CAPITULO IV: PROTECCION Y ENCAUZAMIENTO DE RIOS

Una de las formas más eficiente de controlar el cauce de un río es la construcción de muros o diques revestidos longitudinales a lo largo de la corriente, siguiendo los patrones de curvatura típicos de la corriente. Estos muros o diques pueden construirse dentro del cauce disminuyendo la sección para facilitar la navegación o separar las corrientes de la orilla o pueden construirse con medidas de protección a lo largo de las orillas actuales. La construcción de estructuras longitudinales favorece la formación de un canal más estable y uniforme. Generalmente se diseña para un ancho permanente normal y se pueden dejar espacios entre el muro y la orilla para que sean sedimentados posteriormente. Desde el punto de vista hidráulico las estructuras longitudinales ayudan a aumentar la velocidad y disminuir la resistencia, al movimiento y la erosión. En ocasiones las canalizaciones pueden dar resultados negativos si el ancho diseñado es muy pequeño para acomodar el caudal de las avenidas del río. En estos casos existe el problema de que no es posible reacondicionar los muros para corregir el error, cosa que sí es posible en las canalizaciones con espigones donde se puede disminuir la longitud de los espigones después de construidos (Przedwojski, 1995).

OBRAS DE CONTROL DE LA EROSIÓN

Erosión: el proceso puede ser analizado iniciando por el desprendimiento de las partículas de suelo, debido al impacto de las gotas de lluvia y al mismo tiempo ocurre el proceso de flujo superficial o escorrentía, la cual hace que las partículas removidas sean incorporadas a la corriente y transportadas talud abajo. Adicionalmente, las corrientes generan procesos de desprendimiento de partículas por acción de la fuerza del agua en movimiento. Los procesos son muy complejos y es común que varios procesos actúen conjuntamente.

Las corrientes de agua son volúmenes de agua en movimiento, los cuales debido a la fuerza tractiva de la corriente pueden producir el desprendimiento, transporte y depositación de las partículas de suelo o sedimentos tanto en el fondo como en la ribera de la corriente.

Espigones

Son estructuras con una finalidad de direccionar el flujo de la corriente, evitando que la fuerza de las aguas impacten los márgenes. Generalmente son utilizados en conjuntos para crear entre ellas zonas de sedimentación y consecuentemente de disposición de material sólido, reconstituyendo de esta forma, márgenes ya afectados por la erosión. 

La forma y la geometría de los espigones son definidas en función del régimen del río y de la finalidad principal de la intervención. Como ese tipo de obras altera el equilibrio natural del curso de agua, generalmente la intervención es realizada en etapas, hasta conseguirse un nuevo equilibrio del sistema. Los gaviones se adecuan perfectamente a esa necesidad, pues permiten alteraciones y/o ampliaciones de las estructuras iníciales.

TIPO de espigones

Espigones cortos (spurs):

Los espigones cortos o spurs son diques transversales de Lp / B1 < 0.33

Donde:

LP = Es la longitud de la estructura proyectado sobre la línea perpendicular a la corriente y

B1 = es el ancho de la sección definitiva del río.

Kondap y Prayag (1989) recomiendan limitar la longitud de los espigones a 0.2B , donde B es el ancho del río y el espaciamiento entre espigones a 3L. El espaciamiento máximo que puede permitirse es 4L.

Espigones largos (groynes)

Los espigones son estructuras relativamente sólidas alargadas que se colocan para desviar la corriente de agua o controlar el arrastre de materiales del fondo, (Lp / B1 > 0.33). Un espigón es una estructura construida a un ángulo con la dirección de flujo, anclada en la orilla del canal y con una cabeza para el manejo del flujo en la punta. Los espigones incrementan la velocidad del agua al disminuirse la sección del río, aumentando el

gradiente y generando macroturbulencia intensa. La turbulencia generada por los espigones puede producir remolinos o vórtices fuertes que generen a su vez socavación, la cual representa un problema de estabilidad para la estructura del espigón.

Los espigones pueden construirse con bloques de roca, bloques de concreto, gaviones, hexápodos, tetrápodos, pilotes de acero, madera, o bambú o combinaciones de varios materiales. Los espigones de enrocado tienen generalmente una sección trapezoidal. Los materiales de gran tamaño se acumulan nos sobre otros, formando una estructura alargada.

El objetivo del espigón es desviar la corriente del río alejándola de zonas críticas para prevenir la erosión de la orilla y establecer un canal más estable. Ellos se utilizan también en ríos anchos trenzados para establecer un canal bien definido que no sufra ni agradación ni degradación y que mantenga su localización de año en año. En este caso los espigones pueden tener diques muy largos en su punta junto al agua para ayudar a definir el canal del río. Los espigones se utilizan además, en ríos meándricos para controlar el flujo en la entrada o salida de la curva.

Partes de un espigón

Un espigón consta de cuatro elementos así:

a) La punta del espigón: la cual constituye el punto crítico para su socavación por la concentración de corrientes y la velocidad del agua en este punto. La socavación de la cimentación de la punta depende de la sección del río con o sin espigones, de la inclinación de los taludes y de los caudales del río.

b) La cresta: puede ascender hacia la orilla o ser horizontal además puede ser sumergida o levantada con respecto al nivel del agua de diseño. Si la cresta es desbordable debe proveerse de un sistema de protección contra la socavación en el lado aguas abajo.

c) Anclaje: el anclaje depende de la situación real del sitio ante la posibilidad de que el agua pase por detrás del espigón.

d) Cimiento: es el factor que determina la durabilidad del espigón. El cimiento a su vez está constituido por la fundación propiamente dicha y por un tapete o colchón, como protección contra la socavación.

GAVIONES

Los gaviones son paralelepípedos rectangulares a base de un tejido de alambre de acero, el cual lleva tratamientos especiales de protección como la galvanización y la plastificación.

Se colocan a pie de obra desarmados, y son rellenados con piedra de canto rodado o piedra chancada con determinado tamaño y peso específico. Como las operaciones de armado y relleno de piedras no requieren de ninguna calificación especial, el empleo de gaviones permite ejecutar obras que de otro modo requerirían mucho más tiempo y operarios.

Tipos de gaviones Gavión caja

Gavión colchón

Gavión tierra armada

Enrrocado

Los enrocados de protección de riberas y dediques son una parte importante en los trabajos de tratamiento de ríos, y sirven a los siguientes propósitos:

• Tratamiento del río para mantener el alineamiento de la ribera

• Protección de los terrenos adyacentes contra la erosión

• Protección de los diques de defensa contra inundaciones

• Protección de estructuras, como puentes, barrajes, presas, etc.

ELEMENTOS DEL ENROCADO DE PROTECCION

La protección se compone de los siguientes elementos:

• Capa de protección de enrocado. - La cual debe ser dimensionada contra los esfuerzos de corte, y contra las olas que pueden impactar al enrocado

• Filtro.- El cual protege al suelo de la erosión debido a la corriente de agua, ataque de olas, y de flujos subterráneos; y evita el movimiento de las partículas finas que conforma el suelo protegido

• Debajo del filtro el terreno base de la orilla, o del dique

• Enrocado de protección al pie del talud.- El cual evita que el talud protegido falle, debido a los efectos de socavación general