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S.E.P.

TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTEPEC

INGENERIA CIVIL NOMBRE DE LA ASIGNATURA: TALLER DE INVESTIGACION

NOMBRE DEL DOCENTE: ING. CORDOVA CAMACHO ARTURO

NOMBRE DEL TRABAJO: PROCESO DESCRIPTIVO DE LOS SOCAVONES EN SAN JUAN BAUTISTA TUXTEPEC

INTEGRANTES DEL EQUIPO: GARCIA GONZALES CARLOS ALBERTO HERNANDEZ MEJIA JULIAN JUAREZ OCHOA EDWARD ALEXIS SOSA AGUILAR ALI OMAR

GRUPO:

C

SEMESTRE:

FECHA DE ENTREGA:

OCTUBRE DEL 2019

5

PROCESO DESCRIPTIVO DE LOS SOCAVONES EN SAN JUAN BAUTISTA TUXTEPEC

INTRODUCCION La sobre explotación del manto acuífero y la falta de mantenimiento del sistema hidráulico (tuberías viejas y falta de desazolve), son los factores que están facilitando el surgimiento de diversos socavones en la ciudad de Tuxtepec. La palabra socavón viene de socavar, es decir, algo que se erosiona y se desgasta. En este caso es el suelo y esto ocurre, generalmente, por aspectos constructivos. Aquí, lo que interviene es la red subterránea de drenajes. Son redes muy antiguas, algunas tienen más de 40 o 50 años y en algunos casos hasta más, en las que desgraciadamente se van sumando una serie de condiciones para que estas tuberías y causes se rompan (puede ser por el hundimiento de la Ciudad debido a la extracción de agua o a la presión excesiva); no resisten el asentamiento, se rompen y comienza una fuga y con ella una erosión y socavamiento. Y esto va generando un vació en un área en la que hay una avenida o carretera. Y al dejar este hueco por debajo de una carpeta asfáltica viene el colapso, porque no resiste pues pasan vehículos por encima, y entre más pesado es peor. En temporada de lluvias el problema se agrava. La cantidad de agua aumenta y su trabajo erosivo se incrementa. La formación de socavones es aleatoria y pueden tardar hasta uno o dos años en formarse, lo cual complica la posibilidad de detectarlos a tiempo, muchas veces se pueden ver indicios, por ejemplo cuando comienzan a hacerse hoyos en el asfalto. El agua es la que verdaderamente está actuando como uno de los fenómenos y agentes erosivos, ya sea la que se rompe la tubería o el agua que se infiltra (aunque no es tan común). Con grandes cantidades de agua, las tuberías llegan a romperse. Ahí es cuando vemos en las coladeras como sale el agua como si fueran verdaderas fuentes.

Y esto aunado a una serie de condiciones en el abatimiento del nivel del agua subterránea, pues el mismo acuífero que se ha visto abatido por extracción. Lo anterior, a lo largo de muchos años ha provocado un hundimiento del suelo. El mantenimiento de la red hidráulica es la respuesta, además de una renovación urgente pues en la actualidad existen materiales más resistentes a la deformación y que poseen más elasticidad que las actuales, que son rígidas. Sin embargo, está consciente de que se requiere una gran inversión: Cambiar todo eso es una tarea titánica, pero en algún momento se tiene que enfrentar toda la situación. El gobierno de la ciudad lo está tratando de enfrentar, en esta temporada no hay tubería que resista la cantidad de agua que está cayendo, y lo vemos en todas las inundaciones porque no hay manera de desahogar toda es agua que cae en dos horas. Hay que entender los límites de la misma red hidráulica que está saturada. No necesariamente está lloviendo más pero cada año que pasa, el sistema hidráulico se deteriora. Es muy complicado porque la demanda del agua va en aumento. Ahí habría que pensar en política de recuperación de agua de lluvia y cosas así. La solución no es única, se requiere la participación de especialistas de diferentes temas y de ingenieros civiles, ingenieros sanitarios e ingenieros hidráulicos y buscar una manera de regular la extracción del agua.

LOCALIZACION Estado: Oaxaca Municipio: San Juan Bautista Tuxtepec primer cuadrante Distrito: 232 Clima: cálido Temperatura: 27° a 35°

Referencias topográficas: El municipio de san juan bautista Tuxtepec se localiza en la región del Papaloapan al norte del estado de Oaxaca en las coordenadas geográficas 18°04`42” N 96°07`07” W de longitud oeste. Limita el norte con el estado de Veracruz de Ignacio de la llave y municipio de san miguel Soyaltepec, al oriente con el municipio de Loma bonita, al poniente con los municipios de Santa María de Jacatepec, San Lucas Ojitlan y san José Chiltepec y al sureste con el municipio de Santiago y Loma bonita, presenta un altura de 20 msnm. Superficie promedio de afectación: En el municipio se cuenta con fallas normales, Anticlinales, aspectos que inducen riesgos en los sitos que se distribuyen pero de manera general no presenta riesgo alguno para la población de la cabecera municipal como las localidades que conforman el municipio Orografía: región poca montañosa, cuenta algunas planicies. La topografía del municipio es plana.

MEMORIA DESCRIPTIVA La socavación consiste en la profundización del nivel del fondo del cauce de una corriente causada por el aumento del nivel de agua en las avenidas, modificaciones en la morfología del cauce o por la construcción de estructuras en el cauce como puentes, espigones, etc. La socavación comprende el levantamiento y transporte de los materiales del lecho del río en el momento de una avenida o creciente, o por la construcción de una obra dentro del cauce. Debe diferenciarse la socavación de la erosión no recuperable en el sentido de que después de que pase la avenida o se elimine la causa de la socavación en procesos posteriores, comúnmente se vuelven a depositar sedimentos en un proceso cíclico, y se puede recuperar el nivel del fondo del cauce. La socavación está controlada por las características hidráulicas del cauce, las propiedades de los sedimentos del fondo y la forma y localización de los elementos que la inducen. Es el cambio en el nivel del fondo del cauce con el tiempo, a 10, 50, 100 o 500 años. Esta profundización o agrandación del cauce ocurre en longitudes importantes de la corriente en un proceso que obedece a fenómenos geomorfológicos, los cuales pueden ser acelerados por la intervención antrópica de la cuenca o el cauce. La evaluación de esta erosión o agrandación requiere de una investigación de la hidrología, geología, geomorfología e historia de la corriente y de la cuenca de drenaje y establecer modelos para predecir la evolución futura. Se conoce de ríos que en menos de 30 años se han profundizado más de diez metros. La degradación no recuperable en ocasiones es ignorada en los cálculos de socavación porque los ajustes del fondo del canal a lo largo de todo su sistema no son detectados o se asume que son insignificantes. Sin embargo, el conocimiento de esta degradación puede permitir detectar grandes profundizaciones del cauce durante la vida útil de una estructura. Los ríos y corrientes son detalles dinámicos del paisaje que se ajustan naturalmente al alterarse sus condiciones ambientales. Esta habilidad para ajustarse implica que cualquier cambio natural o antrópico necesariamente causa un ajuste en la morfología del canal, en las cargas de sedimentos, y en las características hidráulicas aguas arriba y aguas abajo en un intento del río por adaptarse a la alteración. Si el balance equivale a que la energía del flujo aumenta, el canal se ajustará a buscar un nivel menor de energía degradándose aguas arriba, ampliándose y sedimentando aguas abajo. La degradación puede ocurrir sobre un periodo grande de años y puede afectar longitudes grandes del canal, ríos completos o sistemas completos de cuencas.

Para el cálculo de la socavación general puede utilizarse el método de Lischtvan Lebediev, que considera como parámetros el gasto de la corriente, el tirante, el área hidráulica, las características de los materiales del fondo y la separación y dimensiones de los apoyos, entre otros. Para calcular la socavación local existen más de veinte métodos, de los cuales se recomienda en esta nota utilizar el de Maza, el de Laursen, el de la Universidad Tecnológica de Dinamarca y el de Neill, para que, con base en los diferentes resultados, se elija un valor de diseño por parte del proyectista. Los diferentes parámetros considerados por los métodos anteriores son: el ancho de la pila, el tirante, la velocidad y el ángulo de esviajamiento. En cuanto a las obras de protección contra la socavación, han demostrado ser más efectivas aquellas constituidas por pedraplenes colocados a volteo, sin ningún junteo, por presentar muchas ventajas: a) Restan intensidad a los vórtices; b) La estructura es flexible y sus elementos se reacomodan solos cuando se forma alguna depresión en su vecindad; c) Evitan la expulsión de material fino a través del mismo; d) Su diseño es sencillo.

Puesto que el esviaje de una pila respecto a la dirección de la corriente es un parámetro muy importante que puede aumentar la socavación del ángulo de ataque, debe tenerse muy especial cuidado en observar si éste es importante (más de 10º) durante las inspecciones de las estructuras, a fin de tomar medidas preventivas. Para el detalle de los métodos de cálculo de la socavación, pueden consultarse las siguientes publicaciones de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes. - Socavación en Cauces Naturales. - Socavación Local en Pilas. Las experiencias obtenidas por la observación del comportamiento hidráulico de los puentes y obras menores de drenaje ante avenidas extraordinarias, así como por las situaciones de emergencia que han sufrido tales estructuras de la red federal libre de peaje a causa de la ocurrencia de crecientes extremas de ríos y arroyos, permiten plantear las siguientes situaciones y recomendaciones desde el punto de vista de drenaje para puentes y alcantarillas. 1. Las estructuras que drenan corrientes con cauces de avenidas muy amplias generalmente estrechan la sección de dichos cauces, por lo que durante las

crecientes importantes trabajan forzadamente, lo que propicia en gran número de casos el colapso de la estructura debido al fenómeno de la socavación. Considerando lo anterior, conviene que los puentes existentes que produzcan tal estrechamiento del escurrimiento en cauces amplios, cuenten con terraplenes “fusibles” que puedan ser cortados fácilmente por la corriente cuando ésta alcance un tirante 50 cm menor que el de diseño y evitar así que el puente trabaje forzadamente desde el punto de vista hidráulico, con la posible consecuencia de su colapso. Dichos terraplenes “fusibles” consisten en terracerías con altura igual a dicho tirante de diseño, para que el agua sobrepase el nivel de rasante de la carretera y la erosione, con su consecuente corte; además, los terraplenes fusibles se construyen con material puramente friccionante sin protección contra tal erosión. 2. Los puentes que drenan corrientes con cauces encajonados (bien definidos) llegan a fallar por socavación cuando este fenómeno no fue debidamente analizado en los estudios básicos para el proyecto de las estructuras, o cuando el caudal de las avenidas máximas fue subestimado. En otras ocasiones, cuando existe estrechamiento y los apoyos extremos están ubicados dentro del cauce, éstos pueden ser flanqueados por la corriente, y ser afectados por la socavación, a tal grado que pudiera colapsarse la estructura. Se deberá tener especial cuidado en proyectar de forma adecuada la estructura, considerando un gasto de diseño debidamente analizado y una profundidad dedesplante suficiente de su cimentación para evitar la falla por socavación. De esta forma también se minimizará la probabilidad de que el puente sea flanqueado por la corriente al sufrir la erosión y corte de los terraplenes de acceso. Es frecuente encontrar en la actualidad, sobre todo en cortes en balcón, obras menores de drenaje consistentes en uno o más tubos con diámetros muy pequeños - entre 60 y 90 cm., obras que si bien pudieran ser suficientes desde el punto de vista hidráulico, no lo son para los caudales sólidos consistentes en troncos de árboles, ramazón, palotada, sedimentos desde arenas hasta boleos grandes, y basura. Ello provoca que el agua pase por encima de la rasante y erosione los taludes de aguas abajo, provocándose deslaves que finalmente destruyen carretera y alcantarilla. Así, es necesario que las obras menores de drenaje se proyecten con dimensiones suficientes que puedan dar paso no sólo al caudal líquido sino también a los cuerpos que pueda arrastrar la corriente, así se duplique, triplique o multiplique por un factor mayor el área que requiera la obra para drenar exclusivamente el gasto líquido.

En cualquier caso, es recomendable que la dimensión mínima de una obra menor de drenaje sea de 1.2 m., a fin de que sea posible efectuar su limpieza sin dificultad. Finalmente, se recomienda eliminar el uso de tubos metálicos para construir o reconstruir alcantarillas, en todas las regiones costeras o en aquéllas en que exista la posibilidad de que ocurra el fenómeno de corrosión.

RECOMENDACIONES: I.- Si en una sección de terraplenes se presenta el colapso de una alcantarilla y el corte en la carretera es de una longitud de 5 a 12 m. se recomienda: A) Resolver a base de un pedraplén si se cuenta con piedra de gran tamaño en la zona. B) Colocación de una batería de tubos para alcantarilla de concreto con diámetro de 1.50 mts. C) Colocar una rampa a base de tubería, rieles, madera, etc. II.- Cuando en una sección en balcón se pierde parte o toda la superficie de rodamiento, se recomienda: A) Ampliar la sección del camino hacia el corte siempre que la clasificación de los materiales sea factible de atacar con la maquinaria disponible. B) Colocar un muro seco o utilizar gaviones del lado donde se pierde la sección y proceder al relleno con material de buena calidad. III.- Si se colapsa el puente y se tiene un cauce divagante en una gran extensión y se tiene material a base de arenas o cantos rodados de gran tamaño y el tirante es considerable y con alta velocidad, se recomienda: A) Construir un vado natural en el ancho total del cruce lo que permite restar velocidad y reducir el tirante del agua el cual no debe exceder de 20 cm.

B) Distribuir el cauce en 2 o 3 sitios que permitan colocar rampas en claros de 10 a 12 m. Lo que nos dará un paso provisional sin tirante de agua en la superficie de rodamiento. IV.- Cuando se colapse un puente y se tenga un cruce con un tirante de agua permanente no menor de 50 cm., y longitud menor a 50 m. y el terreno del lecho del cruce sea a base de arena, limos, etc., se recomienda:

A) Retrasar el camino, cuidando la pendiente para cruzar el cauce con un vado natural, buscando alojar la sección sobre el lado del corte, no importando la clasificación del material por lo que deberá proveerse el uso de explosivos. B) Se verá la posibilidad de recuperar la sección cortando sobre la cama del camino, lo que implicará incrementar la pendiente, sin embargo se logrará dar paso en el menor tiempo posible. Reglas Generales de Operación del Fondo de Desastres Naturales. Formatos del Fonden y Formatos EMER 01, 02 Y 03. Ante la eventualidad de un desastre natural, la respuesta tradicional del Gobierno Federal, así como de los gobiernos estatales y municipales, consistía en la reorientación del gasto presupuestado para reparar, en la medida de lo posible, los daños sufridos en la infraestructura física y para atender a la población damnificada. Lo anterior provocaba que, en ocasiones, los programas normales de las dependencias y entidades a quienes correspondía la atención inmediata del desastre sufrieran importantes alteraciones, o no se cumplieran cabalmente. A partir de 1996 se constituyó dentro del Ramo 23 del Presupuesto de Egresos de la Federación el Fondo de Desastres Naturales (FONDEN), con el propósito de atender eficaz y oportunamente los daños ocasionados a la población damnificada y a la infraestructura física pública. ACUERDO POR EL QUE SE EMITEN LAS REGLAS GENERALES DEL FONDO DE DESASTRES NATURALES (Diario Oficial de la Federación 3 de diciembre de 2010) Capítulo I Disposiciones generales Artículo 1o.- El Fondo de Desastres Naturales es un instrumento interinstitucional que tiene por objeto ejecutar acciones, autorizar y aplicar recursos para mitigar los efectos que produzca un fenómeno natural perturbador, en el marco del Sistema Nacional de Protección Civil. Artículo 4o.- Son fines del Fondo de Desastres Naturales: I. Canalizar recursos para la reconstrucción de los daños sufridos por un fenómeno natural perturbador en los sectores de competencia federal, estatal o municipal, en términos de los Lineamientos de Operación específicos que regulan cada uno de los procedimientos a que hacen referencia las presentes Reglas Generales del Fondo de Desastres Naturales.

En los trabajos de reconstrucción o restitución de los bienes se deberán incluir, en lo posible y por separado, medidas de mitigación para daños futuros, a través de normas de diseño o construcción que reduzcan su vulnerabilidad ante futuras amenazas, en el entendido de que la dependencia o entidad de la Administración Pública Federal responsable del sector deberá evaluar y, en su caso, validar los argumentos técnicos y los documentos de las mejoras y adiciones en las acciones incluidas en el programa de restauración de los daños, de tal manera que garanticen que los bienes operarán dentro de márgenes de seguridad recomendables; III. Otorgar recursos a las dependencias y entidades de la Administración Pública Federal para la adquisición de equipo especializado destinado a la atención de emergencias y desastres naturales; VI. Canalizar recursos para llevar a cabo las contrataciones de terceros independientes especializados que requiera el Gobierno Federal para las evaluaciones de daños, cuya finalidad sea la valoración de los montos requeridos para la reconstrucción de la infraestructura afectada por la ocurrencia de un fenómeno natural perturbador, de conformidad con las disposiciones aplicables, y

Capítulo III Sobre la Declaratoria de Desastre Natural y el acceso a los recursos del FONDEN Sección I Procedimiento para solicitar la corroboración de la ocurrencia de un Desastre Natural Artículo 7o.- Cuando una Entidad Federativa se encuentre en Desastre Natural deberá solicitar, dentro de los tres días hábiles siguientes a la ocurrencia de éste, a las Instancias Técnicas Facultadas señaladas en el artículo 5o., fracción XX, de las Reglas, que corroboren la ocurrencia del Fenómeno Natural Perturbador, debiendo marcar copia de la misma a la Dirección General del FONDEN. La solicitud deberá estar suscrita por el titular del Ejecutivo de la Entidad Federativa de que se trate o, en su defecto, por el servidor público facultado para tal fin, y deberá contener: I. La descripción del Fenómeno Natural Perturbador, así como la fecha de su ocurrencia;

II. Las denominaciones de los municipios o Delegaciones Políticas involucradas. En este rubro se deberán incluir todos aquellos municipios o Delegaciones Políticas que se considera sufrieron o pudieron haber sufrido afectaciones a causa del Fenómeno

Natural Perturbador de que se trate y que se encuentren ubicados dentro del área de influencia del fenómeno en cuestión. Dichas denominaciones deberán coincidir con el registro del Instituto Nacional de Estadística y Geografía. III. Nombre, localización, número telefónico y correo electrónico de un servidor público con quien la Instancia Técnica Facultada pueda establecer comunicación para atender cualquier duda o requerimiento específico. Artículo 8o.- La Instancia Técnica Facultada tendrá hasta tres días hábiles contados a partir del día siguiente a la recepción de la solicitud señalada en el artículo anterior, para notificar a la Entidad Federativa solicitante respecto del dictamen de corroboración del Fenómeno Natural Perturbador en los municipios o Delegaciones Políticas solicitadas, marcando copia del mismo a la Coordinación y a la Dirección General del FONDEN. Sección II Procedimiento para emitir una Declaratoria de Desastre Natural Artículo 9o.- Para acceder a los recursos del FONDEN, en la sesión de instalación del comité de evaluación de daños a que se refiere la sección siguiente, la Entidad Federativa deberá entregar al representante de la SEGOB la solicitud de emisión de una Declaratoria de Desastre Natural firmada por el titular del Ejecutivo de dicha Entidad Federativa, en la que se deberá manifestar lo siguiente: I. Los municipios o Delegaciones Políticas afectados que han sido corroborados por la Instancia Técnica Facultada, incluyendo la descripción del Fenómeno Natural Perturbador y la fecha de su ocurrencia; II. Que ha sido rebasada su capacidad financiera y operativa, para atender, por sí misma, la totalidad de los efectos del Fenómeno Natural Perturbador; III. Su compromiso para incorporar en sus respectivos programas y presupuestos anuales subsecuentes, los recursos necesarios para asegurar la infraestructura pública; IV. Que ha regularizado los recursos recibidos por concepto de Apoyos Parciales Inmediatos, y V. El nombre del servidor público designado para dar seguimiento a la solicitud. Artículo 10.- Cumplido lo previsto en el artículo anterior, a más tardar a los cuatro días hábiles siguientes, la SEGOB, por conducto de la Coordinación, deberá emitir y publicar en el Diario, sin perjuicio de que se difundan a través de otros medios de información, la Declaratoria de Desastre Natural respectiva.

Sección III De los comités de evaluación de daños Artículo 11.- Una vez recibida de la Instancia Técnica Facultada la corroboración de la ocurrencia de un Fenómeno Natural Perturbador, el titular del Ejecutivo de la Entidad Federativa o el servidor público competente para tal efecto, deberá convocar, a más tardar al día hábil siguiente, a todas las instancias competentes, tanto federales como locales, para la instalación del comité de evaluación de daños. La evaluación de los daños por cada sector afectado, deberá contar con soporte fotográfico que incluya la georreferenciación satelital de cada una de las acciones de reconstrucción a realizar. Desde la instalación del comité de evaluación de daños correspondiente, las Dependencias y Entidades Federales, así como las Entidades Federativas, podrán solicitar Apoyos Parciales Inmediatos con cargo al FONDEN a cuenta del costo total de reconstrucción de la infraestructura federal y estatal financiada y contra el cincuenta por ciento de los recursos públicos federales a que se refiere el artículo 22 de las Reglas. Dichos apoyos no podrán cubrir acciones y obras cuyo período de ejecución sea mayor a treinta días naturales. En casos excepcionales y debidamente justificados, la Unidad de Política podrá ampliar el plazo de ejecución de los Apoyos Parciales Inmediatos. Los recursos autorizados mediante los Apoyos Parciales Inmediatos, deberán incluirse en los diagnósticos preliminares presentados en la sesión de entrega de resultados del comité de evaluación de daños y en los diagnósticos definitivos que se presenten ante la SEGOB, a fin de que sean regularizados por parte de las Dependencias y Entidades Federales responsables de cada sector. Dichos recursos serán contabilizados como parte del porcentaje que corresponde aportar al Gobierno Federal en los términos del artículo 22 de las Reglas. Sección V De la autorización de recursos con cargo al Programa FONDEN o al Fideicomiso FONDEN Artículo 15.- A partir de la sesión de entrega de resultados del comité de evaluación de daños, la Dependencia o Entidad Federal en un plazo máximo de siete días hábiles, deberá presentar la solicitud de recursos y el diagnóstico definitivo de obras y acciones a la SEGOB, incorporando lo procedente respecto a los diagnósticos preliminares presentados en dicha sesión. Las Dependencias y Entidades Federales, previo a la presentación de la solicitud de recursos, verificarán que cada una de las obras y acciones presentadas cumplan con lo dispuesto en el artículo 12, fracción I, último párrafo de las Reglas. Es responsabilidad de la Dependencia o Entidad Federal el cumplimiento estricto de los términos, plazos y formalidades establecidas en las Reglas, vigilando que en todo momento cada una de las obras y acciones cuenten con la debida calendarización y sustento técnico.

CAPITULO 1 COMPONENTES DE LA SOCAVACIÓN 1. Socavación no recuperable Es el cambio en el nivel del fondo del cauce con el tiempo, a 10, 50, 100 o 500 años. Esta profundización o agradación del cauce ocurre en longitudes importantes de la corriente en un proceso que obedece a fenómenos geomorfológicos, los cuales pueden ser acelerados por la intervención antrópica de la cuenca o el cauce. La evaluación de esta erosión o agradación requiere de una investigación de la hidrología, geología, geomorfología e historia de la corriente y de la cuenca de drenaje y establecer modelos para predecir la evolución futura. Se conoce de ríos que en menos de 30 años se han profundizado más de diez metros (Richardson y Lagasse, 1999). La degradación no recuperable en ocasiones es ignorada en los cálculos de socavación porque los ajustes del fondo del canal a lo largo de todo su sistema no son detectados o se asume que son insignificantes. Sin embargo, el conocimiento de esta degradación puede permitir detectar grandes profundizaciones del cauce durante la vida útil de una estructura. Los ríos y corrientes son detalles dinámicos del paisaje que se ajustan naturalmente al alterarse sus condiciones ambientales. Esta habilidad para ajustarse implica que cualquier cambio natural o antrópico necesariamente causa un ajuste en la morfología del canal, en las cargas de sedimentos, y en las características hidráulicas aguas arriba y aguas abajo en un intento del río por adaptarse a la alteración. Si el balance equivale a que la energía del flujo aumenta, el canal se ajustará a buscar un nivel menor de energía degradándose aguas arriba, ampliándose y sedimentando aguas abajo. Análisis de la socavación no recuperable La evaluación de la erosión a largo plazo requiere del análisis de los cambios tanto naturales como inducidos por el hombre, incluyendo los siguientes: •Alteraciones del canal de la corriente por dragado, canalización, y otras. *Minería de arena y grava en la corriente, la cual genera un desequilibrio de sedimentos. • Construcción de represas que cambian las características del flujo y retienen el suministro de sedimentos. • Cambios en el uso del suelo como quemas, sobrepastoreo y urbanización. • Cambios naturales por sismos, actividades volcánicas, cambios climáticos, deslizamientos de tierra, etc.

Analizando estos factores se puede realizar una evaluación cualitativa de su efecto sobre el fondo del cauce. Adicionalmente se pueden realizar cálculos extrapolando información usando criterios de Ingeniería. Con este objeto existen programas de computador para analizar la socavación y la sedimentación, tales como BRI-STAR de la FHWA (Molinas, 1993), HEC-6 del U.S. Army Corps of Engineers (1991), y CAESAR (Palmer y otros, 1999). Los problemas de degradación de los ríos por minería son muy difíciles de resolver (Crossett, 1993). La degradación de algunos ríos en California por la explotación de arenas es del orden de cinco metros. La estabilización de las orillas y estructuras de puentes en una situación como esta, es prácticamente imposible. 2.-Socavación por aumento del caudal. Al aumentar el caudal la velocidad aumenta y se produce erosión en el fondo de la corriente. Al bajar nuevamente el nivel de la corriente, comúnmente esta socavación se recupera nuevamente por sedimentación. La socavación ocurre en periodos de horas o días, afectando prácticamente todo el cauce. Al pasar la avenida nuevamente se produce sedimentación y generalmente el cauce recupera, al menos parcialmente, el material socavado durante el paso de la creciente. 3.-Socavación por contracción del cauce La construcción de un puente puede disminuir el ancho del cauce para el paso de grandes caudales y al presentarse los caudales, se produce un aumento extraordinario de las velocidades en la contracción, produciéndose socavación del fondo del cauce en el sector contraído. La socavación por contracción del cauce puede ser muy grande. Richardson y Lagasse (1999) describen casos de socavación de más de seis metros en la contracción de un puente durante avenidas de corta duración. Existen ecuaciones y modelos de computador que permiten calcular la socavación en las contracciones de los puentes con bastante precisión. Algunos de los programas utilizados para calcular la socavación en contracciones de puentes son: WSPRO, HEC-RAS, BRI-STARS,UNET, FESWMS y RMA-2V. 4. Socavación local en los estribos Junto a los estribos del puente se genera turbulencia, la cual produce erosión adicional y disminuye localmente el nivel del fondo del cauce junto al estribo. Los vórtices junto a los estribos forman fosas profundas de erosión especialmente en los extremos del estribo junto al sitio de estrechamiento del cauce. Esta socavación debe adicionarse a la profundidad de socavación producto de la contracción de la sección del cauce.

5. Socavación local en las pilas En las pilas dentro del cauce se producen remolinos de turbulencia, los cuales hacen que el nivel del río descienda especialmente junto a estas estructuras. Alrededor de las pilas se forma una fosa profunda por socavación, producida por un sistema de vórtices generados por la interferencia que la pila causa al flujo. 6. Inestabilidad geomorfológica de la corriente La movilidad lateral de la corriente modifica necesariamente los niveles del fondo del cauce en sitios específicos. La precisión de los modelos de socavación depende fuertemente de la disponibilidad de información para calibración y verificación de las fórmulas empleadas. Es difícil que un modelo de socavación pueda repetirse fácilmente en el campo, debido a la gran diversidad de variables topográficas, hidráulicas, hidrológicas, sedimentológicas y geológicas que intervienen en el proceso de socavación, las cuales no es posible modelar con exactitud. Caudal para el cálculo de socavación Laursen (1970) recomienda que la socavación en un puente debe diseñarse para el caudal máximo probable y no para un caudal de retorno específico, debido a que la posibilidad de que ocurra la precipitación máxima probable durante la vida útil del puente es muy alta y en el caso de que esta ocurra, si el puente no está diseñado para este caudal, la socavación destruye totalmente el puente y los daños tanto económicos como sociales son muy superiores a los costos de construir el puente para este caudal. La FHWA de los EE.UU. recomienda utilizar periodos de retorno de 500 años para puentes importantes, cuya destrucción pueda generar daños sociales o económicos importantes. El factor tiempo Butch (1999) en mediciones de campo encontró que la socavación depende del tiempo de las avenidas. Entre mayor es el tiempo de la creciente mayor es la socavación. La forma del hidrograma de creciente y el tiempo base son factores que determinan el valor de la socavación. Sin embargo, la mayoría de métodos de análisis no tienen en cuenta estos factores.

Factores de seguridad en los cálculos de socavación Algunos de los métodos de cálculo de la socavación como el HEC-18 de la FHWA, obtienen valores que en concepto de algunos autores son conservadores y no se requiere la utilización de factores de seguridad. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que para determinados caudales se puede producir acorazamiento del fondo del cauce, disminuyéndose aparentemente la socavación, pero estos acorazamientos pueden desaparecer al presentarse caudales mayores y la socavación puede ser muy cercana a la calculada por medio de las fórmulas (Richardson y Richardson, 1999). En todos los casos existe una incertidumbre involucrada en los modelos y se requiere utilizar criterios prudentemente generosos.

CAPITULO 2 INSTRUMENTACIÓN DE LA SOCAVACIÓN Se han desarrollado una gran cantidad de instrumentos diferentes para medir la socavación en el sitio en el momento de su ocurrencia (Lagasse y otros, 1999). Entre los diversos instrumentos se encuentran los siguientes: 1. Varillas medidoras Pueden ser manuales o mecánicas. Las varillas se profundizan al producirse la socavación. Este sistema puede ser impreciso cuando las varillas penetran dentro del suelo, sin que realmente haya ocurrido socavación. En ocasiones se les colocan placas anchas en la base para evitar la penetración. Puede ocurrir que estas placas anchas no permitan el movimiento de la varilla hasta la profundidad de socavación. Son útiles solamente para medir la socavación en la dirección vertical. 2. Varillas enterradas Son varillas enterradas dentro del cauce con sensores sobre un soporte vertical (Figura 4.2) Las mediciones se realizan por medio de películas piezométricas, sistemas de mercurio o switches magnéticos, los cuales miden con precisión el aumento de los huecos de socavación. Los switches de mercurio utilizan una tecnología simple pero presentan el problema del riesgo de contaminación en el caso de que sean destruidos por la corriente. Los collares magnéticos deslizantes están diseñados para deslizar alrededor de la varilla a medida que progresa la socavación y activar una serie de switches que están instalados a intervalos predeterminados. Las películas piezométricas requieren estar revestidas en un material a prueba de agua que no se deteriore a la exposición de la luz solar, al agua y a los químicos. Algunas de estas películas se afectan fácilmente y dejan de funcionar al poco tiempo. 3. Fatómetros Las ecosondas son muy utilizadas para determinar la profundidad de los cauces (Figura 4.3). Los fatómetros son instrumentos que utilizan ondas sónicas o ultrasónicas similares a las que se utilizan en medicina para realizar ecografías. En la práctica miden el eco del sonido emitido. Hay equipos muy sofisticados y costosos pero también se consiguen fatómetros de bajo costo que solamente miden la socavación final, pero la medición no debe ser obstruida por residuos transportados por la corriente. Las frecuencias altas (> 200 kHz) dan una mejor resolución pero una penetración más pobre en flujos con muchos sedimentos (Mueller y Landers, 1999). Para el análisis de los diversos sistemas de instrumentación se recomienda consultar el informe 396 del Transportation Research Board (Lagasse y otros, 1997).

Utilización de programas de computador Como se indicó anteriormente existen varios programas de software que calculan la socavación. Uno de los más conocidos hasta el momento es el programa HEC-RAS (River Análisis system). Las ecuaciones propuestas en el HEC-18 (FHWA, 1998) se agregaron al software como una subrutina específica para calcular la socavación. El usuario realiza primero los cálculos hidráulicos y después de calcular los perfiles del agua, puede calcular la socavación en los puentes cuya sección previamente se ha introducido al programa. El resultado puede obtenerse analítica o gráficamente. (Brunner, 1999). El Transportation Research Board desarrolló un sistema experto para evaluar la socavación y la estabilidad de las corrientes (Palmer y otros, 1999). Este sistema llamado CAESAR permite determinar no solamente la socavación, sino también la posibilidad de movimientos laterales e inestabilidad general de la corriente. El programa CAESAR permite identificar una gran cantidad de amenazas para las cuales se deben diseñar soluciones.

CAPITULO 3 SOCAVACIÓN GENERAL La socavación general se puede producir por varias causas: a. Aumento del caudal durante las avenidas b. Incremento de la pendiente del cauce por alteración del canal, o corte de meandros. c. Remoción de sedimentos del flujo por la construcción de una presa o por extracción de materiales del fondo del cauce. d. Transferencia de agua de una cuenca a otra, la cual altera la capacidad de transporte de sedimentos de ambas corrientes. e. Disminución de la rugosidad del cauce por obras de regulación del canal. Esta socavación es una erosión general de todo el cauce y no depende de que exista o no un puente u otra estructura. La socavación general tiene como resultado una disminución en el nivel del fondo del cauce y los niveles de agua y por lo tanto puede producir exposición de las fundaciones, de los oleoductos y otras estructuras colocadas en el cauce del río. Maza define la socavación general como el descenso del fondo de un río cuando se presenta una avenida, debido a la mayor capacidad que tiene la corriente de transportar partículas en suspensión; partículas que toma del fondo del cauce. Según Maza al aumentar la velocidad de la corriente, aumenta su capacidad de transporte por lo que erosiona el fondo, al erosionar aumenta el área de la sección y disminuye la velocidad hasta que ya no es capaz de erosionar más. La socavación puede ocurrir a todo lo largo y ancho del cauce durante el paso de una avenida. Los niveles de socavación general varían de acuerdo a los caudales (Figura 4.4) y la profundidad de socavación no es la misma en toda la sección. Generalmente la socavación es mayor en el sector más cercano al Thalweg.

CÁLCULO DE LA SOCAVACIÓN GENERAL Según Líschtvan-Levediev (Maza, 1967) las expresiones para evaluar la socavación general son las siguientes: Para suelos granulares:

Para suelos cohesivos:

Donde:

yS = Desnivel entre la superficie del agua, al pasar la avenida y el fondo erosionado. Ho = Desnivel entre la superficie del agua, al pasar la avenida, y el nivel del fondo original (medido antes de la avenida). yS , yo = Se miden en cada sección vertical donde se desea hacer el cálculo. ym = Tirante medio medido entre la superficie del agua al pasar la avenida y el fondo original. Se obtiene de dividir el área hidráulica entre el ancho de la superficie libre Be. We = Ancho libre de la superficie al presentarse la avenida Qd = Gasto del diseño Dm = Diámetro medio; si el material del fondo es friccionante. γ S = Peso volumétrico seco; si el material es cohesivo. x, y = Exponentes en función de Dm o γ S según el tipo de material del fondo. ψ = Coeficiente que depende de la concentración del material transportado en suspensión. β = Coeficiente, depende del período de retorno del gasto de diseño. μ = Coeficiente que depende de la contracción del cauce.

CAPITULO 4 SOCAVACIÓN EN ALCANTARILLAS Y BOX COULVERTS Las alcantarillas y box-coulverts generan concentraciones de agua, las cuales producen varios fenómenos así: a. Erosión aguas abajo de la estructura por chorros concentrados de agua a velocidades generalmente altas. Estos chorros pueden producir cárcavas de erosión de gran magnitud si la fuerza tractiva de la corriente es superior a la resistencia a la erosión. El chorro funciona como un disipador de energía concentrada por la alcantarilla. b. Sedimentación dentro de la estructura y aguas arriba de esta. La estructura genera por sí misma un represamiento del flujo y/o puede ser obstruida por troncos de árboles o por bloques de roca. c. Socavación por flujo concentrado si el fondo de la estructura se encuentra descubierto. Este caso es común en alcantarillas metálicas de medio círculo. Los apoyos de la alcantarilla deben cimentarse por debajo de la profundidad de socavación. Cálculo de la socavación en alcantarillas Breusers y Raudkivi (1991) recomiendan utilizar las siguientes expresiones para determinar la profundidad, ancho y longitud de las fosas de socavación aguas abajo de alcantarillas: Profundidad de socavación:

Ancho de socavación:

Longitud de socavación:

Donde: Vo = Velocidad promedio en la alcantarilla D = Diámetro de la alcantarilla V*c = Velocidad de cortante critica para el material de suelo.

La socavación en alcantarillas y box coulverts puede controlarse mediante la construcción de espolones profundos y/o el revestimiento lateral y de fondo en la salida de la estructura, en la forma como se indica en el capítulo 13.

SISTEMAS DE CONTROL DE LA SOCAVACIÓN La socavación puede controlarse de varias formas así: a. Construcción de estructuras para manejar el flujo disminuir la profundidad de socavación, tales como estructuras de caída para proteger el fondo aguas abajo de la estructura o revestimientos de la zona expuesta a socavación. Unas de las estructuras más populares son las estructuras guía para la protección de estribos de puentes. b. Recubrimiento del cauce El enrocado es el método más común y mejor documentado para el control de socavación en pilas de puentes. Las alternativas de enrocado varían en cuanto al tamaño, forma y masa, como también en su flexibilidad del diseño. La profundidad de socavación puede reducirse colocando enrocado alrededor de la pila, en un ancho de ocho veces el ancho de la pila (Ruff y Nickelson, 1993). Otros sistemas alternativos incluyen los tetrápodos, hexápodos, gaviones, bolsacreto, adoquines unidos por cables y estructuras ancladas. c. Construcción de cimentaciones profundas muy por debajo del nivel de socavación esperada. La mayoría de los estudios realizados sobre los métodos para el control de la socavación se refieren a la protección de los puentes, sin embargo los mismos sistemas se han utilizado para la protección de cruces de oleoductos y similares. d. Construcción de estructuras flexibles que se adapten a la socavación. Un ejemplo son las estructuras en gaviones o en enrocado.

Procedimiento para el diseño contra socavación

Naturaleza de la información Mapas Planos Fotografías

Lista de Elementos a estudiar Planos topográficos Planos geológicos Cartas de cauces navegables Fotografías antiguas y recientes

Investigaciones a realizar

Información geotécnica

Datos de estudios de suelos. Información de excavaciones y/o pilotes de estructuras existentes.

Tomar muestras del suelo del lecho. Buscar evidencias de los tamaños máximos de partículas transportados por las inundaciones. Buscar evidencias de afloramientos de roca. Realizar sondeos a profundidades por debajo del posible nivel de socavación. Describir y tomar fotografías de los bancos de materiales.

Función de la estructura

Características de la navegación. Necesidades viales.

Analizar en campo la funcionalidad de las diversas alternativas de cruce.

Identificar topografía, geología, profundidades de navegación y morfología del río en el sitio, Comparándolos con la información obtenida.

ANEXOS

Socavón ubicado en la Calle Juárez, San Juan Bautista Tuxtepec, Santa Fe, Oaxaca, 68310.

A 4mts encontramos otro socavón ubicado en la Calle Juárez, San Juan Bautista Tuxtepec, Santa Fe, Oaxaca, 68310.

Socavón ubicado en la Calle Hidalgo, San Juan Bautista Tuxtepec, Lázaro Cárdenas, Oaxaca, 68313.

En lo particular este socavón ya lo habían tapado esta ubicado en la Calle Juárez, San Juan Bautista Tuxtepec, Santa Fe, Oaxaca, 68310.

Evidentemente taparon este socavón. Ubicado en Nicolas Bravo, San Juan Bautista Tuxtepec, Miguel Hidalgo, Oaxaca, 68314.

En diversos puntos de la ciudad se muestran los evidentes socavones, este esta ubicado en la Calle Juárez, San Juan Bautista Tuxtepec, Santa Fe, Oaxaca, 68310.

Socavon Ubicado en la calle Juarez, San Juan Bautista Tuxtepec, Santa Fe, Oaxaca, 68310.

Este socavón se encuentra en Nicolas Bravo, San Juan Bautista Tuxtepec, Miguel Hidalgo, Oaxaca, 68314.

Este socavón fue de igual manera tapado, se encuentra en Nicolas Bravo, San Juan Bautista Tuxtepec, Miguel Hidalgo, Oaxaca, 68314.

A pocos metros del anterior socavón. Nicolas Bravo, San Juan Bautista Tuxtepec, Miguel Hidalgo, Oaxaca, 68314.

Socavón tapado ubicado en Nicolas Bravo, San Juan Bautista Tuxtepec, Miguel Hidalgo, Oaxaca, 68314.

Socavón Ubicado en la Colonia Revolución, San Juan Bautista Tuxtepec, Miguel Hidalgo, Oaxaca.

CONCLUSION

Debemos de tomar en cuenta los factores que aplican en este método del cual llamamos socavones que más que nada una erosión del suelo dada por las filtraciones del agua en las calles, por esta razón el factor agua que es una principal materia prima que afecta a las pavimentaciones ya que en ocasiones cuando un drenaje subterráneo tiene ya varios años de uso este tiende a romper los tubos que están podridos y así liberando las aguas grises que se encuentran en el subsuelo o subterráneo sale a lo que es la superficie y de tanto que golpea se crea ese desgaste físico del concreto del pavimento para crearse un socavón. Más que nada debemos tener cuidado también a la hora de hacer nuestros diseños de concreto o como se lo pedirá el ingeniero a la concretera ya que en algunos casos la mala supervisión del supervisor de obra tiende a tener consecuencias como lo es en este caso los socavones que al no supervisar a los trabajadores que pueden estar haciendo un mal trabajo o en ocasiones en el subsuelo queda esa agua filtrada y todo lo que hay en la parte del nivel de aguas freáticas puede o tiende a salir a la superficie como ya se mencionó antes y así dañar ese concreto que es débil y que no ha tenido una buena trabajabilidad por parte de los obradores e ingenieros, tomando en cuenta estos casos es preferible crear cunetas o contra cunetas dependiendo el tipo de lugar en el que se está construyendo o crear vados para que puedan seguir a través de las tuberías que sean de aguas grises, o por otra parte se le da ese mantenimiento a los que son los drenajes para que no afecte la vida útil de algún pavimento o carretera en donde pueda existir tal falla.