4.3 EROSIÓN EN CORRIENTES DE AGUA La erosión que tiene

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4.3 EROSIÓN EN CORRIENTES DE AGUA
La erosión que tiene lugar en y a través de las corrientes de agua -dígase río, 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 microcuencas 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.
El movimiento del agua que circula por el cauce de una corriente de agua produce el
desprendimiento y posterior transporte de los materiales que conforman su perímetro
mojado, el cual puede ser definido como aquella porción de la sección transversal que
queda en contacto con el agua. De forma general, en una cañada o río pueden tenerse dos
tipos de erosión, una lateral que amplía su ancho y una vertical que produce la
profundización del cauce (Suárez, 1992). El control de la erosión en corrientes de agua
atiende entonces en forma directa ambas situaciones, a efectos de lo cual opta o bien por la
desviación de los flujos sobre las áreas más vulnerables, o bien por favorecer las
características de resistencia del perímetro mojado a la acción del agua.
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.
Por otra parte, el revestimiento de canales, en especial de sus taludes, ha sido una práctica
ampliamente utilizada, la cual ha acudido a técnicas de relativa sencillez –artesanales si se
quiere- con un éxito importante; se destacan en este grupo la técnica de enllantados y los
recubrimientos con diversos tipos de materiales.
A continuación se describen diferentes técnicas propias tanto a la desviación de aguas de
las orillas como al revestimiento de canales, las cuales hacen de hilo conductor de este
apartado relacionado con el control de la erosión en corrientes de agua; sin embargo, debe
dejarse dicho que tal control no puede circunscribirse única y exclusivamente a la gestión
de la corriente de agua como tal, sino por el contrario, muchos otros factores –dentro de los
cuales se destacan el uso de la tierra y los sistemas de manejo tecnológico asociados- deben
ser atendidos. Desde tal perspectiva, un programa de control de este carácter debe atacar
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los agentes propios al fenómeno no sólo al interior de la corriente de agua, sino además en
su entorno, siendo por tanto las obras que allí se dispongan complementarias de las
gestiones que se hagan en la cuenca objeto de trabajo.
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.
4.3.1 Resistencia a la erosión. Características propias del material y cubrimiento
permiten grados diferenciales de respuesta a la acción erosiva del agua en los canales; así,
la erosión en ellos depende de las características geotécnicas de los materiales del fondo y
los taludes, de su geometría, pendiente y características del flujo de agua (Suárez, 1992).
Por la vía del ejemplo, terrenos aledaños a corrientes de agua de naturaleza arenosa o con
proporciones grandes de materiales gruesos como grava y cascajo, ofrecen poca resistencia
a la capacidad abrasiva y de arrastre de la corriente, situación agravada cuando la presencia
de vegetación es escasa (Suárez, 1980); de acuerdo con esto, para cada tipo de suelo se
tienen diferentes velocidades a las cuales se produce arrastre, lo cual puede apreciarse en la
Tabla 19. Con respecto al movimiento del agua en los canales y su comportamiento en
términos erosivos frente a las características de resistencia impartidas por los materiales que
conforman su sección, el modelo de degradación de un canal desarrollado por Thorne
ilustra bien el fenómeno; en él se demuestra cómo al colocarse una limitante lateral -muro
de ribera- el agua tiende a profundizar el cauce, y por el contrario, al ser controlado el
fondo, tiende ésta a ampliarse lateralmente afectando las orillas.
Tabla 19. Velocidades a las cuales se produce erosión (Suárez, 1992)
Tipo de material
Velocidad agua limpia
(m seg-1)
Velocidad agua con sedimentos
(m seg-1)
Arena fina
Suelo arenoso
Limo aluvial
Ceniza volcánica
Arcilla dura
Lutitas
Grava fina
Grava gruesa
Cantos
0,45
0,53
0,60
0,76
1,14
1,82
0,76
1,22
1,52
0,76
0,76
1,06
1,06
1,52
1,82
1,52
1,82
1,67
4.3.2 Etapas de las corrientes de agua. Para comprender y evaluar adecuadamente la
capacidad erosiva de las corrientes de agua, es asimismo necesario conocer la dinámica
propia de las mismas, desde el momento en que se originan o nacen, hasta que mueren al
desembocar en otras corrientes o cuerpos de agua; para estos efectos han sido desarrolladas
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clasificaciones de morfología fluvial que describen en forma genérica el comportamiento
de las corrientes según éstas se localicen en su recorrido. Pueden ser diferenciadas a
efectos interpretativos cuatro etapas o edades básicas (Suárez, 1992): Niñez, Juventud,
Madurez y Vejez; se destaca la primera etapa o Niñez, la cual se considera básica en el
estudio del fenómeno erosivo en países tropicales de alta montaña, afirmándose que el
modelo de ríos iniciando en su juventud no es aplicable a las corrientes de tales regiones; la
descripción de estas cuatro etapas se presenta a continuación.
4.3.2.1 Etapa de Formación o Niñez. Cada corriente en zonas de alta montaña posee una
cuenca de drenaje en forma de embudo, con laderas de fuerte pendiente (>6%); dicha
cuenca, en la cual se está formando la corriente principal de agua, se encuentra conformada
por varias corrientes bien sean de flujo continuo o intermitente. La erosión que se produce
es de tipo laminar, en surcos y en cárcavas, siendo el área que mayor aporte de sedimentos
hace por concepto de erosión (Suárez, 1992). Son característicos además pequeños cauces
semirectos con cambios bruscos de pendiente y dirección, así como cauces en “V” con
fuertes taludes laterales. Villota (1991) expone que en esta fase de denudación se presenta
una fuerte meteorización de las rocas, las corrientes de agua profundizan intensamente sus
valles y posteriormente ganan anchura gracias a la incidencia erosiva de los tributarios y al
desplome gravitacional de sus paredes; de esta forma, las áreas interfluviales se estrechan
progresivamente y los sistemas de drenaje aumentan sus ramificaciones, perdiendo así
identidad las geoformas iniciales (pliegues, volcanes, etc.).
4.3.2.2 Etapa de Juventud. Las principales características de las corrientes de agua en
esta etapa tienen que ver con las pendientes moderadas y grandes velocidades del agua; se
presenta el fenómeno conocido como “corrasión” o profundización del fondo del cauce,
proceso que se acelera al ser transportadas por las aguas partículas de gran tamaño como
arena, gravas y cantos, pudiéndose desarrollar “gargantas angostas” o cañones de taludes
semiverticales y trayendo consigo deslizamientos (inestabilidad lateral). En este sector
suelen encontrarse acumulaciones de materiales provenientes de la zona de Formación o
Niñez (Suárez, 1992).
4.3.2.3 Etapa de Madurez. Dados los menores valores de pendiente, el proceso que
caracteriza esta zona es de tipo cíclico:
socavación, transporte y nuevamente
sedimentación; esto es, la erosión que se produce en el lecho es sólo momentánea, ya que al
disminuirse la velocidad del agua, se produce sedimentación. En esta etapa se comienzan a
presentar divagaciones del cauce, que permiten el desarrollo de meandros, lo cual se
explica por la búsqueda de canales que hace el agua cuando tienen lugar avenidas así como
en la ocupación de cauces antiguos (madres muertas), produciéndose en ambos
profundización de abajo hacia arriba (Suárez, 1992).
4.3.2.4 Etapa de senectud o vejez. Corresponde a sectores caracterizados por bajos
valores de pendiente, prácticamente del 0%, previa entrega de caudales de las corrientes al
mar, formándose deltas al dividirse en cauces menores. Aunque no se presenta erosión
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vertical, tienen lugar movimientos laterales de los cauces; el proceso de mayor importancia
es el de sedimentación (Suárez, 1992). Villota (1991) describe esta etapa como la
reducción del paisaje -luego de un tiempo prolongado- pasando de superficies colinadas a
onduladas, con algunos relieves residuales de poca extensión, y más frecuentemente, con
algunos montes aislados constituidos por materiales altamente resistentes a la
meteorización y erosión.
4.3.3 Tipos de cauce. Tres patrones de cauce pueden ser diferenciados con base en su
forma (Suárez, 1992): semirectos, trenzados y meándricos, los cuales pueden caracterizar
una misma corriente en diferentes sectores de ella, así como también pueden estar ellos
determinados por cambios de caudal en diferentes épocas del año; a continuación se
describe cada uno de ellos (Figura 35).
4.3.3.1 Cauces semirectos. Corresponden a cauces con fondos sinuosos con algunas
depresiones y con cambios de pendiente relativamente bruscos; a pesar de que la corriente
trata de divagar, las pendientes altas y los controles geológicos y topográficos condicionan
a mantener un cauce relativamente recto; a ambos lados de la corriente de agua se producen
sedimentaciones en forma de playones y barras (Suárez, 1992). En general los ríos rara vez
son rectos por tramos superiores a unas diez veces la amplitud de su canal (Villota, 1991).
4.3.3.2 Cauces trenzados. Estos son patrones de canales que dan origen a la geoforma
aluvial conocida como llanura aluvial de río trenzado; un río trenzado es (Villota, 1991)
“aquel cuyo lecho mayor se divide en varios canales menores que sucesivamente se
bifurcan y reúnen aguas abajo, separados por numerosos islotes y playones llamados en
conjunto barras de cauce”. Estas barras son acumulaciones producto del mismo río, las
cuales se componen principalmente de sedimentos de lecho: gravas, arenas y cantos que
sólo a trechos se mueven en razón de su peso, volumen y tamaño cuando tienen lugar
crecidas; las barras son inestables y cambian de tamaño, forma y posición luego de cada
crecida.
Los ríos trenzados se caracterizan por presentar un lecho de amplitud variada durante todo
el curso, con estrechamientos y ensanchamientos sucesivos; este patrón tiene lugar en
sistemas fluviales caracterizados por (Villota, 1991): Pendiente longitudinal entre 1 y 3%
que permita comunicarle a la corriente la velocidad suficiente para transportar a intervalos
su pesada carga; sobreprovisión de carga de lecho y en suspensión aportada principalmente
por concepto de erosión; caudal con fluctuaciones extremas, determinadas bien sea por
factores climáticos o por represamientos de tipo temporal; y márgenes fácilmente
erosionables y susceptibles a desplomes.
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Figura 35. Tipos de cauce
Fuente: Adaptado de Suárez (1992)
61
4.3.3.3 Cauces meándricos. De conformidad con lo expuesto por Villota (1991) a efectos
de la clasificación de su patrón de drenaje, se ha recurrido entre otras, a relaciones entre la
longitud del canal (AB) y la longitud del valle (CD) medidas entre dos puntos, relación
conocida como sinuosidad, la cual varía entre 1 y 4 o más; ríos con sinuosidad mayor de
1,5 son denominados meándricos; los que se encuentren por debajo de este valor hasta 1,0
se denominan sinuosos y relaciones inferiores a 1,0 determinan ríos rectos (Figura 36a);
asimismo, los ríos meándricos deben tener además cierto grado de simetría en su curvatura.
En el sistema de ríos meándricos, el tamaño de los meandros es directamente proporcional
al tamaño de la corriente, y la amplitud del cinturón de ellos es equivalente a unas 15-20
veces el ancho promedio de la corriente que los origina; dentro de las posibles
explicaciones al serpenteo de la corriente, pueden ser mencionadas las siguientes (Villota,
1991): presencia de obstáculos duros y resistentes a lo largo de las orillas de la corriente caso de afloramientos rocosos- los cuales pueden actuar como agentes que reflejan el flujo
del agua originando irregularidades en su dirección rectilínea; desviaciones del curso que
tienen origen en la llegada de tributarios laterales a la corriente principal; efectos que puede
producir la rotación de la tierra desviando el flujo de las corrientes; y disminución de la
pendiente que aminora a su vez la velocidad de la corriente favoreciéndose
desbordamientos y migraciones laterales.
En los ríos meándricos se desarrolla principalmente un proceso de erosión y sedimentación
de manera simultánea en sus propias orillas, produciéndose erosión en la externa y
sedimentación en la interna, teniéndose tentativamente un equilibrio (Figura 36b). Suárez
(1992) advierte la existencia de dos tipos de direcciones del movimiento del agua en estas
curvas, una hacia afuera de ellas y otra del meandro en la dirección general del río, siendo
la erosión máxima en la salida de la parte curva del meandro.
Por su parte Villota (1991) anota que una corriente se mueve en todo meandro en un patrón
de flujo helicoidal con una considerable elevación de la superficie del agua contra la orilla
externa o cóncava determinada por la fuerza centrífuga; de esta forma, en cada curva se
originan dos componentes de la corriente, uno de velocidad aguas abajo que arremete con
fuerza contra la orilla externa, y otro más débil que se dirige hacia la interna. El
movimiento así descrito genera la socavación, desplome y erosión de la parte exterior del
meandro y la deposición en la parte interior, deposición que tendrá lugar en la orilla interna
del siguiente meandro (Villota, 1991).
Este proceso al afectar curvas sucesivas puede ir haciendo más pronunciados los meandros
hasta que, durante las crecidas, la corriente puede acortar camino por una parte cóncava de
los orillares (originados en la banca interna), dejando abandonado un meandro abierto o
puede recortar por el cuello muy estrecho del meandro.
62
Figura 36. Aspectos relativos a los meandros de un río (a) Determinación de la
sinuosidad (b) Procesos de erosión y sedimentación
Fuente: Adaptado de Villota (1991)
63
4.3.4 Control horizontal y rectificación del eje hidráulico. El control de la erosión en
corrientes de agua está orientado hacia la búsqueda de un estado suficientemente estable de
éstas, propiciando un equilibrio entre las fuerzas de erosión y las que imparten resistencia a
la misma; para tal efecto se construyen obras longitudinales, nombre que reciben en razón
de su posición con relación al eje del cauce. Con este tipo de obras puede lograrse
básicamente, en términos de beneficios relativos al control de la erosión (Tragsa-Tragsatec,
1998) el control horizontal de la tensión tractiva sobre las márgenes (muros, revestimientos,
recubrimientos vegetales, espigones) y la rectificación del eje de la corriente y de la sección
de flujo (encauzamiento).
Sin embargo, es importante advertir acerca de las consecuencias que pueden derivarse de la
modificación de las características hidraúlicas propias de las corrientes de agua; así, en el
caso de la colocación de espigones transversales a la corriente, se menciona la tendencia a
erosionarse el centro del cauce por reducción de la sección de flujo del cauce útil y los
efectos de torbellino que se forman junto a las cabezas de los espigones, para lo cual deben
ser tomadas medidas preventivas y ser seguidos diseños adecuados. En lo que respecta a
obras de rectificación del eje hidraúlico, se destaca por su parte el riesgo de forzar al río a
trazos diferentes a los que él tiende a forjarse.
4.3.4.1 Clasificación de las obras longitudinales. Con base en su morfología, las obras
longitudinales pueden separarse en los siguientes tipos (Martínez, 1989, citado por TragsaTragsatec, 1998):
-
Continuas: obras aplicadas en tramos relativamente extensos, pudiendo ser de tipo
revestimiento o de tipo estructural; es el caso de muros de encauzamiento,
recubrimientos de talud, etc.
-
Discretas: elementos individualizados bien definidos y convenientemente espaciados
en tramos relativamente extensos; es el caso de espigones.
-
Mixtas: incorpora las dos anteriores.
-
Singulares: dispuestas en sitios concretos para corregir problemáticas claramente
identificadas y que requieren de un tratamiento especial; es el caso de protecciones en
curvas, pudiendo ser continuas o discretas.
Por otra parte, con relación a su propia conformación o estructura, el mismo autor propone
la siguiente clasificación:
-
Rígidas: estructuras de tipo monolítico incapaces de absorber deformaciones; es el
caso de muros.
64
-
Flexibles: estructuras que se adaptan a los cambios o deformaciones del terreno; es el
caso del tapiz de escollera.
-
Semiflexibles: estructuras de tipo intermedio entre las dos anteriores, caso de los
gaviones metálicos.
El diseño de gran número de estas obras obedece a cálculos matemáticos complejos para
cuyo conocimiento se debe remitir a literatura especializada; las estructuras y tratamientos
diseñados para controlar la erosión en las corrientes de agua siguen dos líneas orientadoras,
una primera es aquella que busca ofrecer una mayor resistencia a las márgenes, bien sea
mediante la superposición o colocación de recubrimientos en forma directa, o bien
mediante la implementación de algún tipo de estructura que impida la llegada y roce del
agua con las mismas; en este primer grupo se encuentran las máscaras superficiales, las
repoblaciones vegetales y los muros, entre otros.
De otro lado, conformando el segundo grupo, se tienen las obras que actúan sobre el
comportamiento de las aguas, desviándolas y/o dirigiéndolas a conveniencia; en este grupo
se encuentran entre otros, los espigones y los encauzamientos. A continuación se describen
algunas técnicas pertenecientes a ambos grupos, siendo necesario remitir a la literatura
especializada, cuando se trate de grandes y/o complejas obras, como es el caso de espigones
u otras grandes estructuras que vayan a ser dispuestas en ríos caudalosos o de carácter
torrencial.
4.3.4.2 Técnicas para la desviación de aguas. A este grupo pertenecen los espigones o
espolones, los cuales corresponden a una técnica de tipo discreta, ampliamente utilizada en
la protección de márgenes y orillas de corrientes de agua, cuando la fuerza de la corriente
es significativa y puedan resultar insuficientes las técnicas de recubrimiento; asimismo, se
tienen dentro de este grupo obras de menor resistencia, como lo son los machos de madera
y las tranqueras. A continuación se procede a su descripción.
4.3.4.2.1 Espigones. Son estructuras alargadas relativamente sólidas que se colocan para
desviar la corriente de agua o controlar el arrastre de materiales del fondo; para su
construcción pueden ser utilizados diferentes materiales, siendo comunes los espigones de
enrocados de sección trapezoidal (Suarez, 1992). Son de gran utilidad para restablecer el
ancho normal de un canal o alejar las aguas de una orilla al promover la sedimentación del
material de arrastre del río en el lugar donde se instalan (Departamento de Antioquia,
s.f.p.). En la Figura 37a pueden apreciarse algunos elementos de diseño de espigones.
Los espigones construidos en gaviones metálicos presentan grandes ventajas en razón de su
flexibilidad; esta construcción consta de dos partes o cuerpos principales: la losa o plancha
de fundación cuya altura no supera los 50 cm, pero cuya longitud es superior a la de los
demás gaviones, y el cuerpo superior formado por gaviones de mayor sección dispuestos en
forma transversal a la base. Todos los elementos que conforman la estructura se encuentran
fuertemente unidos entre sí mediante amarres con alambre, adquiriendo gran solidez y la
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ventaja inicialmente expuesta de su flexibilidad natural, que permite nuevos acomodos de
la losa conforme se produce socavación del lecho (Figura 37b).
Como reglas generales a seguirse en la construcción de los espigones, se plantean dos de
primera importancia (Departamento de Antioquia, s.f.p.): el espigón no debe ocasionar
cambios bruscos en la corriente, sino dirigir ésta suavemente hacia el lugar deseado; y los
espigones se deben empezar a colocar antes del sitio donde la corriente empieza a desviarse
del cauce deseado. Esta última recomendación es de gran importancia, ya que si el primer
espigón se coloca aguas abajo del sitio donde comienza la socavación, es dable que la
corriente haga un camino por el extremo de éste y lo destruya.
Como recomendaciones adicionales se señala que debe evitarse la colocación de un solo
espigón dado que puede promover la formación de remolinos, y que el sistema más
pequeño y efectivo está constituido por tres elementos; asimismo, se recomienda que el
extremo exterior del espigón se localice a la altura del nivel más bajo del agua y que sea
biselado, en tanto que el extremo interior –orilla- quede 30 cm por encima del nivel más
alto del agua y que quede bien anclado o empotrado en la orilla.
Con respecto a la forma de colocación de los espigones en corrientes de agua, dos de ellas
se exponen a continuación conforme lo hace Departamento de Antioquia (s.f.p.):
-
El primer espigón se coloca formando con la orilla un ángulo de 70° en dirección aguas
arriba, siendo colocados los restantes perpendiculares a ella o formando ángulos entre
70 y 90° dependiendo de la velocidad de la corriente, ya que a medida que el ángulo es
menor, asimismo es la fuerza que actúa sobre el espigón. La longitud del espigón es la
necesaria para obtener a la altura del borde exterior la orilla deseada, y el espaciamiento
entre espigones es de 3 a 5 veces la longitud de los mismos (Figura 38a).
-
El primer espigón se coloca en el sitio de intersección de la línea de flujo con la orilla
erosionada (punto A en Figura 38b); para la localización del segundo espigón se traza la
línea HB paralela a la línea de flujo, y que pasa por el borde exterior del espigón A. La
distancia AC es dos veces AB. El tercer espigón se coloca en el sitio donde la línea que
pasa por el borde exterior de los dos primeros espigones toca la orilla (punto D). Los
demás espigones se colocan siguiendo el mismo procedimiento del espigón D. Se
acostumbra colocar un espigón a una distancia AC del primero (punto K); la longitud de
todos los espigones está determinada por el sitio donde se desea la nueva orilla.
66
Figura 37. Aspectos relativos a los espigones en un río (a) Elementos de diseño (b)
Acomodo frente a la socavación
Fuente: Departamento de Antioquia (s.f.p.)
67
Figura 38. Formas de colocación de espigones en corrientes de agua
Fuente: Departamento de Antioquia (s.f.p.)
68
4.3.4.2.2 Machos de madera. Una forma de aislar del contacto directo con el agua las
márgenes de corrientes de poco caudal, es mediante el empleo de machos de madera; se
trata de una técnica de carácter artesanal de un relativo bajo costo pero asimismo de una
corta durabilidad. Están conformados (Suárez, 1980) por estacas entre 3 y 5 m de largo
amarradas con alambre grueso; los machos se disponen en hileras continuas a lo largo del
banco que se desea proteger con espaciamientos que no superen su anchura. Se sostienen
en el sitio mediante rocas pesadas amarradas a sus bases y un cable de 1/2 a 3/4 pulg que
pasa por el centro de todos los machos, y cuyos extremos van asegurados a pilotes de
madera o estacas de anclaje de diámetro entre 20 y 30 cm enterradas a profundidades no
inferiores a 1 m (Figura 39).
4.3.4.2.3 Tranquera o empalizada. Es un sistema de control de la erosión en las orillas,
el cual consta de una serie de redes permeables (Figura 40), orientadas en forma
aproximadamente perpendicular a los sitios que se desea proteger, de tal manera que se
propicia una zona de control de más lento movimiento del agua (Bailey et al, 1986). Este
sistema emplea una serie de paneles permeables (50%) de alta resistencia soportados en
postes, usualmente tres. Su disposición en la corriente sigue en general las pautas
mencionadas para el sistema de espigones, ya que en principio su fundamentación es la
misma: el agua se desliza suavemente de estructura en estructura, alejándose de la orilla y
conduciéndose hacia el sector central de la corriente, favoreciéndose, además, un proceso
de sedimentación entre los paneles, producto de la reducción de la velocidad de la corriente
y, por tanto, disminución de su capacidad de carga.
4.3.4.3 Técnicas de recubrimiento. El mayor número de tratamientos y obras de común
utilización para la protección de los taludes y áreas ribereñas en corrientes de agua se
localiza en la categoría de obras continuas; entre ellas se destacan los revestimientos,
protecciones con enrocados y muros construidos en diferentes tipos de materiales; algunos
de ellos se describen a continuación.
4.3.4.3.1 Pantallas de protección. Esta técnica de recubrimiento consiste en conformar
capas o pantallas de protección de porciones de canales contra el flujo; dentro de los
principales problemas que debe superar se tienen en esencia dos (Tragsa-Tragsatec, 1998):
encontrar un material resistente a la velocidad de arrastre y conseguir un enlace
satisfactorio entre la pantalla y el lecho sin que se produzca socavación de la parte más baja
y su posterior desplome. Algunos tipos de pantallas se describen a continuación:
-
Con arcilla: empleado en taludes de arena, gravas o limos limpios con riesgo a erosión
aun a bajas velocidades de corriente; se protege con capas de arcilla de espesor hasta 30
cm, capa sobre la cual se siembran pastos o arbustos (Suárez, 1992).
69
Fuente: Suárez (1980)
Figura 39. Machos de madera
Figura 40. Tranquera o empalizada
Fuente: Bailey et al (1986)
70
-
Con suelos estabilizados: los informes de estabilización indican el empleo de cemento
y de cal hidratada. El empleo de cemento es efectivo en caso de tenerse suelos
arenosos, contrario a cuando se utiliza en suelos arcillosos, donde no alcanza a
producirse cementación en forma adecuada. Por otra parte, se emplea cal hidratada
(Ca(OH)2 ) para el aumento de la cohesión del suelo, transformando suelos erosionables
en no erosionables; en este caso la cal reacciona con la arcilla formando silicato de
calcio, el cual actúa como agente cementante, sin embargo su uso se limita a suelos
arcillosos; en este último caso, la dosificación es de 3 a 6% de cal hidratada, la cual se
mezcla con el material y se coloca formando pantallas de 30 a 60 cm de ancho
compactadas con pisón en pequeñas capas, de máximo 15 cm (Suárez, 1992).
-
Con bolsacreto: la técnica del bolsacreto ha tenido amplia utilización en programas de
protección que impliquen contacto directo con el agua en razón de su resistencia y
relativa durabilidad; la superficie del talud es cubierta con los sacos rellenos de suelo o
mezclas de éste con cemento (Figura 41). Su empleo se limita usualmente a taludes
1:1; por debajo de los sacos se coloca geotextil para evitar la erosión del suelo de
fundación, y la base inferior se profundiza como mínimo 1,5 m por debajo de la línea de
agua. Para mejorar la unión entre sacos se pueden colocar anclajes de varillas de hierro
semiverticales clavadas a mano uniendo las capas de sacos (Suárez, 1992).
Figura 41. Recubrimiento de talud con bolsacreto
Fuente: Suárez (1992)
71
-
Con colchacreto: son recubrimientos consistentes en dos capas de geotextil cosidas,
en cuyo espacio interior se tiene concreto, mortero o lechada de cemento; su espesor
varía entre 8 y 30 cm (Suárez, 1992).
-
Con enrocado: consiste en cantos de roca colocados sobre el talud a lo largo de la
orilla, especialmente utilizado cuando hay buena disponibilidad de rocas; se recomienda
la conformación de mínimo dos capas y la colocación por debajo del enrocado de
geotextil o una capa de grava. Como variaciones de este tipo de enrocado se tienen el
enrocado anclado y los cajones de piedra y madera; el primero consiste en enrocados
conforme al descrito, protegido en su parte superior por una malla de alambre anclada
con pines de acero; por su parte, los cajones de piedra y madera son estructuras de
madera rellenas de piedra, útiles en corrientes de baja fuerza de arrastre y donde la
madera es de fácil consecución. Una forma de fácil utilización de la madera consiste en
el hincado de postes y colocación en medio de ellos de madera rolliza formando una
especie de muro de contención (Suárez, 1992).
-
Con gaviones: consiste en el recubrimiento de los taludes de las orillas con losas de
gaviones; el espesor de la capa de gaviones está en función de la pendiente, siendo
utilizados espesores hasta de 30 cm para pendientes inferiores a 1: 1/2, y de 50 cm para
pendientes hasta de 1:1 (Figura 42a). El material de lleno debe ser de tamaños entre 10
y 15 cm, y en la parte sumergida se coloca un gavión de apoyo de dimensiones 2x1x1
m, con el fin de controlar la socavación; el recubrimiento puede variar en espesor
conforme se asciende en el talud.
-
Con coraza metálica: es una práctica de fácil y rápida implementación que busca
darle una mayor protección a las orillas, disminuyendo la tensión tractiva producida por
las corrientes de agua en éstas. La estructura está conformada por dos telas metálicas
que encierran entre sí grava o canto rodado de pequeñas dimensiones, formando una
especie de cortina o “colchón metálico”; a la malla metálica van cosidas o sostenidas
unas bolsas de tela recubriéndola por completo. La parte superior de las bolsas se cose
una vez hecho el relleno, al colocar la coraza en obra; la tela metálica es normalmente
de dos metros de ancho, y la altura de las bolsas de 0,85 a 1,0 m, con las cuales, una vez
rellenas, se obtiene un espesor hasta de 15 cm (Departamento de Antioquia, s.f.p.).
Para su colocación se recomienda clavar estacas cada cierta distancia, fijándola al
terreno; las especificaciones de la malla deben seguir las orientaciones dadas para los
gaviones metálicos así como también lo relacionado con las características del alambre
(Figura 42b). Una variante para la estructura a fin de brindarle mayor durabilidad,
consiste en utilizar en lugar de tela para la confección de las bolsas, geotextil cosido.
-
Protección con enllantados: consiste en la disposición de un conjunto de llantas de
desperdicio sobre los taludes de las corrientes, las cuales se rellenan con rocas y se
amarran entre sí, conformando una estructura única y pesada difícilmente arrastrable
por acción del agua (Figura 43a); suele amarrarse el conjunto a “polines” colocados en
la parte superior del talud; se reporta como una técnica de bajo costo y alta efectividad
en la protección de márgenes de corrientes de agua.
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Figura 42. Recubrimiento de talud (a) con gaviones (b) con coraza metálica
Fuente: Departamento de Antioquia (s.f.p.)
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Figura 43. Técnicas de protección de riberas en Carolina del Príncipe, Antioquia
(Colombia). (a) Enllantados (b) Espigones
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Gaviones cilíndricos: a pesar de no tratarse propiamente de un recubrimiento, se
mencionan dados su utilidad y versatilidad para controles temporales y permanentes en
corrientes de agua, y el complemento que ofrecen a la implementación de algunas de las
técnicas ya descritas. En concreto, su utilidad se relaciona con el desvío y disminución
de la velocidad del agua; defensa de puentes y otras obras civiles; escollera para
protección de márgenes erosionadas; relleno de huecos en cauces, etc., siendo una de
sus principales ventajas su fácil lanzamiento a las corrientes de agua por rodamiento
(Suárez, 1992).
4.3.4.3.2 Recubrimiento vegetal. Las técnicas de recubrimiento vegetal representan de
por sí los tratamientos menos costosos y biológicamente más deseables, sin embargo, su
utilidad es limitada en el control de la erosión cuando tienen lugar grandes avenidas,
restringiéndose su función protectora a las partes altas de los taludes especialmente, y
siendo su papel de carácter complementario en los programas de protección y recuperación.
El reconocimiento de la vegetación de ribera y la evaluación de su estructura y composición
florística deben ser tareas primarias de cara a la selección de especies adecuadas en los
programas a diseñar; un punto a favor de las técnicas de estabilización con material vegetal
-de manera especial en áreas urbanas y semiurbanas- se relaciona con los efectos estéticos
de dichas técnicas, a lo que anotan Kohnke y Boller (1989) que por ello, son con frecuencia
más deseables que estructuras en roca y tratamientos en concreto.
A continuación se describen algunas técnicas de fácil implementación que permiten la
incorporación de material vegetal en márgenes de corrientes de agua.
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Esterillado: técnica conocida también como “emparrillado” (Suárez, 1980); consiste
en la disposición sobre taludes suavizados de paquetes conformados por estacas de
sauce (Salix alba) separadas 30-60 cm una de otra y recubiertas por capas de ramas que
alcanzan espesores de 20-30 cm, para cuya sujeción se utiliza malla de alambre. Los
extremos inferiores de las estacas son dejados en contacto con el agua, siendo clavadas
en la parte superior del talud estacas cada 2.0-2.5 m, de las cuales se sujetan rocas de
gran peso mediante alambre grueso, dejándolas caer al agua, permitiendo así la
permanencia en el sitio de la estructura (Figura 44a).
-
Diques de madera: son estructuras conformadas por postes de diámetro mayor de 20
cm clavados hasta una profundidad de 1,5 m en la parte superior del talud y a 3 m de su
borde (Suárez, 1980); a uno de ellos se articulan dos estacas gruesas amarradas con
alambre, en forma tal que puedan acomodarse a la pendiente del talud y que una de
ellas quede sobre la corriente de agua; sobre esta última se amarran ramas de árboles
mediante alambre grueso, y todo el conjunto se asegura al otro poste enterrado mediante
cable de 3/8 pulg. Se recomienda a continuación del dique, en dirección aguas abajo,
sembrar una doble hilera de estacas de sauce separadas 1 m, quedando sus extremos
sumergidos en el agua, y en la parte superior sembrar alguna vegetación de crecimiento
denso, protegiendo finalmente mediante aislamiento físico (Figura 44b).
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Figura 44. Técnicas de recubrimiento vegetal de orillas de ríos (a) Esterillado (b)
Diques de madera
Fuente: Suárez (1980)
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9
Cunas vivas8: técnica bioingenieril que consiste en la conformación de una especie de
cuna o caja de madera rellena de rocas, tierra y esquejes vivos de plantas; las cajas se
ensamblan con piezas de madera de 6x6 pulg unidas en cada intersección mediante
bandas de acero de 12 pulg de longitud (Figura 45a); en el lecho se disponen rocas, a
partir de las cuales se conforman capas sucesivas de tierra y esquejes, siendo cada capa
compactada con el fin de remover bolsas de aire y asegurar buen contacto del material
vegetal con el suelo (Kohnke y Boller, 1989).
Gaviones blandos vivos9: estructuras tipo canasta en las cuales se tienen capas
sucesivas de suelo y plantas, sostenidas mediante geotextil (Figura 45b); en su
conformación es necesario excavar tanto el fondo como las orillas de la corriente. En el
lecho se disponen rocas, por encima de las cuales se colocan esquejes vivos de plantas
entre capas sucesivas de suelo, las cuales se sostienen a través del geotextil (Kohnke y
Boller, 1989). Dentro de las ventajas que se apuntan para ésta y para la anterior técnica
se destacan: capacidad de recuperación ante el daño físico; provisión inmediata de
estabilidad al talud; disminución de excesos de humedad; y su aparente naturalidad
como parte del todo ambiental.
Traslación al español del término “live cribwall” (Anexo 2)
Traslación al español del término “live soft gabions” (Anexo 2)
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Figura 45. Técnicas de recubrimiento vegetal de orillas de ríos (a) Cunas vivas (b)
Gaviones ligeros vivos
Fuente: Kohnke y Boller (1989)