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Alfredo Mansen V., Carlos Iparraguirre O.

RESUMEN

Durante la ocurrencia del Fenómeno El Niño, gran parte de lainfraestructura vial y de riego se vieron afectadas por los efectosnegativos de este evento. El departamento de Hidráulica e Hidrologíade la Facultad de Ingeniería Civil y el Centro de Investigación Sísmicay Mitigación de Desastres, de la Universidad Nacional de Ingeniería(UNI), han realizado trabajos de reconstrucción e inventario de losdaños causados, por el Fenómeno El Niño.

Como resultado de éstos trabajos, se ha detectado que una de lascausas de mayor daño en las vías y canales resultó ser la activaciónde las quebradas, las cuales transportaron no solo grandes caudales,sino que éstos fueron una mezcla de agua con barro; agua, barro ypiedras; agua, barro, piedras y elementos orgánicos, por lo que lostradicionales flujos de avenidas, se transformaron en flujo de lodos(mud flow), y/o flujo de escombros (debris flow).

Como consecuencia de la importancia adquirida por el flujo de lasquebradas, los autores han elaborado unos documentos técnicos, quepodrían usarse como guía para los Términos de Referencia y para ejecuciónde estudios relacionados con el control de la erosión en quebradas.

En éstos documentos, se describen los parámetros y actividades queel Consultor Proyectista debe desarrollar en la elaboración delEstudio, y se refiere a actividades como Topografía, Geología,Geotecnia, Hidrología e Hidráulica de Quebradas, Reforestación, etc.

Todas estas actividades solicitadas se basan en el actual desarrolloque tiene el Estado del Arte, para Mitigación de Peligros en los Flujosde Escombros y en su mecánica, predicción; tal como se expuso en laPrimera Conferencia Internacional en San Francisco, en Agosto de 1997.

INTRODUCCIÓN

Durante la ocurrencia del fenómeno El Niño, en especial en la zonaNorte, se constató que existen otros tipos de flujos que no son losque típicamente discurren por los cauces de los ríos; además queestos flujos no sólo transportan agua sino una mezcla de agua conlodo; agua, lodo y piedras; y agua, lodo y elementos orgánicos.

Este artículo se circunscribe a aquellos flujos que usualmente ocurrenen los cauces denominados quebradas, y que en adelante losdenominaremos flujo de escombros.

Este tipo de flujo se hizo notar durante la ocurrencia del Fenómenodel Niño, ya que su trayectoria es interrumpida por obras viales, deirrigación y urbanas construidas por el hombre, las cuales se ven

FACTORES A SER TOMADOS EN CUENTAEN EL CONTROL DE EROSION DE

QUEBRADAS

seriamente afectadas por la acción dinámica y por los materiales dearrastre del flujo, situación para la cual generalmente no estánpreparadas las estructuras de cruce colocadas para el pase del flujo.

El departamento de Hidráulica e Hidrología (DAHH) y el Institutode Mitigación de Desastres de los efectos del Fenómeno El Niño(IMEFEN) del Centro de Investigación Sísmica y Mitigación deDesastres (CISMID), ambos pertenecientes a la Facultad de IngenieríaCivil de la Universidad Nacional de Ingeniería (UNI), preocupadosde la magnitud y frecuencia de los daños causados por el flujo deescombros en la infraestructura vial, riego y urbana, hizo una revisiónde los conceptos usados para el manejo del flujo de escombrosencontrándonos con algunas limitaciones y/o deficiencias en lasconsideraciones de diseño. Situación que obliga a una actualizaciónde los parámetros de diseño, de modo que los ingenieros yprofesionales, proyecten obras que soporten el paso erosivo del flujode escombros.

ANALISIS DE LA PROBLEMÁTICA DEL FLUJODE ESCOMBROS

Antes de proponer soluciones o recomendaciones de diseño es nuestraopinión que es conveniente contar con un conocimiento apropiadodel flujo de escombros, el cual está íntimamente ligado con el procesoerosivo que sufre la cuenca de la quebrada, por lo que el control delflujo de escombros equivale a ver ejecutado un control de la erosiónen la quebrada.

Durante la etapa de ocurrencia del Fenómeno El Niño, por procesosorográficos que son motivos de estudios, las lluvias se presentan enzonas cercanas a la costa, ocasionando precipitaciones en quebradasque no suelen disponer de lluvias en forma permanente, ocasionandoflujos con altas concentraciones de sedimentos, producidos de laformación geológica y por la acción de deforestación del hombre yde los animales ajenos al ecosistema de la cuenca de la quebrada.Ejemplo: Ganado caprino.

Todo este proceso, ocasionó daños a la infraestructura vial, en especialen la zona Norte, e iguales daños fueron ocasionados a lainfraestructura mayor de riego. El fenómeno se ha mostrado en formamanifiesta en el aporte de sedimentos en los vasos de almacenamientode las principales presas de la Región Norte, que han visto reducirsu capacidad de almacenamiento hídrico en forma dramática estosúltimos años, afectándose negativamente las premisas de diseñoestablecidas por los diseñadores en lo referente al volumen desedimentos durante la vida útil de la presa.

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EFECTO Y CAUSA

Hasta la fecha, todos nuestros esfuerzos, han estado dirigidos adiseñar las estructuras que permitan el cruce del flujo de escombrosa través del camino, canal o ciudad, preocupándose del control delefecto del flujo sobre la estructura, sin tomar en cuenta que lamagnitud del flujo de escombros es el efecto de otro fenómenodenominado erosión de cuenca, la cual es producto de las condicionesnaturales geológico geotécnicas, climatológicas, hidrogeológicas eincluso biológicas, las cuales son agravadas por causas externas comola tala de los bosques y por la acción depredadora de especies nonativas como el ganado caprino, siendo todas estas acciones las causasdel incremento del flujo de escombros tanto en magnitud como enocurrencia.

El presente artículo, se ha orientado al manejo del flujo de escombros,para controlar la causa del daño a la infraestructura.

CONTROL DE LA EROSIÓN EN LAS QUEBRADAS

Se denomina así a todas las acciones de prevención y controlrealizados para mitigar la generación de flujos de escombros, y encaso de que este sucediese, inducir a que su discurrir sea menosdañino a las obras que se encuentran en su recorrido.

MANEJO DEL FLUJO DE ESCOMBROS

Se denomina así todas las actividades, que se realicen para atenuar,conducir y depositar el flujo denominado de escombros con el objetode controlar la erosión de las quebradas, de modo que cuando sucedaun flujo en éste, su acción dinámica no cause daños a la infraestructuravial, de riego y urbana.

PREVENCIÓN Y CONTROL

El estado del arte para la mitigación de los peligros en el desarrollode los flujos de escombros, ha establecido medidas de prevención ycontrol para su manejo.

Las primeras medidas de prevención son aquellas medidas a realizarsepara evitar o disminuir la ocurrencia del flujo de escombros. Estasmedidas son de control de erosión y están dirigidas a la prevencióngeomorfológica, a la prevención hidrológica e hidráulica para regularel balance de agua, a la suelo bioingeniería, y al manejo de cuencas.

Las medidas de control están divididas en control activo y controlpasivo.

El control activo se basa en contramedidas de orden técnico, controlde la escorrentía superficial, control del caudal, medidas estructuralesy de ingeniería.

El control pasivo se basa en medidas de manejo del paisaje, medidaseconómicas y de agricultura, manejo de la flora o bosque, manejode peligros y manejo de riesgos.

CONSIDERACIONES BASICAS PARA EL MANEJODE FLUJO DE ESCOMBROS

* Se debe prevenir que se formen los flujos de escombros.* Se debe detener el flujo de escombros cerca al ápice del cono

aluvial.* Derivar los flujos de escombros a áreas no muy importantes* Disipar la energía del flujo de escombros.* Permitir que el flujo de escombros se acumule o almacene en

sitios predeterminados y evitar que se explaye ocupando grandesvolúmenes.

* Analizar la solución cero, que significa que la naturaleza tomesu curso.

* La evaluación de los peligros y la determinación del tipo deestructuras se debe basar en el conocimiento del volumen totalque puede transportarse por el torrente y el volumen desedimentos que puede ser entregado anualmente, asimismo esnecesario conocer el patrón del proceso del flujo de escombro,en el tramo de estudio y finalmente se debe conocer losparámetros para la obtención de la relación beneficio/costo, paralo cual se debe determinar los valores actuales y futuro uso de latierra potencialmente a ser afectada y los costos de los bienes einfraestructura a ser construidos.

CONTRAMEDIDAS PARA EL FLUJO DEESCOMBROS

Las estructuras que suelen actuar como contramedidas del flujo deescombro, se orientaran a:

a) Estructuras de disipación de energía. Consiste en estructuras quebuscan disminuir la capacidad destructiva del flujo. Como lamayor masa está concentrada en los materiales acarreados másgruesos, estas estructuras que consisten en rejas, columnas,estacados, etc. restan fuerza a la corriente quitándole loselementos gruesos, los cuales son trabados y atrapados por estetipo de estructuras.

FLUJOGRAMA PARA EL MANEJO DEL FLUJO DE ESCOMBROS

GEOMORFOLOGIAHIDROLOGIA

SueloBio-Ingeniería

PREVENCION

Control del caudal Control de la cuenca Control de EscorrentíaSuperficial

Rompe flujos

Malla de flujos

Trampa de flujos

Trampa de troncos

Filtro de troncos

Cuenca de Depósitode Sedimentos

Estructura deReducción de Energía

Sistema dePresas

Estructuras deEncauzamiento

Medidas Estructurales yde Ingeniería

Control Activo

Manejo del Paisaje Medidas Agrícolas yEconómicas

Manejo del Bosque Mapeo de Riesgos yPeligros

CONTROL PASIVO

CONTROL

MANEJO DE FLUJO DE ESCOMBROS

FLUJOGRAMA PARA EL MANEJO DEL FLUJO DE ESCOMBROS

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b) Sistemas de presas. Consiste en presas a lo largo del cauce quedetengan el flujo almacenándolo. Además al modificar el fondode la quebrada, alzándolo por la acumulación de los volúmenesinterceptados, disminuye la altura de las terrazas, lo que implicauna disminución de la fuente de escombros y de fuerza dinámicade desprendimientos.

c) Estructuras de encauzamiento. Consisten en obras que tienencomo objetivo desviar el flujo hacia áreas de menor importanciao sitios prefijados para deposición.

CONCLUSIONES

El problema de flujos de escombros afecta gran proporción de lainfraestructura vial, de riego y urbana. Dada la topografía y climadel país esa infraestructura cruza típicamente cauces de quebradasde flujo intermitente. Las obras de cruce actuales en quebradas estándiseñadas usando la hidráulica clásica la cual fue desarrollada paratratar flujos de ríos de baja pendiente y flujo constituidoprincipalmente por agua; sin embargo los flujos en las quebradasson de un comportamiento distinto por ser una mezcla muy densa deagua, lodo, piedras, e incluso elementos orgánicos, denominadotécnicamente flujos de escombros. Este enfoque inconveniente causala continua falla de las estructuras de cruce.

Puesto que los flujos de escombros ocurren por la acción combinadade precipitaciones intensas y la disponibilidad en la cuenca de materialsuelto proclive a ser arrastrado, se sugiere que la solución delproblema debe atacar también a las condiciones que generan elfenómeno; esto consiste en considerar el control de la erosión de lacuenca. También para comenzar a atacar el problema se debenestablecer consideraciones básicas para el manejo del flujo deescombros, las cuales han sido presentadas por el informe. Se indicatambién que las medidas estructurales postulan tres tipos deorientaciones: Disipar la energía con estructuras atrapadoras de losmateriales más gruesos, almacenar el volumen desplazado con unsistema de presas o desviar o confinar el flujo con estructuras deencauzamiento.

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