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MUROS DE ENCAUZAMIENTO. Muros de encauzamiento: Son muros de piedra o de concreto que encauzan las aguas del río, sirven como defensa de la ribera del río y protegen la ventana de captación. Son estructuras que permiten encauzar el flujo del río entre determinados límites con el fin de formar las condiciones de diseño pre-establecidas (ancho, tirante, remanso, etc.) Estas estructuras pueden ser de concreto simple a de concreto armado. Su dimensionamiento está basado en controlar el posible desborde del máxima nivel del agua y evitar también que la socavación afecte las estructuras de captación y derivación. En lo referente a la altura de coronación que estas estructuras deben tener, se recomienda que su cota superior esté por lo menos 0.50 m por encima del nivel máximo de agua. Con respecto a su cota de cimentación, se recomienda que ésta debe estar por debajo o igual a la posible profundidad de socavación (ver diques de encauzamiento). Con la altura definida se puede dimensionar los espesores necesarios para soportar los esfuerzos que transmiten el relleno y altura de agua; es práctica común diseñar al volteo, deslizamiento y asentamiento. Desde el punto de vista de diseño y operación son muy parecidos a los longitudinales, se utilizan principalmente en zonas bajas (las obras para protección de las márgenes son otro de sus campos de aplicación). Durante el diseño, se debe tomar en cuenta que el cauce principal estará ubicado entre ellos (los muros), dejando una planicie de inundación no apta para asentamientos urbanos ni industriales. Se utilizan, principalmente, cuando los taludes de los bordos resultan muy tendidos y por tanto el volumen de obra es muy grande, o bien al cruzar zonas urbanas o terrenos muy costosos donde no hay espacio suficiente para construirlos. Estas estructuras pueden construirse a base de concreto en masa o armado, gaviones o mampostería. Están constituidos por paredes prácticamente verticales.

Tipos de Muros de Encauzamiento

Consideraciones de Diseño. Como se menciona en párrafos anteriores, son estructuras que trabajan de manera similar a los bordos, por lo que el diseño también sigue los lineamientos generales de ese tipo de obras, a saber: 

Gastos de diseño. Al igual que en el caso anterior, depende de la zona por proteger.



Estructura. El diseño debe considerar la presión hidrostática, incluyendo la supresión esperada con el nivel de agua alcanzando cuando se presenta la avenida máxima.



Drenaje. Deberá proveerse de un sistema de drenaje adecuado para zona protegida.



Altura. La variable principal a considerar para este aspecto es el gasto de diseño, ya que en función de este, se alcanzaran diferentes elevaciones.

Aun y cuando su diseño es muy parecido al de los bordos, cabe mencionar que pese a que los muros requieren de un espacio menor que los bordos, y por tanto menor volumen de obra, su costo puede ser mucho mayor que el de aquellos.

Geometría del Muro de contención.

Obras fluviales. Objetivos de las Obras Fluviales. Las obras fluviales se llevan a cabo normalmente por razones económicas; están sujetas a exigencias muy complejas con respecto a los efectos que se pretenden alcanzar y a aquellos no deseados que tienen que ser aceptados. Así, p. ej., las modificaciones producidas por construcciones fluviales en humedales o en zonas de crecida alteran la flora y fauna de estas zonas y las posibilidades de vida de diferentes especies. Estos cambios pueden generar ventajas locales considerables, p. ej., a nivel humano y de explotación, y son justificables siempre y cuando las especies vegetales y animales desplazadas encuentren suficientes posibilidades de asentarse en las zonas vecinas, de tal forma que se mantenga una gran diversidad de especies. Por este motivo, las obras de construcción fluviales y de canales se enfrentan generalmente a un conflicto de uso y deben ser planificadas y realizadas intentando conseguir un equilibrio de intereses tan amplio como sea posible. Dado que para alcanzar diferentes objetivos se pueden realizar las mismas o parecidas obras fluviales, a continuación se describe cada una de ellas junto con las principales soluciones a través de medidas de construcción fluvial.

Dragados. Las obras de dragado (temporales o continuas, para conseguir o mantener una profundidad determinada) afectan al medio ambiente natural, por un lado, al transformar los perfiles transversal y longitudinal del río, lo que normalmente conlleva cambios en el comportamiento de la corriente y, por otro lado, por las alteraciones en los alrededores del río, si el fango extraído se tiene que almacenar fuera del lecho fluvial. Además pueden producirse cambios en el nivel freático si los niveles del agua sufren variaciones duraderas. Los cambios en el comportamiento de la corriente pueden, p. ej., dar lugar a peligros de inundaciones en el curso inferior de un río al aumentar la velocidad de la corriente en el curso medio. Al destruir o alterar determinadas formaciones del lecho, el dragados puede tener como consecuencia la aparición de fenómenos de erosión que podrían afectar negativamente el objetivo perseguido. El depósito del lodo a los lados del río conlleva - según su consistencia - cambios de la flora y fauna, así como de las formas naturales del terreno. El material dragado contaminados (procedente de la contaminación del agua del río y, por lo tanto, de las acumulaciones a extraer) debe ser almacenado en depósitos para residuos peligrosos, teniendo cuidado de proteger las aguas subterráneas. El almacenamiento incorrecto de los lodos de dragado, especialmente de aquellos contaminados, puede afectar de forma perjudicial a los seres humanos a través de alteraciones de la flora y fauna.

Consolidación de las Márgenes. Las obras de consolidación de márgenes se realizan frecuentemente por razones reotécnicas antes o después de presas, represas o esclusas para barcos (en el último caso a veces también se llevan a cabo consolidaciones del fondo) y sirven para evitar la erosión y los denominados procesos de socavamiento. Por lo general consisten en escombros de obras hidráulicas, los cuales se colocan sobre bases geotextiles de afianzamiento (como lecho) con el objeto de evitar arrastres por lavado por la parte posterior o por debajo. En algunos casos pueden consistir en recubrimientos bituminosos o en los denominados encachados. Los recubrimientos bituminosos o los encachados ocasionan impactos en el medio ambiente fundamentalmente debido a su impermeabilidad, como consecuencia de la interrupción parcial del intercambio de agua entre el río y las capas acuíferas. Sin embargo, estos impactos deben calificarse como bajos, ya que el intercambio hídrico se mantiene a través del fondo. Impactos considerables se producen respecto a la flora y la fauna de las márgenes, las cuales normalmente son desplazadas por las obras. Como consecuencia de la fuerte modificación de las orillas por obras, se pueden destruir, p. ej., lugares de desove para los peces, las ranas y los sapos. Un río orillado por márgenes consolidadas produce a menudo un efecto negativo en los seres humanos debido a su aspecto artificial. Sin embargo, los efectos positivos como, p. ej., la disminución del peligro de fractura de las márgenes o de erosión, facilitan condiciones de vida más seguras en las orillas de los ríos.

Construcción de Diques de Contención. El objeto de la construcción de diques es la protección contra las aguas de crecida. Su efecto sobre el medio ambiente natural es, por un lado, impedir inundaciones de grandes zonas de vega - eventualmente habitadas - y, por otro lado, afectar el comportamiento del flujo de la corriente del río durante las crecidas. La desaparición de las inundaciones de superficies agrícolas en las vegas fluviales tiene como consecuencia, entre otras cosas, considerables alteraciones del régimen de humedad del suelo y no se produce el "efecto fertilizante" por acumulación de sustancias en suspensión después de las inundaciones (y según los casos debe ser compensado artificialmente). Ambos hechos ejercen influencia sobre la flora y fauna naturales de una zona de vega. Los tramos de río con diques de contención actúan como tramos canalizados respecto a las aguas de crecida descendientes, con la consiguiente aceleración de descenso de la corriente, la posible erosión del lecho del río y el peligro de inundaciones en zonas desprotegidas del curso bajo. Los diques de contención actúan también como barreras frente a la escorrentía superficial natural de las zonas de vega hacia el río. Por esta razón, en el tramo inferior, cercano al mar, de un río, donde los diques de contención son por lo general imprescindibles debido a las posibles mareas vivas, las superficies situadas detrás del dique tienen que ser drenadas artificialmente. Estas construcciones afectan de forma decisiva tanto a la fauna y flora terrestres como a las acuáticas. Así, los cambios en el régimen de humedad dan lugar a cambios en los biotopos de plantas y animales de todo tipo. El rápido descenso de las aguas de crecida en los tramos de dique destruye los lugares especiales de desove y de cría en zonas de aguas tranquilas. De forma indirecta, como consecuencia de efectos negativos como altas velocidades de la corriente y eventualmente erosión del fondo y de las orillas, pueden producirse perjuicios para la navegación y la pesca. La agricultura puede sufrir pérdidas considerables como consecuencia de las citadas modificaciones de la humedad del suelo y de la ausencia de los limos fluviales. Los diques de contención dificultan el acceso libre a las aguas y deben ser operados y mantenidos cuidadosamente a fin de evitar peligros de rupturas. Aquellos diques que, en casos especiales, para la protección contra la rompiente o el embate de las olas están consolidados con piedras o sustancias bituminosas, alteran también el paisaje.

Diques Longitudinales. Los diques longitudinales son estructuras de confinamiento tierra compactada. Su altura estará sujeta a los niveles de inundación que se establezcan con los caudales de diseño, y son construidos paralelos al río, esto con la finalidad de que cuando el flujo del cauce principal desborde, sea contenido por este tipo de obra, por lo tanto estos diques deben ser ubicados fuera del cauce principal, inclusive fuera de la llanura de inundación, generalmente se ubican entre 500 a 1000 metros de la orilla del río. Su coronamiento será 4 metros de ancho, esto se establece con la finalidad de tener acceso para el mantenimiento del dique.

Umbrales, Represas, Presas (Aisladas o Relacionadas con Esclusas y Centrales Eléctricas fluviales). Los umbrales, las represas y las presas menores se construyen, generalmente, para mejorar la navegabilidad de los ríos y para aprovechar la energía hidráulica, pero también por razones de manejo de recursos hídricos. Las presas pueden construirse para la regulación de los niveles de agua y de los caudales, fijas o con rebosaderos o tapaderas móviles. Se construyen en combinación con esclusas para barcos y/o con centrales hidroeléctricas, o acopladas a edificios de distribución para la desviación hacia canales, generalmente de irrigación. Los umbrales o las represas de poca altura provocan de pequeñas a medianas modificaciones de la pendiente de circulación. Todos los efectos de tales obras son proporcionales a su tamaño y, a fin de simplificar, se explican a continuación en base a los efectos de las presas: Las presas representan una intervención considerable en el régimen de circulación de un río y lo dividen en un tramo de corriente superior y un tramo inferior, los cuales están exactamente separados por la construcción. De esta forma se interrumpe el transporte de detritos de arrastre y otros sedimentos. Debido a la división en dos y como resultado de la elevación del nivel de agua en el tramo superior de la corriente, se producen sedimentaciones en esta zona. En el tramo inferior aumentará, debido al incremento de la fuerza de arrastre del agua (sin sedimentos), la extracción de sedimentos, es decir, la erosión del fondo y de las orillas de río se intensificará. En el tramo superior del río y hasta el comienzo del remanso se altera el nivel freático de los terrenos de ribera a consecuencia de la elevación del nivel de agua. A menudo esto hace necesario construir diques de contención alrededor de estos terrenos para impedir inundaciones en épocas de crecida. La alteración de velocidad de flujo de la corriente en la zona del embalse provoca una fuerte reducción de la capacidad de autodepuración del río, lo cual produce un deterioro de la calidad del agua, especialmente marcado en las épocas de estiaje. La elevación del nivel freático tiene considerable influencia sobre la fauna y flora terrestre:  Con la división del río en dos se impide la migración natural de los peces. Los pasos especialmente construidos para éstos sólo se pueden salvar de forma limitada.  Las dificultades para acceder a las zonas de desove pueden ocasionar la extinción o desaparición del lugar de determinadas especies.  A causa de la disminución de la velocidad de la corriente en el tramo anterior a la presa, puede ocurrir que:  Vuelvan a multiplicarse las plantas acuáticas;  Surjan lugares de incubación para el mosquito de la malaria y otros insectos en las zonas de aguas tranquilas;  Se establezcan caracoles en las orillas, los cuales sirven de huéspedes intermediarios de la bilharziosis (esquistosomiasis), con lo cual se extiende esta enfermedad;  Se produzcan efectos sobre la flora y fauna acuáticas a consecuencia del anteriormente citado deterioro de la calidad de las aguas (reducción de la capacidad de autodepuración); esto puede conducir a la muerte de los peces por falta de oxígeno;  El sector pesquero resulte perjudicado;  Dependiendo de las circunstancias, haya que tomar medidas especiales de protección contra aguas de avenida, ya que la presa produce una angostura de la sección de flujo y el reflujo de las aguas más arriba de la presa eleva el nivel de las mismas por encima del nivel de crecida originario;  Para evitar la erosión en el tramo de la corriente posterior a la presa, se deban, según el caso, añadir artificialmente sedimentos y detritos de arrastre al río.

Los efectos directos para la población son generalmente positivos (seguridad en épocas de crecida, suministro de agua y energía). Los efectos negativos conciernen a las modificaciones del paisaje o a la situación sanitaria de la población. Ésta puede empeorar a causa de la propagación de transmisores de enfermedades. A este respecto debería realizarse a tiempo una campaña de información y sensibilización, dirigida sobre todo a las mujeres, tradicionalmente responsables de las cuestiones de agua e higiene.

Presas de Retención de Aguas.

Este tipo de medida permite mitigar los efectos de la falta del recurso hídrico. El uso más frecuente de la presa de retención de agua superficial es para la agricultura y la ganadería, por ello, es aconsejable su realización en zona donde estas actividades económicas se dan con mayor frecuencia. Además, estas medidas, no sólo mitigan los efectos de largos periodos de sequía, sino que también, evitan que los suelos erosionados escurran hacia los ríos “receptores” disminuyendo la sedimentación de los mismos .

Rectificación de cauces o canalización. La rectificación de los ríos se hace con diferentes fines y puede realizarse tanto por motivos de manejo de recursos hídricos como por razones de aprovechamiento. Los efectos de una rectificación o canalización son diferentes dependiendo del tipo de obra. Hay que diferenciar entre las siguientes medidas:  Acortamiento de un meandro conservando éste como un brazo muerto (agua tranquila o corriente con la función de evacuación durante las crecidas u otro tipo de uso). Una obra de este tipo se realiza con el objeto de obtener energía (aumento de la altura de caída) y/o para mejorar las condiciones de navegación.  Rectificación y desplazamiento del curso del río sin mantener el lecho antiguo. Se trata de medidas de manejo de recursos hídricos con fines de protección contra inundaciones u otros peligros. El corte de un tramo en el sentido mencionado tiene normalmente los siguientes componentes: trayecto de acortamiento, brazo muerto, construcciones de presa en el brazo muerto y en el trayecto de acortamiento para la elevación del nivel del agua en el tramo superior de la corriente, esclusa acoplada a una de las presas o transformación de una de las presas en una central hidráulica. La canalización consiste por lo general en una combinación de rectificación fluvial (acortamientos de cauce) y ensanchamientos del lecho natural construyendo un perfil de flujo homogéneo (en interés de la navegación). Los impactos de las canalizaciones se tratarán en el apartado 2.3.

Acortamientos.Con el acortamiento se altera el flujo del río. La reducción del trayecto provoca un aumento de la pendiente del fondo y de la velocidad de la corriente en este tramo. Sin la construcción de presas el brazo muerto se desecaría. La mayor velocidad de flujo puede dar lugar al descenso nivel de agua aguas arriba del corte, a una mayor erosión del lecho fluvial (aguas arriba y en el trayecto de acortamiento) y a sedimentación aguas abajo. Las crestas de avenida aumentan y provocan un mayor peligro de inundaciones aguas abajo. Los niveles freáticos más arriba de la obra y en la obra misma se ven afectados. A largo plazo se produce una disminución de los niveles de las aguas subterráneas. El canal Jongley (acortamiento del Nilo Blanco de Malakal a Juba), p. ej., se construyó para a) reducir la duración del viaje en barco y b) aumentar la evacuación media diaria en un orden de 40 x 10 m3 (aproximadamente 460 m3/s) mediante el drenaje de las zonas pantanosas situadas al sur de Malakal. Las obras de presa (presa con o sin esclusa para barcos en el tramo de acortamiento y central hidráulica en el brazo muerto o a la inversa, o aislamiento del brazo muerto respecto al tramo de aguas bajas y todas las construcciones en el trayecto de acortamiento) producen aguas arriba y aguas abajo los efectos ya expuestos en el apartado 2.2.6. En la zona del tramo de acortamiento, los efectos sobre las aguas freáticas de los alrededores dependen de la localización de las construcciones (en el extremo superior o inferior del canal). En el brazo muerto la calidad del agua puede cambiar, si no se prevé ninguna circulación mediante la comunicación con las aguas principales (p. ej., eutrofización = vuelco de las aguas a consecuencia de un fuerte enriquecimiento de sustancias nutritivas, excesivo crecimiento de algas y fuerte sustracción de oxígeno). Los tramos de acortamiento sin presas provocan un fuerte impacto sobre la flora y fauna en la zona y en los alrededores del antiguo lecho fluvial (brazo muerto). A causa de la modificación de los niveles freáticos (el canal actúa como drenaje) la flora se verá con seguridad perjudicada, la antigua vegetación de orilla, cuyo crecimiento está limitado a zonas húmedas, desaparecerá. Como consecuencia de ello no pueden excluirse daños también en la fauna.

En los canales de acortamiento con obras de presa se producen aguas arriba y aguas abajo, efectos semejantes a aquellos de las presas. Además hay que contar con impactos negativos adicionales en la zona del brazo muerto:  Si el brazo muerto se cierra, el agua puede sufrir eutrofización. En parajes tropicales, el jacinto acuático puede crecer hasta cubrir la totalidad de la superficie del agua con los perjuicios consiguientes para la fauna.  Los brazos muertos constituyen buenos lugares para la incubación de insectos y de transmisores de enfermedades (enfermedades ligadas al agua y a vectores de transmisión).  La población de peces puede experimentar un fuerte incremento, variando, sin embargo, las especies. Los peces de corrientes rápidas migrarán y aumentará el número de especies de aguas tranquilas. La construcción de centrales eléctricas origina cambios en el caudal de corriente aguas abajo, a causa de lo cual se producen modificaciones en la fauna y flora (homogeneización de la corriente, la extrema agitación de las aguas determina oleaje y descenso del nivel, etc., "Grandes construcciones hidráulicas"). Las propias turbinas pueden convertirse en una trampa mortal para los peces. A causa del deterioro de la calidad del agua en el brazo muerto y de la presencia de agentes patógenos ligados al agua y a vectores de transmisión, la salud de la población está amenazada.

Rectificación del curso de agua.La reducción del trayecto de recorrido, p. ej. rectificación de los meandros, da lugar al aumento de la velocidad de flujo, con lo cual las olas de avenida descenderán con mayor rapidez. Esto tiene como consecuencia que:  Los terrenos circundantes no son inundados, o no en la misma medida que antes y por lo tanto  Se reduce la infiltración en las aguas subterráneas, disminuyendo la formación de éstas;  Se altera el nivel freático;  se producirá erosión del fondo y de las márgenes en los casos en que no se construyan las correspondientes consolidaciones del fondo o encachados para la protección de las orillas;  en la zona de la desembocadura o en trayectos con poca pendiente deben construirse diques de contención como protección contra inundaciones en casos de fuertes crecidas. Las variaciones de los niveles freáticos afectan a la vegetación. A consecuencia de la desecación de superficies pantanosas varía la diversidad de especies vegetales. La fauna también se ve perjudicada. La estructura de la población de peces puede alterarse a causa de la desaparición de zonas de desove, así como la diversidad de organismos como consecuencia de la destrucción de zonas de aguas tranquilas y modificaciones de las orillas. El escaso peligro de inundaciones afecta, desde el punto de vista económico, positivamente a la explotación de los terrenos circundantes. El drenaje permite explotar económicamente zonas pantanosas. La agricultura puede incorporar amplias superficies gracias a la construcción de redes de drenaje y estaciones de bombeo, las cuales vierten al río canalizado. De esta forma, la flora y la fauna de los terrenos afectados cambian inevitablemente. Además, con las medidas de regulación se altera el paisaje. La vegetación de la orilla, típica y característica del paisaje, desaparecerá. Desde el punto de vista socioeconómico, la obra resulta positiva, pues las inundaciones y los deterioros en las zonas protegidas se reducen.

Defensas Ribereñas y de Encauzamiento. Antecedentes. La erosión que tiene lugar en la zonas y a través de las corrientes de agua, quebrada u otra de sus formas, ha sido quizás una de las mayormente atendidas en el marco del control de la erosión dadas las serias consecuencias que de ella pueden derivarse sobre el hombre, y en general, sobre el funcionamiento del sistema socio-económico. Entre otras, cabe mencionar las pérdidas de tierra por la divagación de la corriente, las cuales son generalmente las más ricas por su aplicación a los cultivos; el riesgo a inundaciones y pérdidas de vidas humanas y viviendas, en algunos casos producto de tiempos de concentración bajos que caracterizan la fenomenología torrencial (a su vez estrechamente relacionada con los procesos de deforestación en las partes altas de las micro cuencas y los tipos de utilización de las tierras); y el desprendimiento y transporte de cantidades apreciables de sedimentos que contaminan aguas de consumo doméstico y que a su vez disminuyen la vida útil de medianos y grandes proyectos, caso de los embalses para la producción de agua y generación de energía. La desviación de las aguas exige en términos generales un mayor esfuerzo económico dado que la conformación de estructuras de alta resistencia, como lo deben ser a los propósitos de defensa de orillas, implica asimismo un mayor costo derivado de los materiales que deben ser incluidos en ellas; dentro de este tipo de estructuras se destacan los espigones o espolones construidos en gaviones metálicos, dado que además de las características de resistencia que ofrece dicha técnica, se tiene una deseable flexibilidad de la obra, lo cual se destacará más adelante.

Objetivos.  Describir las diferentes técnicas propias para el control de la erosión en corrientes de agua; teniendo en cuenta muchos otros factores dentro de los cuales se destacan el uso de la tierra y los sistemas de manejo tecnológico de operación y mantenimiento asociados.  Previa exposición de las estrategias de control de la erosión en corrientes de agua, se desarrollan brevemente algunos elementos conceptuales relativos a éstas, considerados de oportuna inclusión a manera introductoria.

Importancia. Los ríos de la costa y sierra del Perú se caracterizan por ser caudalosos en la época de avenida (enero, febrero y marzo) y de poco caudal en la época de estiaje (abril a diciembre); siendo necesario el conocimiento y aplicación de medidas de prevención y control de la erosión de los cauces de los ríos a fin de prevenir inundaciones. Las medidas de prevención y control de la erosión e inundaciones de los ríos facilitan la ejecución de estructuras y obras que permiten proteger la infraestructura vial (carreteras, puentes, vías férreas, etc.), la infraestructura hidráulica (tomas, bocatomas, centrales hidroeléctricas), centros poblados y áreas de producción agrícola.

Defensa Ribereña¸ de tierra sin protección de enrocado.

Defensa Ribereña¸ de tierra con protección de enrocado.

Medidas de Prevención y Control de Erosión en los Cauces de los Ríos y Riberas Estas son el conjunto de medidas tendientes a solucionar problemas generados por la energía erosiva del agua. Entre ellas se tiene: medidas agronómicas y medidas estructurales.

A. Medidas Agronómicas: Entre las medidas agronómicas se tienen a las Defensas Vivas Naturales y Defensas Vivas Forestales:

Defensas Vivas Naturales. Son las mejores defensas contra la inundación y la erosión del rio. Constituido por variedades de árboles y arbustos de buena densidad dispuestos en ambas márgenes del lecho del rio, manteniendo un ancho entre 30 – 40m, lo cual, en cierta manera constituye una gran garantía de su protección. La acción del hombre, y la inadecuada explotación del área con fines de uso de madera, leña y otros, originan el debilitamiento de los cauces y riberas, ocasionando que el rio se desborde provocando serios daños. La función que desde hace décadas cumple el bambú en las riberas del río Zaña, como defensa contra las erosiones ribereñas y mitigando efectos de deslizamientos y otros desastres naturales, podría multiplicarse en otros puntos de la costa norte del Perú, especialmente afectada en época de lluvias.

Defensas Vivas Forestadas. Están basadas en la plantación de arbustos y árboles de raíces profundas que se realiza una vez terminada la sección estable del rio. Su densidad debe estar en función de las características de las especies. Esta plantación se efectúa en sectores críticos, o como complemento a las estructuras o defensa artificial. El ancho de plantación en cada margen varía de acuerdo a las características del rio, por lo general de 10 a 30 m. en la costa peruana, las especies más empleadas son los “Sauces”, “Huacán”, “Huarango”:arbustos como “Chilca”, “Callacas”·, “Pájaro Bobo”, etc., también la caña en sus variedades “Guayaquil”, “Castilla”, “Carrizo”, etc.

Defensas Vivas Forestadas

B. Medidas Estructurales: Son aquellas medidas que controlan la erosión producto de la escorrentía superficial .Consisten en estructuras diseñadas sobre la base de los principios de la ingeniería. En el aspecto de diseño se toma en cuenta la hidrología e hidráulica fluvial. En la hidrología, es necesario considerar los registros hidrológicos (descargas de los ríos) y la frecuencia con las que estas se producen. Por lo general se recomienda 50 años de registro, anteriores al año de ejecución, para determinar el periodo de retorno y la descarga máxima de diseño. En hidráulica, se debe recabar datos en lo concerniente a pendiente, sección estable, tirante, sedimentación, socavación, etc.; elementos básicos para realizar el diseño de la estructura. Los tipos de estructuras más utilizadas en la previsión y control de la erosión en las riberas de los ríos son:

Permanentes. Son aquellas estructuras que se construyen utilizando concreto armado, ciclópeo, rocas y/o gaviones. Su diseño y ejecución requieren conocimientos y experiencia especializados. Se emplean para prevenir y controlar la erosión hídrica de terrenos de cultivo y otros efectos, desviando el flujo del agua y encauzando el rio en los sectores críticos. Estas estructuras son:

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Diques enrocados. Estructuras conformadas sobre la base de material de rio dispuesto en forma trapezoidal y revestido con roca pesada en su cara húmeda; pueden ser continuos o tramos priorizados donde se presenten flujos de agua que actúan con gran poder erosivo. Las canteras de roca pueden ser de buena calidad, y estar ubicadas lo más cercano posible a la zona de trabajo.

Dique enrocado en el Rio Chanchamayo VII Etapa-2007

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Enrocado con Roca al Volteo. Son estructuras revestidos con roca pesada al volteo o colocada en forma directa por los volquetes, pudiendo ser en forma parcial, solo la cara húmeda o en forma total, uña y cara húmeda. El volumen de roca empleado es mayor y su talud de acabado no es muy estable.

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Enrocado con Roca Colocada. Cuando la roca es colocada con la ayuda de un cargador frontal, excavadora o pala mecánica, en la uña y cara húmeda de terraplén. El volumen de roca empleado es menor y el talud que se logra es estable y guarda las especificaciones de diseño.

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Estructuras de concreto: Estas obras son construidas sobre la base de concreto y sirven para la protección de la acción erosiva del rio. Sobresalen, dentro de estas obras, los muros de encauzamiento; destacándose los siguientes:

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Muros de concreto ciclópeo. Son de forma longitudinal, de dimensiones variables en función al caudal máximo de diseño y el nivel de socavación. Son construidos con material de rio.

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Muros de concreto armado. Construidos con armadura de fierro y son de dimensiones menores que los muros de concreto ciclópeo.

Principales Muros de Concreto armado.

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Dados. Son cubos de concreto de 1 a 1.5m de lado, construidos in situ y superpuestos entre sí con empleo de maquinaria pesada. Se utiliza material del rio. Su ventaja es que conforme se van hundiendo, puede colocarse encima otro, hasta estabilizarse. Son estructuras de gravedad.

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Muro de Gaviones y platea Antisocavante. Son estructuras flexibles construidas por una red de malla hexagonal tejida a doble torsión. El alambre galvanizado tiene un recubrimiento plastificado que debe garantizar una vida útil adecuada del alambre. El llenado de las cajas del gavión se hace normalmente sobre la base de cantos rodados, que se encuentran en los cauces de los ríos. Estas estructuras son apropiadas en zonas donde el rio presenta pendiente suave y media. Esta medida de defensivo cumple con la función de soportar el empuje temporal o permanente del suelo y del flujo de agua del cauce. Asimismo, le absorbe el impacto de la energía del flujo de agua de lo que atraviese la pantalla de espigones, provocando el desvió parcial de las aguas direccionando a parte central del cauce. Además se crea una barrera artificial la cual progresará en la medida en que el río encuentre equilibrio. El sistema de gaviones puede ser considerado como un muro de contención de gravedad, por lo cual los criterios de diseño de la estructura giran en torno a la estabilidad que tenga este sistema en contra de las fuerzas que ejercen las corrientes de agua en base a esto. Los gaviones son estructuras de protección que tienen la forma de un prisma recto, construidos en las márgenes de los cauces fluviales, con el propósito de evitar el contacto directo de las corrientes de agua con el material que conforma la margen.

Base Antisocavante.  Función. Alejar el fenómeno erosivo del cuerpo del Gavión.  Longitud. De 1.5 a 2 veces la profundidad de erosión prevista.

 Flexibilidad. Poco espesor de los colchones.

Gavión Caja. Descripción: Los gaviones tipo caja son estructuras en forma de prisma rectangular fabricadas con malla hexagonal de doble torsión producidas con alambres de bajo contenido de carbono revestidos con recubrimiento (Galfan®). Los gaviones son subdivididos en células por diafragmas cuya función es reforzar la estructura. Toda la red, con excepción la de los diafragmas, es reforzada en sus extremidades por alambres de diámetro mayor que el de la malla, para fortalecer los gaviones y facilitar su montaje e instalación. Los alambres que forman las mallas de los gaviones, siempre que necesario, además del revestimiento con recubrimiento zinc aluminio (Galfan®), también pueden ser recubiertos por una vaina continua de PVC (clorito de polivinilo). Esto confiere una mejora a la protección contra la corrosión y los torna eficientes para el uso en marinas, ambientes contaminados y/o químicamente agresivos.

Cuando los gaviones son instalados y rellenados con piedras, se convierten en elementos flexibles, armados, drenantes y aptos a ser utilizados en la construcción de las estructuras más diversas (muros de contención, diques, canalizaciones, etc.).

Características Principales:

  

Los gaviones son subdivididos en celdas a través de diafragmas. La malla debe de tener sus bordes reforzadas con de alambres de mayor diámetro. En ambientes agresivos deben ser utilizados adicionalmente revestimientos en material plástico.

Resumiendo:      

Pueden ser construidos en aguas profundas. Son flexibles, pueden acompañar, deformarse, erosiones no previstas. Pueden ser construidas por etapas. Son económicas. Son de rápida ejecución. No requieren mano de obra calificada o maquinaria especializada.

Temporales. Son estructuras construidas eventualmente y generalmente duran un periodo de avenida, de costos relativamente bajos, y su construcción no requiere de mayor especialización. Su finalidad es desviar el flujo del agua de los terrenos de cultivo. Dentro de estas estructuras temporales se tiene:



Espigones o Espolones. Los espigones o Espolones son muros de encauzamiento y tienen como fin normalmente la construcción artificial de determinados perfiles de flujo o de un determinado recorrido longitudinal con el objetivo de mantener ciertas velocidades o direcciones de flujo y profundidades del agua ante caudales de volumen bajo o medio. Estas construcciones afectan al comportamiento natural de flujo de la corriente con el ya citado riesgo de erosión - siempre y cuando se modifique el nivel freático - y también a las tierras bajas de las orillas (vega) del río (deterioros por humidificación o desecación con los correspondientes impactos sobre la flora y fauna; zonas naturales de orilla, normalmente irregulares, sufren por lo general alteraciones). Dentro de las obras de carácter temporal, son las que demuestran mayor eficacia en el trabajo de control. En esencia vienen a ser acumulaciones de material de rio dispuestas en forma trapezoidal, revestidas con roca pesada y construidas con empleo de maquinaria. Los espigones van dispuestos en forma perpendicular o paralelos al flujo del rio, con longitudes variables de 50 a 100m y espaciamientos entre sí de 50 a 200m; en este caso se denominan deflectores disipadores. Los espigones son estructuras interpuestas a la corriente, uno de cuyos extremos está unido a la margen. El propósito de estas estructuras consiste en alejar de la orilla a las líneas de corriente con alta velocidad, y evitar así que el material de la margen pueda ser transportado y ella se erosione. Además los espigones facilitan que los sedimentos se depositen entre ellos, con lo que se logra una protección adicional de la orilla. Los espigones pueden estar unidos simplemente a la orilla en contacto con ella, o bien, estar empotrados una cierta longitud dentro de la margen. En general representan un medio óptimo para conseguir profundidades adecuadas para la navegación y determinadas direcciones de flujo con el menor impacto ambiental posible. A menudo, mediante la construcción de espigones y de muros de encauzamiento se puede prescindir de otras obras fluviales o, p. ej., de dragados.

Efectos: 1. 2. 3. 4. 5.

Desvío del flujo hacia el centro del cauce; Aumento local de la velocidad de la corriente debido a la reducción de la sección y el consiguiente aumento de la turbulencia con la creación de remolinos; Sedimentación del material de transporte inmediatamente aguas abajo del mismo en las proximidades del misma margen, interrumpiendo su eventual erosión; Socavación local del fondo que evoluciona hacia el centro del cauce con el consiguiente aumento del tirante; Surgimiento de otras fosas de erosión, al lado del espigón, generalmente localizadas aguas arriba.

Objetivo: 1. 2. 3. 4. 5.

Estabilizar el curso del río; Reducir la velocidad del flujo en las inmediaciones del margen, aguas arriba y aguas abajo, a valores tales que no pueda producirse erosión. Favorecer la sedimentación del material de arrastre entre los mismos, en este caso y en el anterior usualmente son definidos como espigones retardadores del flujo; Desviar el flujo hacia el centro del cauce alejándolo de eventuales zonas críticas, para prevenir erosiones; En caso de ríos navegables, centralizar la corriente para profundizar el cauce; en este caso usualmente se les define como espigones deflectores.

Generalidades: Los espigones son obras transversales que avanzan desde la orilla existente hasta la nueva línea de orilla, para reducir las anchuras excesivas del lecho, provocando la sedimentación de la zona limitada por ellos. Siempre se debe tener en cuenta que tales estructuras son obstáculos en el flujo natural del río por lo que puede haber reacción. Las ventajas de los espigones sobre las obras longitudinales estriban en que permiten modificar posteriormente con facilidad el ancho del lecho; pero en cambio ofrecen el inconveniente de no formar un lecho regular, ya que constituyen solamente guías a relativamente grandes distancias, y entre ellas el lecho se forma libremente. La razón principal de que se empleen a pesar de este inconveniente, radica en que implican menos desembolsos. En ríos de montaña con considerable transporte de sedimentos los espigones no dan buen resultado. Estas estructuras han sido muy efectivas en ríos pequeños y medianos. Los espigones se usan comúnmente en protección de tramos en curva. Los espigones se construyen con plataformas sumergidas, con cestones, con enrocados, con gaviones, con cajones de piedras, de tierra con taludes protegidos, de concreto, etc. Los espigones son útiles cuando se quieren obtener los siguientes resultados:

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Protección frente a las inundaciones junto a otras obras. Protección de las márgenes. Sedimentación en las márgenes erosionadas. Fijación de un cauce estable. Mejorar las condiciones de desagüe. Formación de un canal navegable.

Espigones de grava recubiertos de gaviones tipo colchoneta

Concepto de Diseño: Los espigones son en esencia diques transversales implantados en la orilla con una pendiente moderada desde el anclaje hasta el extremo inferior en el río, el efecto perseguido es alejar el flujo principal de las aguas del talud natural en dirección al centro del canal, así como desplazar el cauce más hondo en dirección también al centro del río.

Método de diseño: Elevación. La elevación es determinada analizando la profundidad alcanzada por el evento de diseño y ella definirá el porcentaje de eventos interceptados por lo que deberá ser en el anclaje al menos la misma del banco natural del río en el sitio donde se practica cada espigón; la elevación en el extremo deberá estar comprendida entre un 40 y 50 % de la elevación total de la carga promedio de agua de los eventos anuales. Cuando se practican en ríos navegables se debe tener mucho cuidado a la hora de ubicarlos para que no ofrezcan ningún peligro a la navegación.

Anclaje

Espigón

Banco Natural

Nivel de agua de diseño Nivel promedio anual de aguas altas Nivel promedio anual de aguas bajas diseño

Fondo del canal

Ángulo de orientación. El ángulo de orientación se mide entre la cara de aguas arriba del espigón y la cuerda que une los puntos de intersección de los ejes longitudinales de este espigón y el espigón ubicado inmediatamente aguas arriba. El ángulo medido en esa forma debe tener un valor intermedio entre 50 y 85 grados. Deben en todo caso pro economía y funcionalidad ser perpendiculares al flujo.

R = radio de curvatura

E

L = longitud del espigón S = separación entre espigones

L R

β = ángulo de orientación E = empotramiento A = ancho del canal β

A

S

Cantidad de espigones. La cantidad, longitud y separación entre espigones responden a un diseño de conjunto, en donde las decisiones ingenieriles definirán buena parte de ese conjunto.

Barra natural

Línea del banco

S Borde deseado del agua de diseño Línea del banco

Espigones

Dique longitudinal

Gradiente. La gradiente lateral es también una decisión ingenieril, pero debe ser menor que el ángulo de fricción del material utilizado en la construcción. La gradiente longitudinal debe ser igual en todos en los espigones de una misma batería, y resulta ser producto de las elevaciones de diseño para los diferentes niveles de agua considerados junto con la longitud de los espigones.

Métodos y materiales de construcción. Los métodos y materiales de construcción varían dependiendo del tamaño del río y del espigón, la profundidad y la velocidad del agua; aguas profundas y veloces requerirán de grandes bloques de piedra sobre todo en las áreas más expuestas de los espigones.   

Las partículas deben ser preferiblemente angulares y no más de un 30% de ellas pueden exceder en longitud al 2,5 de su espesor. Ninguna partícula debe exceder en 3,5 veces su espesor. La piedra debe ser bien graduada, pero solo una pequeña cantidad no mayor al 35% del material puede ser menor al diámetro crítico de partícula. Esto debe

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cumplirse sobre todo en aquellas partes de los espigones que sufren en forma directa el embate del flujo de agua, ya sea durante el proceso constructivo o durante la vida del espigón. El material para la construcción de espigones debe ser preferiblemente piedra de cantera, bloques de hormigón, o algún otro material similar. Esto si se pretende obtener una larga duración en servicio de la obra. Sin embargo la experiencia nos dice que bolones de río y cantos rodados resultan más fáciles de manipular que partículas angulares y dan prestaciones de calidad similar a los segundos. Los materiales a utilizar deben ser clasificados utilizando modelos para flujo viscoso turbulento, normalmente esos modelos arrojan resultados un 20 o 25 % superiores a los modelos para flujo viscoso no turbulento. Existen algunos otros materiales de factoría para construir espigones, tales como gaviones, colchones reno, gaviones de bolsa, bolsacreto, pilotes anclados en el suelo, dolos de concreto, pacas de llantas, etc. El ingeniero deberá por lo tanto elegir cual es el que mejor se adapta a las condiciones del río en cuestión, en una buena combinación de funcionalidad y precio. La elección de gaviones en todas sus versiones funcionales cuando no existen bolones adecuados a corta distancia, es desde el punto de vista de la economía una buena opción, sobre todo una elección mixta de gaviones y relleno granular con tamaños de partícula que no requieran de geomalla, ante un proyecto con este perfil debe tomarse en cuenta el mantenimiento anual que requerirán durante la estación de estiaje a fin de enfrentar las lluvias en condiciones de integridad física.

Espigones Deflectores Tipo E (Pirámides).

Estos tipos de defensivos se los consideran más apropiados para zonas donde puede existir inicialmente gran turbulencia y proteger estructuras como ser diques de tierra. Además son utilizadas como formadora de barranca por sedimentación y como deflectora de curso del flujo. Se recomienda que estas pirámides no se implementen donde existe riesgo de socavación en la base, este tipo de defensivos se lo utiliza en terrenos firmes y no susceptibles a lecho móvil (licuefacción). Para la conformación de pirámides se utilizan maderas de cuta o jichituriqui de 7 m de longitud vinculados con fierro, malla olímpica de doble torsión y unidas con el cable de acero de 1”, el mismo que se amarrará en los bloques de anclaje en ambos extremos, dando una o dos vueltas en cada pirámide.

Defensivo Espigón Deflector Tipo A

Este defensivos tiene por función deflectar (modificar la dirección) de las aguas, orientándolas para los lugares deseados disipando de esta manera la energía del río. Al mismo tiempo cumple la función de sedimentar la zona. Esta obra está construido por pilotes de 8 m. aproximadamente que se hincan en el terreno dejando 2 m sobre el nivel. Posteriormente, son unidos con malla de doble torsión.

Espigones de bolsacreto.

Espigones de hexápodos prefabricados de concreto armado

Forma de Espigones: 1.

Asta Simple.

2.

Martillo.

3.

Bayoneta.

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Rayados o terraplenes. Consiste en la acumulación de material de rio mediante maquinaria pesada, por lo general tractores de oruga. Esta acumulación se efectúa con el objeto de desviar el flujo y proteger terrenos de cultivo. El material arrimado generalmente toma la forma trapezoidal con dimensiones de 15m de base mayor por 4m de corona y alturas variables de 2 a 2.5m en función del caudal, y sección estable. El material acumulado no es compactado. En otros casos solo se acumula frente a los terrenos de cultivo, tratando de profundizar el cauce. Estos trabajos son ejecutados manualmente ya sea por cuenta estatal o por los propios agricultores. Sus resultados son bastante irregulares, ya que por lo general con una descarga de 400m3/s, fácilmente lo erosiona debidos al flujo concentrado en la zona de trabajo.

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Caballos abarcados. Son estructuras formadas por 3 o 4 troncos dispuestos en forma piramidal, amarrados con alambre; en la parte media, lleva una plataforma amarrada, la cual es cargada con piedra de rio o de cantera si la hubiera cerca. Las dimensiones más usadas son de 3 a 4m de altura y de espesor de 40 a 50cm, siendo por lo general de “sauce”, los troncos más usados. A los caballos cuando van fijados en baterías de 10 a 20m, se les denominan “abarcados”, existiendo una separación mínima de 80cm entre ellos, en la parte media y en las bases en forma continua. En la parte media va una plataforma, donde, a manera de depósito, tiene un cajón tejido con troncos que es llenado con cantos rodados de 12”a 20”. Se le emplea en gran parte de los valles y su estabilidad depende de la magnitud de la descarga del rio. Si estas estructuras son colocadas en forma perpendicular al flujo del agua, serán fácilmente arrasadas, sin embargo con las que sirven de desviación del flujo y colocadas en forma paralela sucede lo contrario. A mayores caudales o concentración del flujo en el punto establecido, son construidos.

Gallineros

Caballos abarcados.

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Cestones. Son depósitos de forma cilíndrica o canasta, construidos sobre la base de ramas o troncos flexibles y llenados con piedra de rio, amarrados en la parte terminal. Se comportan como estructuras de gravedad. En crecientes se usa como medida para evitar desbordes.