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    CONTROLADORES PARA

    DEFENSAS RIBEREASFicha Tcnica

    En el Per existen muchas zonas bajo el riesgo de inundacin. En particular son vulnerables aquellas

    poblaciones de sierra y selva, que ven periodos de precipitaciones anualmente y que se han asentado

    cerca de los caudales de los ros.

    Como muchos fenmenos naturales, los ros tienen un comportamiento de difcil proyeccin. Aquellos contendencias a sufrir inundaciones suelen presentar comportamientos imprevisibles que solo sirven paramaximizar el nivel del riesgo de las poblaciones que habitan cerca de ellos.

    Las inundaciones no solo significan la prdida de vidas humanas; afectan tambin los medios de vida yde soporte econmico de las poblaciones bajo situaciones econmicas marginales.

    Muros de concreto armado en Pasco

    Fuente:AndinaNoticias

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    Una alternativa para lidiar con la realidad de las inundaciones en el Per, mitigar sus efectos y prevenir elescalamiento de situaciones de desastre es mediante controladores ribereos, una forma de barrera deproteccin ante la subida del nivel de agua. Sirven no solo para evitar la destruccin material causada porlas inundaciones, sino como alternativa ante la prdida de vidas humanas.

    La construccin de controladores es un proceso tcnico que requiere de estudios tcnicos (hidrolgicosy geomorfolgicos) de aquellos tramos de ros que sufren erosin y desbordes.

    USOS DE CONTROLADORES RIBEREOS

    Los controladores para la defensa riberea dependen de la cuenca de construccin, ya que la

    geomorfologa de la costa no es la misma que la de la sierra o de la selva. Sin embargo, en general todos

    cumplen las mismas funciones:

    Reducir la velocidad de la corriente cerca de la orilla.

    Desviar la corriente de la orilla cuando ocurren desbordes.

    Prevenir la erosin de las mrgenes del ro.

    Establecer y mantener un ancho fijo para el ro.

    Estabilizar el cauce fluvial.

    Controlar la migracin de meandros.

    Uso de gaviones

    En el Per los gaviones son usados como muros de contencin; diseados de tal manera que tienen

    distintos niveles y combinan funciones de sostenimiento y drenaje. Sin embargo, para la construccin

    de gaviones es necesario uniformizar el terreno donde se ubicarn, sin la necesidad de excavaciones.

    Los gaviones protegen los suelos en contra de la erosin hdrica, que afecta el nivel de nutrientes de unsuelo, sus caractersticas hidrulicas y el potencial agrcola.

    Los gaviones tambin son usados como proteccin de obras transversales como espigones y diques,as como en el revestimiento de vertederos, proteccin de tomas de agua, etc.

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    Uso de los espigones

    Se utilizan para desplazar las aguas y el cauce ms hondo de un ro hacia el centro. Tambin sirven para

    reducir la capacidad hidrulica, generando sedimentacin de partculas finas transportadas por el ro ysu anchura. Esto ofrece estabilidad a un tramo del cuerpo de agua.

    Los espigones permiten la sedimentacin, estancamiento o colmatacin en ros de poca pendiente quetransportan materiales slidos en suspensin.

    CULES SON LOS CONTROLADORES MS USADOS?Los controladores ribereos, tambin llamados defensas ribereas, son estructuras construidas en las

    mrgenes de los ros para evitar procesos de erosin y desbordamiento. En general pueden ser de dos

    tipos: no estructurales y estructurales.

    Controladores no estructurales

    Son desarrollados de forma artesanal y sin considerar criterios tcnicos como una alternativa de bajo

    coste y rpida construccin. Por este motivo, no se realizan estudios previos de evaluacin de la cuenca

    donde se construyen.

    Cumplen la misma finalidad que los controladores estructurales pero son usualmente realizados por las

    poblaciones sin consultas de especialistas.

    Una de las formas ms comunes de control no estructural es el uso de zonificacin para asignar terrenos

    con la tendencia a ser inundados (aluviales) a actividades no productivas o actividades no primarias,

    como la recreacin. Sin embargo, su limitacin es que no se previenen las inundaciones.

    Es muy frecuente el uso de defensas vivas o naturales. En este modelo se utilizan especies de vegetacin

    nativas o exticas para crear una frontera natural contra la erosin y el desborde de los ros. Existen experiencias

    nacionales de este uso, como por ejemplo, la aplicacin de bamb como defensa implementado por el programa

    Sierra Exportadora. Pero hay un lmite de caudal frente al que este tipo de barrera puede dejar de ser funcional.

    Controladores estructuralesControladores desarrollados utilizando herramientas y procesos tcnicos, y bajo la supervisin de

    especialistas. Pueden utilizar materiales locales pero siempre cumplen ciertos estndares de tcnicos.

    Se subdividen a su vez en dos tipos: flexibles (para suelos con deformaciones) o rgidos (para terrenos

    uniformes). Los controladores ms populares son:s.

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    Fuente:AgenciadePrensaLimaNorte

    Construccin de gaviones en el ro Chilln

    Gaviones

    Estructuras construidas con alambre de acero galvanizado o recubiertos de PVC, a forma de malla,

    y rellenados de rocas redondeadas (cantos rodados). Los muros de los gaviones protegen las zonasaledaas y son capaces de tolerar grandes deformaciones sin perder resistencia.

    Pantallas de concreto armado

    Estructura de contencin similar a los gaviones, pero de mayor profundidad de excavacin. No tienen espacios

    y son completamente impermeables. Como son construidas in situpueden usarse pilotes para dar flexibilidad

    a la estructura y puntos adicionales de soporte.

    Diques

    Estructuras que controlan o impiden el paso del agua en un ro. Existen dos tipos: artificiales y naturales.

    Articiales:previenen la inundacin pues encajonan al ro y dan ms fluidez a su cauce.

    Naturales:depsitos arrastrados por el ro y depositados en sus mrgenes.

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    Espigones o defectores

    Construcciones usadas a modo de rompeolas, permiten dirigir el cauce del ro y aumentarlo en una

    direccin especfica. Usualmente son construidos de hormign o rocas de gran tamao. Funcionande tal manera que se dirige el sentido del agua, alejando el punto de mxima profundidad de la orilla

    (evitando desbordes).

    Muros de concreto armado

    Elementos estructurales de concreto, son construidos en ambas orillas de un cauce de agua para dirigirlo

    y controlar su flujo.

    Muros de mampostera

    Similares a los muros de concreto, pero se usan piedras o tabiques de madera, con cierta separacin,dando a la estructura cierto grado de permeabilidad.Elementos de diseo.

    ELEMENTOS DE DISEO

    Para la construccin de cualquier sistema de controladores ribereos es necesario que antes se realicen

    estudios cientficos que permitan determinar las caractersticas del ro sobre el que se trabaja y las

    caractersticas de una posible inundacin. Con esta informacin, ser posible construir controladores

    adecuados a la dinmica especfica de la cuenca. Los estudios ms importantes a tomar en cuenta son:

    hidrolgico, de hidrulica fluvial y de tipos de socavacin.

    Estudio de hidrologa

    Un estudio hidrolgico debe tomar en cuenta aspectos de precipitacin y climatologa de la cuenca

    (precipitacin media anual, tendencias mensuales, meses lluviosos y meses secos), de eventos extremos

    y de transporte de sedimentos.

    Para determinar la precipitacin, se debe recurrir a la informacin oficial (datos del Servicio Nacional

    de Meteorologa e Hidrologa, para el caso de Per). De no existir informacin disponible, se pueden

    realizar medidas a lo largo de un periodo prudencial o revisar informacin de proyectos de cooperacin

    y desarrollo en la zona de trabajo.

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    Estudio de descargas mximas e hidrograma de avenidas

    Este estudio consiste en observar los datos histricos de los caudales de un ro, para determinar cules

    son sus cargas mximas. Para ello se debe observar la serie histrica de caudales obtenidos durante laestaciones de mayor aforo del ro. En caso de que no existan datos, se pueden obtener aforos alejados

    del lugar donde se planea construir un controlador ribereo, pero en la misma cuenca. Luego, se deben

    corregir los datos de acuerdo a la superficie de las cuencas.

    El mtodo ms til para cuencas pequeas, donde no se cuenta con datos de caudales, es el indirecto.

    Est basado en tres factores: intensidad de precipitacin, rea de la cuenca y coeficiente de escurrimiento.

    La siguiente ecuacin permite calcular el volumen medio de un ro:

    V= A x Px C

    Donde:

    V: volumen medio anual escurrido (m3).

    P: precipitacin media anual (m).

    C: coeficiente de escurrimiento.

    A: rea de la cuenca de captacin (m2).

    El rea de la cuenca de captacin debe ser delimitada a partir del sitio identificado para plantear la proteccin..

    Estudio de distribucin de eventos extremos

    Es importante realizar un estudio de distribucin de eventos extremos porque es una de las metodologas

    ms usadas para el anlisis de caudales de mximas avenidas anuales. Ello permite comprender cuntos

    eventos extremos ocurren en una cuenca y adaptar el diseo de los controladores para soportarlos.

    La probabilidad de ocurrencia de un evento se determina conociendo el perodo de retorno; los usuarios

    tambin pueden usar datos de serie de caudales para la zona en estudio.

    Distribucin probabilstica de las descargas anuales mximas

    La serie anual de un ro son los valores extremos de una serie de observaciones efectuadas durante un ao.

    Conocer estos datos permite aplicarlos a las ecuaciones de distribucin de extremos y hacer predicciones

    contando con la informacin de un cierto nmero de aos.

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    En la prctica se usa el papel especial de probabilidades de extremos, denominado papel de Gumbel

    o papel Gumbel aritmtico (figura 3). Para el ploteo de los valores de una serie de descargas anuales

    mximas, estas deben de ser ordenadas en forma decreciente (de mayor a menor) y luego calcular para

    cada valor ordenado su correspondiente tiempo de retorno usando la ecuacin:

    Tr= (n+1)/m

    Donde:

    T: perodo de retorno en aos.

    n: nmero total de mximas descargas anuales observadas.

    m: nmero de orden de la magnitud dada cuando todas las descargas anuales observadas son ordenadas

    en forma decreciente.

    Con los datos resultantes se puede plotear en el papel de Gumbel cada valor, ordenado con su

    correspondiente perodo de retorno. Para determinar la recta terica de distribucin en el papel de

    Gumbel, se toman dos valores dentro del rango de los valores ploteados, y haciendo uso de las relaciones

    encontradas para y, se calcula P y su periodo de retorno. Con estos datos se tienen coordenadas de dos

    puntos a travs de los cuales se trazar una recta terica de distribucin.

    Estudio de transporte de sedimentos

    El ro trae consigo cargas de sedimentos que afectan directamente sus laderas, debilitndolas ypermitiendo inundaciones con mayor facilidad. Para estimar la carga de sedimentos existen dos enfoques.

    El primero toma en cuenta las caractersticas de la lluvia (pluviosidad media anual) y de la cuenca (cobertura

    vegetal, pendiente) y de la composicin granulomtrica del material del lecho del cauce del ro. A estos

    valores se les asigna una carga especfica de transporte de sedimentos (en toneladas por km2 por ao).

    El segundo enfoque aplica frmulas empricas con datos de produccin anual de sedimentos de ms

    de 250 cuencas alrededor del mundo para obtener una ecuacin general que tiene un error estimado de

    50%. La ecuacin es:

    Qs

    = a Qn

    Qs: Tasa media anual de transporte en suspensin (t).

    Q: caudal medio anual (pies cbicos por segundo).

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    Fuente: Ministerio de Economa y Finanzas, 2006

    Mapa fuvial de una cuenca modelo

    Estudios de hidrulica uvial

    Los estudios de hidrulica fluvial son necesarios porque todos los ros presentan variaciones, estn

    sujetos a mayor o menor grado de erosin, equilibrio y sedimentacin. Estos estudios brindan informacinnecesaria para determinar el tipo de controlador que se va a construir.

    Sistema uvial

    El sistema fluvial est conformado por la franja por donde transcurre un ro, desde que nace hasta que

    muere en el mar, un lago o en otro ro. Por simplicidad y conveniencia, el sistema fluvial se ha dividido en

    tres zonas por las que pasa un ro al menos una vez a lo largo de su recorrido:

    Zona 1, de montaa o de juventud de un ro:corresponde a la parte ms alta de la cuenca hidrogrfica

    en donde se originan el caudal y los sedimentos. Est caracterizada por tener fuertes pendientes,

    velocidades altas y caudales bajos. El cauce transcurre por relieves escarpados y estratos rocosos.La energa del ro se consume en profundizar el cauce.

    Zona 2, intermedia o de madurez de un ro:es la transferencia o transporte de agua y sedimentos

    de la zona 1 a la zona 3. La energa del ro se consume en profundizar y ampliar el cauce. El ro forma

    meandros y entrenzamientos.

    Zona 3, aluvial o de vejez de un ro:corresponde a la parte baja en donde el sedimento se deposita.

    Se caracteriza por tener dependientes bajas, velocidades bajas y altos caudales. El cauce transcurre

    en estratos aluviales de gran espesor. La tendencia del cauce es a ampliarse.

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    Morfologa uvial

    La morfologa fluvial se facili ta mediante el estudio del alineamiento del cauce y de sus secciones

    transversales. Las formas de las corrientes de agua son muy variadas y son el resultado de la interaccinde muchas variables (caudal, velocidad, pendiente, ancho, profundidad, suelos, etc). El cauce de un ro

    presenta tres formas bsicas: recto, mendrico o entrenzado.

    Recto:se considera un estado de transicin hacia cauces mendricos.

    Mendrico:el ro se mueve transversalmente y origina la formacin de curvaturas en forma de S, que

    en general se deben a procesos de erosin y sedimentacin. Las velocidades son ms bajas en la

    parte interna de las curvas, dando lugar a sedimentacin o formacin de barras.

    Entrenzado:consiste de mltiples canales que se entrelazan y separan en el cauce principal. Una

    causa del entrenzamiento es la gran cantidad de carga de lecho que la corriente no es capaz detransportar, siendo la cantidad de material ms importante que su tamao.

    Estudios de socavacin

    La velocidad y las diferentes pendientes que se presentan en el cauce de un ro generan socavaciones

    a los largo del curso. Estas varan segn cada caso y es necesario tomarlas en cuenta antes de disear

    un controlador ribereo. Los tipos de socavaciones ms importantes son:

    Socavacin normal o general

    Es el descenso del fondo de un ro que se produce al presentarse una creciente y es debida al aumentode la capacidad de arrastre de material slido que en ese momento adquiere la corriente en virtud de su

    mayor velocidad. Este fenmeno es usual en las partes altas y medias de la cuenca.

    Socavacin en estrechamientos

    Se produce por aumento en la capacidad de arrastre de slidos, es decir el ro trae consigo material

    suelto de diferente tamao que adquiere una corriente cuando su velocidad aumenta por efecto de una

    reduccin del rea hidrulica de su cauce. Se observa en obras construidas en el cauce de un ro, como

    puentes, asentamiento de poblaciones y reas agrcolas.

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    Socavacin en curvas

    Se forma cuando un ro describe una curva por una tendencia en los filetes lquidos del centro de la

    curvatura a moverse ms rpido que los situados hacia el interior. Por esto la capacidad de arrastre deslidos de los primeros es mayor en la parte del cauce exterior a la curva que en la interior.

    Socavacin en pilas

    Se forma cuando se coloca una pila de puente en la corriente de un ro y se produce un cambio en las

    condiciones hidrulicas.

    Estudio de socavacin general del cauce

    Para determinar la socavacin general de un cauce es posible hacer una serie de estudios y clasificaciones,de acuerdo a:

    Cauce denido

    Material cohesivo:distribucin de materiales homogneos, distribucin de materiales heterogneos.

    Material no cohesivo:distribucin de materiales homogneos, distribucin de materiales

    heterogneos.

    Cauce indenido

    Material cohesivo:distribucin de materiales homogneos, distribucin de materiales heterogneos.

    Material no cohesivo:distribucin de materiales homogneos, distribucin de materiales heterogneos.

    BENEFICIOS DE LOS CONTROLADORES RIBEREOS

    Los beneficios ms importantes de los controladores son:

    Protegen cuencas, riberas y terrenos agrcolas de inundaciones y de procesos de erosin. Tambinprotegen la infraestructura de riego y centros poblados cerca de ros.

    Aseguran la seguridad de puentes que atraviesan ros.

    La construccin de los sistemas genera empleos temporales.

    Son estructuras relativamente simples: su construccin y mantenimiento no son procesos complejosy los materiales usados son fciles de conseguir.

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    Ofrecen gran durabilidad y resistencia al deterioro por causas ambientales.

    Algunos sistemas de controladores, como los espigones, fomentan la sedimentacin y puedenformar cauces de aguas bajas.

    RECOMENDACIONES

    Antes, durante y despus de la construccin de un controlador ribereo es importante tomar en cuenta que:

    Se debe evaluar cuidadosamente la zona donde se construir un controlador. Es preferible evitar

    franjas marginales de ros, donde la falta de espacio jugar en contra del sistema de control y a largo

    plazo la presencia de este incrementar el peligro para la poblacin que vive cerca.

    Para las construcciones en ros de la selva se debe recordar que es comn que los flujos de las aguaspuedan cambiar de direccin. Los estudios hidrulicos e hidrolgicos deben cubrir este fenmeno.

    Para la evaluacin econmica de la construccin: hay un periodo de retorno que debe ser evaluado

    teniendo en cuenta los caudales mximos y eventos extraordinarios.

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    OBRAS CITADAS

    Ministerio de Economa y Finanzas (MEF). Gua metodolgica para proyectos de proteccin y control

    de inundaciones en reas agrcolas o urbanas. Informe final.Anexos. Lima: MEF, 2006. Disponible en:www.mef.gob.pe/contenidos/inv_publica/docs/instrumentos_metod/agricultura/GuiaInundaciones-ax.

    pdf(visto por ltima vez: 23 de junio de 2015).