado y con eJ tiempo aminoran el proceso erosivo acelerado en el talud inestable.

Heede y Mufich (1973) desarrollaron fa siguiente ecuacion para simplificar el calculo del

espaciamiento, m, de las presas :

m = H / (K. tan (1. . COSet)

donde H es la altura efectiva de la pres2., medida desde el fondo de la carcava a la cresta

del vertedero, lXes el angulo correspondiente al gradiente de fa carcava y K es una

constante empfrica que seiguala a 0,3 para tan 0( ~ 0,20 Y0,5 para tan ~ > 0,20

Diques de madera 6 Trinchos. Son palos 0 troncos de madera entrelazados

conformando una pantalla, lIenos con suelo 0 roca detras de la pantalla; esta puede

conformarse tambien con pilas 0 pilotes de madera 0 concreto hincados. La figur?

28 muestra un talud erosionado en el Municipio de Carolina (Ant.), el cual se esta

tratando de recuperar con trinchos debidamente espaciados; se indica tambien un

esquema de un trincho

- Rastrillos de retenci6n. Son medidas que aminoran la velocidad que produce erosion

en un barranco. Debidamente situados modifican el gradiente lonaitudinal haciendo

que, en lugar de una fuerte pendiente uniforme, haya un escalonamiento de cafdas

obtenidas mediante rastrillos bajos y largos peldafios pianos.

65

DIOUE 0 E MAD ERA PARA COlll~oL DE' CARCA..S

~~~~-----------,~-,

roAI,a

--­R.WO Conlratue" •

.~

~--~~~i4jC~~~~~~~~~~.~I' , Membrana I " : '''\'I I • f1edra IPw'meable

I I I SuelfO I ~ID • I I I , I I I , I I I I , I V \I V I

'V

Figura 28. Recuperaci6n de una carcava (Trinchos de madera)

66

)

!Vo Sf' lillmlt' hllrer " !lV' sea eslrJncu I \

~ .,

i :-- ,:",Poste """ 1,50mdruS '.. . '

Seccion longitudinal

,, .' l Tela mdtili(Q ano/ladiZ" :~__Ibsl~ crnl,a/ /ndt'ntluu m /oS fMSla t)r.lr~1T1iX oJ - - 'uma ofl/OJ 1J1Ja/tl.

Stcci6n mirando barranco arriba

Per 5 pe-e 1 i "a

Figura 29. Rastrillos de retenci6n contra la erosi6n.

Estos rastrillos tienen caracter temporal y sirven para retener el material de relleno para

que se vaya acentuando la vegetaci6n, ala cual se conHa la funci6n de contension

En el esquema (a) de la figura 29 se muestra un rastrillo de tela metalica del tipo red

suspend ida. En el esquema (b) se muestra uno del tipo V, apropiado para

barrancos en forma en V; en este caso, el poste central no debe sobresalir mas de 45

em por encima del fondo del barranco. La tela metalica entra en una ranura del fondo

67

4.5. ESTRUCTURAS PARA CONTROL DE GRADIENTE.

EI objetivo de este tipo de estructuras es controlar la degradaci6n (socavaci6n) dellecho.

Esto puede lograrse mediante estructuras para disipaci6n de energia como estructuras de

caida; agregando a la superficie del lecho elementos de rugosidad que permitan reducir la

velocidad y disipar asi parte de la energia; tambien puede controlarse la erosi6n Em ellecho

mediante estructuras que disminuyan la pendiente y por 10 tanto la velocidad de flujo. La

figura 30 muestra algunos tipos de obras para disipaci6n de energra; se mu~stra ademas

una fotograffa de una estructura en la quebrada San Francisco (Med~llin).

AI colocarlas en un cauce de flujo permanente, deberan resistir el impacto del flujo en

epocas de arecidas (azudes, presas de concreto, diques transversales en raca y en

general, estructuras permanentes). Se requieren...protecciones para amortiguar el impacto

del flujo una vez pasa la estructura (enrocados de pratecci6n, pozos de impacto,

revestimientos en concreto, etc)

Cuando se rectifica un canal sintlOSu (C()rt~ artificial de meandros) se cambia el

alineamiento del canal tanto horizontal como vertical mente. EI gradiente se altera

notablemente por 10 que es necesario disponer estructuras 0 controles para disipar la

energia del fluio. Si 'Ios estratos por donde se hara el nuevo canal son cohesivos, el

meandro no progresara 6 el tramao recto no se erodara en periodos largos de tiempo (Par

decisiones politicas, el rio Mississippi fue recortado en un tramo de 45 millas a 12 millas.

Ha tenido que hacersele mantenimiento y protecciones continuas en este tramo alineado

que incluyen diques, espolones, revestimientos de diversa indole, etc).

EI corte de un meandro requiere analizar los siguientes aspectos: 1) Alineamiento, secci6n

transversal, ejecuci6n y fijaci6n del corte; 2} Localizaci6n, dimensiones y protecci6n del

dique de cierre, y 3) Las consecuencias del corte.

Metodos para realrizar el corte. Se recomiendan dos metodos de dragado para la

ejecuci6n del corte:

68

:.-- ' . .~~~--=- " .

Figura 30. Estructuras para disipaci6n de energra.

69

- . Dragar completamente el canal con una secci6n igual a la secci6n ultima de diser'io, con

un nivel del lecho dado por la diferencia de cotas entre los puntos inicial y final del

corte. Esto implica un cierre directo del · cauce viejo. EI rio f1uira f,kilmente par et

nuevo cauce; al cabo de un tiempo el cauce viejo se cerrara naturalmente par

sedimentaci6n. Durante este tiempo, la descarga y la profundidad estaran

restringidas en el nuevo canal.

Dragar un canal piloto, dejando que la excavaci6nrestante la haga el mismo rio. Las

caracterlsticas del canal piloto deben ser tales que el sedimento pueda continuar

viajando aun con niveles bajos de fluLo. Puede ocurrir una fuerte sedimentaci6n

aguas abajo del corte. Durante e/ tiempo que dura la excavaci6n del canal (trabajo

del rio), la capacidad de evacuaci6n del canal se ve restringida limitando las

condiciones de navegaci6n y capacidad de evacuaci6n y amortiguaci6n de

crecientes; par tanto, el cauce antiguo no puede ser cerrado hasta que el nuevo

canal haya adquirido la secci6n necesaria prevista en el disefio.

/;

CORTE NATURAL

Figura 31. Rectificaci6n de un canal sinuoso.

tlno' d.' conol.

CORTE ARnFICIAL

En general, al aumentar la pendiente, se incrementa la velocidad, se incrementa la

capacidad de transporte de material del lecho con 10 cual, se presentara degradaci6n y

descenso en el nivel del/echo en el tramo aguas arriba del punta A. Esto puede resultar en

inestabilidad de las bancas del rio y una tendencia al trenzado; como puede deducirse del

diagrama de Khan, fi~ura 4, el punta inicial 1 se muev!3 hacia el punta .2 al reducir la

sinuosidad e incrementarse la pendiente. La situaci6n definitiva de equilibrio se lograra solo

70

despu{)s de un perfodo largo de tiempo y puede determinarse que la degradaci6n de guas

arriba ocurrira en una altura igual al producto de la reducci6n en la longitud del tramo y la

pendiente inicial (asumiendo que las condiciones aguas abajo no sean alteradas) . .

Ademas, el alineamiento del canal principal trae consigo una carda en el nivel base y

cualquier corriente que tribute en este tramo afectado, esta suJeta a los problemas de

degradaci6n que se generariln hacia sus cabeceras. Las consecuencias del corte sobre

todo el sistema (antes y despues del corte) deben ser analizadas cuidadosamen·te.

Asumiendo inicialmente que no hay variaciones estacionales en la descarga, flujo

permanente, rugosidad constante, bancas estables, se puede observar que con el dragado

y el cierre del coda se disminuye la longitud del rio, 10 cual trae consigo un aumento

considerable en la pendiente (diferencia de cotas entre los puntos A y B sigue siendo la

misma).

Si la misma carga de sedimentos sigue lIegando al punto inicial del corte, esta sera

evacuada aguas abajo del nuevo cauce donde S8 depositara; con ello, el rio tiende a

desplazarse lateral y longitudinalmente creando, posiblemente nuevos meandros (en el

diagrAma de khan, el punto inicial t.r1 se mueve hacia la nueva posici6n N) . E! diagrama de

Lane, figura 5, tambien es util para predecir estas variaciones en el patr6n de alineamiento..

La urgencia p'ara la fijaci6n del corte (nuevo canal) depende del valor de la tierra

circundante y de la velocidad con que se erodan las bancas; esto puede determinarse a

partir de experiencias del mismo rio 0 de rios con caracterfsticas dinamicas y geol6gicas

similares

Normalmente, el dlque de cierre se localiza en el extremo aguas arriba del cauce viejo; su

alineamiento debera ser el que ofrezca menor resistencia al flujo en niveles altos. Los

aspectos estructurales tanto de la fijaci6n del nuevo cauce como -de los diques de cierre y

otras estructuras requeridas deben ser analizados segun los criterios para estructuras de

protecci6n permanente (ver numeral 4.2 )

Consecuencias del corte. Debido al incremento en el gradiente, se presentaran efectos

locales, aguas arriba y aguas abajo.

71

Efectos locales : pendiente mas empinada, velocidades mas altas, mayor capacidad de

transporte; degradaci6n y profundizaci6n del lecho; inestabilidad de las bancas; tendencia

a trenzado; degradaci6n en los tributarios; descenso en el nivel freatico que puede lIegar a

alterar la flora y fa faun'a local; menor humedad en zonas de almacenamiento.

Efectos aguas arriba: los mismos efectos locales.

Efectos aguas abajo : depositaci6n, aumento de los niveles de inundaci6n, perdida en la

capacidad del canal,ascenso en el nivel freatico, mayor humedad en la lIanura de

inundaci6n y zonas de almacenamiento aledaiias al canal, inestabiliqad de bancas.

Es posible construir tramos alineados en un canal principal que no introduzcan respustas

adversas importantes debid(') al incremento en la pendiente. Los cortes deberfan tener

disipaci6n de energfa y protecciones del lecho y paredes. No se debe cambiar el

alineamiento sinuoso a menos que se restablezca la energ fa. Se debe tener un

conocimiento previo del movimiento dinamico del rio (lateral y longitudinal) para disefiar las

estructuras complementarias (diques, espolones, disipadores de energfa, etc.)

Si el caud~1 de entrada sigue siendo el mismo. 'J la pendiente aument6, podrfa pensarse ell

conservar el area de la secci6n haciendo canales mas amplios y poco profundos yaumentar

la rugosidad del canal. La practica comun es hacer canales revestidos en concreto (menor

rugosidad) por 10 cual debieran tener disipadores de energfa. En el rio Medell in, el tramo

canalizado tiene una serie de caidas verticales pequefias; para el nuevo tramo a canalizar

en Caribe, Bello y Sabaneta, la Empresa de Transporte Masivo del Valle de Aburra, Tren

Metropolitano, ha propuesto una secci6n trapezoidal (Z = 2) . con bancas revestidas con

placas de concreto 0 gaviones y ca idas verticales de 70 cm ..

Rectificacion de un canal trenzado. En un canal trenzado, se recomienda ejecutar

modelos a escala pra definir el nuevo alineamiento. La fijaci6n del nuevo canal y el mismo

alineamiento son aspectos que deben definirse teniendo en cuenta las caracteristicas del

material del lecho y de las bancas. En un canal trenzado, la sobrecarga de sedimentos es

una de los principales callsas de inestabilidad. La figura 31 muestra un esquema de las

obras requeridas para confinar el flujo de un canal trenzado a un solo canal de flujo.

72

Figura 32. Rectificaci6n de un canal trenzado.

Si la banca A es de arcilla no estara sujeta a erosion, por 10 cual puede ser la guia para el

alineamiento del nuevo canal. Un espofon en B permitira estabilizar la curva que dirige el

f1ujo hacia E; la altura del espolon B debera ser inicialmente baja para prevenir una alta

resistencia al f1ujo de crecidas.

Par3 di~!~ i r el flujo hacia la banca izquierda E se deben disenar estructuras de guia e!l 'os

puntos C, D, F Y H. En C, la estructura puede ser una combinacion de espolon y dique

(espolon tipo bayoneta) de tipo permeable; en 0, la estructura debera ser aun mas

permeable para lograr una sedimentacion rapida que tienda a cerrar lentamente el flujo

deSde el canal izquierdo; puede ser un espolon de tipo agresivo, construfdo con materiales

permeables tales como pilotes de madera hincados, con material permeable de relleno

entre ellos ( sacos de arena 0 suelo cemento) . En ' F, pueden disenarse espolones

normales a la nueva curva; su funcioh en este caso es alejar el f1ujo de la orilla y encauzarlo

en el nuevo canal.

La fijacion de las bancas en E y G puede esperar hasta que la erosion por el flujo

concentrado en el nuevo cauce se haya iniciado y el proceso tienda al alineamiento de

diseno.

Es necesario hacer los trabajos lentamente para que el rio se vaya acomodando a la nueva

situaci6n. Es necesario permanecer alerta al comportamiento del rio aguas ariba y asf

evitar sorpresas tales comodesestabilizacion de otro tramo ya estabilizado.

73

4.6. CONTROL DE SEDIMENTACION.

La depositaci6n no deseada del material erodado es la expresi6n mas comun de un

problema de sedimentacion. EI control debe, por tanto, iniciarse desde el sitio donde se

presenta la erosion. Parar la erosion completamente es flsicamente imposible y no es

economicamente factible; por eso, es necesario determinar y entender la naturaleza del

problema de sedimentaci6n y el papel que juega el proceso de sedimentacion, antes de

proponer una medida de solucion.

La depositaci6n del sedimento puede producir nuevas tierras antes inundadas 0 recuperar

la existente, pero tam bien puede crear serios problemas. EI sedimento depositado en los

canales de flujo. reduce la capacidad de evacuaci6n de crecientes ocasionando mas

frecuentes inundaciones y daiios a las propiedades adyacentes.

4.6.1. Acorazamientos 0 Armadura del lecho. Una de las practicas para controlar la

sedimentacion 0 agradacion no deseada en un canal es forzar la formaci on de armaduras

en el lecho. Sedebe buscar [a pendiente crftica, Sc, para que se deposite el sedimento de

un determinado tamalie;, Os; si Y es la profundidad de flujo para la descarga dominante, la

ecuacion de Straub (1973): Os < 13.12 Y.Sc, permite calcular esc pendiente crftica .

Otra forma de inducir la formacion de acorazamientos es m~diantecontracciones del canal;

en este caso, la mayor velocidad que adquiere el flujo al pasar por la seccion contrafda es

capaz de mover sedimento de un tamaiio mayor hasta una dete·rminada seccion donde la

velocidad vuelve ydisminuye.

4.6.2. Trampas de sedimentos. Son presas pequeiias que funcionan como vertederos

fijos para facilitar la depositacion aguas arriba del sitio donde los sedimentos IIeguen a ser

indeseables, especialmente en embalses donde la sedimentacion reduce su capacidad util

para cumplir con los objetivos para los cuales fue diseiiado; en rios torrenciales con alta

carga de sedimentos, antes de que la capacidad del cauce se vea reducida; en sitios de

control hidraulico como puentes; aguas arriba de estructuras de toma, con el fin de impedir

que el sedimento IIegue a obstruir el normal funcionamiento de las mismas.

74