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06 de octubre de 2017 | por: Equipo Comunicación | 0 comentarios

Estudio de las obras de defensa en ríos

Hoy en día, como consecuencia del cambio climático, es frecuente la existencia de inundaciones como resultado del desbordamiento de ríos. Surge por tanto la necesidad de realizar obras de defensa de las márgenes de los ríos con el objetivo de minimizar los efectos debidos a esas desbordamientos, con sus consecuencias tanto económicas en los que ha la reparación de daños se refiere, y de personas debido al daño ocasionado en personas por el citado desbordamiento.

Para facilitar el estudio de estas obras de defensa de forma que podamos analizar las consecuencias de su implantación y de esta forma elegir la mejor solución al comprobar que se obtienen los resultados deseados tras su ejecución, se emplea el programa HEC RAS. Este programa nos permite llevar a cabo el modelado del río tanto en su lecho como el cauce en sus márgenes de forma que podamos estudiar el alcance y las consecuencias de los niveles de inundación en diferentes situaciones como por ejemplo, la avenida de T=100años, T=500años,… Situaciones en las que además del tradicional aumento de la altura de agua, se produce un arrastre de sedimentos y de tierras con lo que se modifica los lechos de los cauces originando variaciones en la morfología del lecho del cauce que afecta al comportamiento del río.

Obras de defensa en ríos

Ejemplo de desprendimiento de taludes

De esta forma las principales actuaciones que podemos llevar a cabo sobre un cauce como medio de protección frente avenidas, son:

-Protección frente a inundaciones, encauzamientos

-Protección de márgenes

-Fijación de un cauce estable

-Mejorar las condiciones de desagüe

-Fijar un canal de navegación

-Restauración ecológica

Obras de defensa en ríos

HEC RAS supone nuestra principal herramienta para saber qué va a ocurrir, qué va a suceder con nuestras actuaciones.

Tipología de las soluciones:

1)    Encauzamientos

Se pueden realizar

a)    de modo directo mediante la construcción de canales de hormigón

Obras de defensa en ríos

b)    de forma indirecta dejando que sea el propio río quién mediante la construcción de espigones, muros laterales, diques,…cambie su morfología ayudándole  a definir su camino.

Espigones

En este caso lo primero sería definir la posición de la lámina de agua en la situación de máxima avenida y en la situación normal. Teniendo en cuenta estas dos situaciones se procede a la obtención del eje del cauce y la definición de la posición y longitud de la obras transversales necesarias para fijar la posición

Obras de defensa en ríos

Los espigones son estructuras unidas a la margen e interpuestas a la corriente. En su diseño hay que considerar:

-Localización en planta

-Longitud

-Forma en planta 

-Separación

-Pendiente longitudinal y elevación de cresta:

-Ángulo de orientación c/r al flujo

-Permeabilidad

-Materiales de construcción

-Erosión al pie

Obras de defensa en ríos

Muros marginales o recubrimientos                      

Constituyen obras construidas sobre y a lo largo de la orilla del río o canal . Su objetivo es evitar contacto directo del escurrimiento con el material de la margen; reducir la velocidad de la corriente; evitar o reducir la posibilidad de transporte de la partículas de la margen

Obras de defensa en ríos

Traviesas

Se diseñan para el control erosión y de avenidas fundamentalmente

Reducen la pendiente del cauce

Pueden dar sinuosidad o quitarla

Obras de defensa en ríos

Cómo diseñar un encauzamiento

En primer lugar tenemos que tener en cuenta el tipo de régimen en que se encuentra nuestro río y, más concretamente, el tramo de río en estudio. De esta forma se procede al empleo de la formulación adecuada que nos relaciona el caudal, la altura de agua el ancho del cauce y la pendiente del mismo.   Cuando diseñamos un encauzamiento se busca un equilibrio entre Qlíquido – Qsólido – Geometría

Para el caso de:

–       Régimen lento

–       Régimen permanente. Qcte = Qformador

–       Ríos aluviales

–       Ríos anchos (B>3H), lisos y rectos

–       Actuaciones blandas (no escolleras o revestimientos)

Se pueden aplicar la formulación de LACEY:

Teoría del régimen de Lacey

Válidas para arena de D<0.4mm. Si son gravas mejor la formulación de Altauin

Para el análisis de estabilidad  de suelos empleamos la formulación de Shields.

Cuando se va a realizar el estudio de su trazado en planta, lo primero es tener en cuenta que los ríos no son rectos. La formulación que mejor se aproxima a su trazado son las leyes de Fargue, teniendo en cuenta la situación en condiciones de avenida.

Los otros aspectos a tener en cuenta  a la hora de realizar un encauzamiento son:

a)    fondo móvil (preferible medioambientalmente, aunque en ciudades se prefiere fijo para para una mejor control)

b)    estudiar el transporte de sedimentos

c)    variaciones en función de la avenida, trazado en planta con  los meandros, trazado en alzado, anchura,….

d)  las condiciones fijada por la ley de aguas

Obras de defensa en ríos

e)  las condiciones fijada por la el RD 9/2008 Reglamento DPH

Por las que se fija  la forma que incorpora los criterios de DMA y la Directiva de Zonas Inundables.

Siguiendo esta  normativa definiremos el cauce según  los criterios ecológicos, morfológicos, hidrológicos,…

De igual modo, nos ayuda a la definición de la zona de FLUJO PREFERENTE que se define para la avenida de 100 años.

Obras de defensa en ríos

Aplicación de HEC RAS 

Hasta ahora hemos mencionado la teoría básica para el diseño de encauzamientos  indicando la formulación más empleada para su trazada en planta y su ajuste según la variación de altura de agua, ancho de canal, ….. pero esta metodología se puede simplificar mediante el empleo del programa HEC RAS.

Este programa no ayuda al modelado del cauce en su situación actual y posteriormente, mediante los comandos oportunos podremos tantear diversas soluciones de de un modo mucho más rápido que no permita modificar las características del cauce hasta conseguir la solución adecuada.

De esta forma, mediante la orden :

–             ENCHROAMENTS, podemos tantear diferentes solucione planteando una achura de cauce fija, una variación de energía o de altura de algua o ambas a la vez,..

–            SEDIMENTARY CONDITIONS, BOUNDARYA,…Podemos realizar el estudio del transporte de sedimentos en la situación actual y la solución encauzada con las diferentes soluciones planteadas

–            GEOMETRIC DATA, Modificación de la geometría del cauce bien mediante la introducción de espigones, diques, muros laterales,…..

De esta forma se acelera el proceso de estudio de cada una de las posibles soluciones para conseguir encauzar las aguas y minimizar de esta forma los posibles daños que se puedan originar tanto a las personas como las cosas.

Obras de defensa en ríos         

Inclusive nos permite estudiar la restauración ecológicas que nos permitiría restaurar el cauce mediante la revegetación de sus márgenes bastaría con modificar la sección del cauce y el coeficiente de manning en sus márgenes.

Autor: Lourdes Fernández, profesaora del Máster en Diseño, Construcción y Explotación de Obras Hidráulicas y del Curso de Redes Hidráulicas: WaterCAD y SewerCAD

Máster en Diseño, Construcción y Explotación de Obras Hidráulicas

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