APORTES EN EL DISEÑO DE OBRAS DE

CONTROL DE INUNDACIONES Y

ALUDES TORRENCIALES

SERGIO MARÍN ERNST

DICIEMBRE 2019

Imagen: SEMARNAT, Méjico 2011

ALUDES TORRENCIALESEstado Vargas, Venezuela (Diciembre 1999)

Urbanización

Los Corales

Enero 2000

ALUDES TORRENCIALESEstado Vargas, Venezuela (Diciembre 1999)

Urbanización Los Corales - Enero 2000

ALUDES TORRENCIALESEstado Vargas, Venezuela (Diciembre 1999)

Urbanización Los Corales - Enero 2000

El presente es un trabajo basado en aportes de la Ingeniería

venezolana, desarrollados a raíz de la tragedia de Vargas, la

participación en proyectos en América Latina y El Caribe mas

la aplicación de conceptos de diseño, dentro del ámbito

general de las obras hidráulicas

CONTENIDO

✓ INTRODUCCIÓN – ANTECEDENTES

✓ CARACTERÍSTICAS DE LAS INUNDACIONES Y FLUJOS

TORRENCIALES

✓ OBJETIVOS Y CLASIFICACIÓN

o OBRAS DE CONTROL DE INUNDACIONES

o OBRAS DE CONTROL DE TORRENTES Y DE ALUDES TORRENCIALES

✓ DISEÑO DE OBRAS DE CONTROL DE INUNDACIONES Y

ALUDES TORRENCIALES – FASES DE ESTUDIO Y PROYECTO

✓ DISEÑO DE LAS OBRAS DE CONTROL – CONCEPTOS

GENERALES – NIVELES DE RIESGO Y ESCENARIOS

CONSIDERADOS EN EL DISEÑO

✓ DOS EJEMPLOS DE OBRAS DE CONTROL DE INUNDACIONES

Y ALUDES TORRENCIALES

CONTROL DE INUNDACIONES Y ALUDES TORRENCIALES

VISIÓN INTEGRAL DE LA GESTIÓN DE RIESGOS POR

INUNDACIONES Y ALUDES TORRENCIALES

Fuente: CIGIR-BID 2017

• OBRAS Y MEDIDAS PARA EL CONTROL DE EROSIÓN

EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS

• OBRAS DE RETENCIÓN Y CONTROL DE SEDIMENTOS

• OBRAS DE CONTROL DE INUNDACIONES

• OBRAS Y MEDIDAS DE REFORZAMIENTO

CORRECTIVA

CONTROL DE INUNDACIONES Y ALUDES TORRENCIALES

INUNDACIONES

✓ Inundaciones fluviales

Se generan cuando el agua que se desborda de los ríos queda sobre la superficie

de terreno cercano a ellos

INUNDACIONES Y FLUJOS TORRENCIALES - CARACTERÍSTICAS

✓ Lluvias y aludes torrenciales

Flujos con altas concentraciones de sedimentos que pueden estar conformados

por agua, barro, rocas y grandes restos de vegetación *

✓ Inundaciones costeras – Tormentas y Huracanes

Ciclones, huracanes, tormentas, tornados, tormentas tropicales, tifones y

desastres de tormentas de invierno

Los huracanes o las tormentas tropicales constituyen el 80 por ciento de los

eventos históricos de catástrofes en América Latina y El Caribe **

No serán objeto de esta presentación

Sin embargo, muchas de las medidas correctivas son similares a las de las

Inundaciones fluviales

* López & Courtel, 2010

Por sus características,

serán tratados por separado

** EM-DAT

OBRAS DE CONTROL DE INUNDACIONES

• Encauzamientos y diques marginales

• Canales y conductos cerrados

• Obras de retención temporal

• Estaciones de bombeo

• Rectificación y protección de cursos naturales

• Limpieza de cauces naturales

• Rellenos de planicies y zonas inundables

• Remoción y/o adecuación de estructuras existentes

• Obras de regulación - Presas de control de inundaciones

• Canales de alivio

OBJETIVOS DE LAS OBRAS

DE CONTROL DE TORRENTES Y ALUDES TORRENCIALES

✓ CONTROL DE EROSIÓN

• Reducción / Minimización de los efectos de las aguas de

escorrentía

• Protección y/o recuperación de las superficies susceptibles de

ser erosionadas

✓ CONTROL DE SEDIMENTOS

• Reducción de los desencadenantes de la erosión / Reducción de

velocidad de los flujos

• Retención de materiales de arrastre, producto de la erosión

✓ PROTECCIÓN CONTRA ALUDES TORRENCIALES

• Reducción de los efectos perjudiciales de los aludes

• Protección de la población

• Protección de la infraestructura

CARACTERÍSTICAS DE LOS TORRENTES

✓ CLASIFICACIÓN DE LOS TORRENTES / MÉTODOS DE

ESTABILIZACIÓN

CLASIFICACIÓN:

✓ Torrentes depositantes

✓ Torrentes socavantes

MÉTODOS DE ESTABILIZACIÓN

✓ Torrentes depositantes

✓ Obras en la cuencao Conservación de suelos y forestación

o Enfajinado de laderas

o Terraceado de laderas

o Estabilización de deslizamientos

o Drenajes y zanjas interceptoras

o Muros interceptores

✓ Obras en el cauceo Construcción de presas escalonadas

o Dragado de material depositado

o Construcción de presas abiertas

✓ Torrentes socavantes

✓ Obras el cauceo Construcción de presas escalonadas

o Revestimientos

✓ Acciones en la garganta del torrenteo Construcción de presas

o Construcción de umbrales de fondo /

Traversas

o Protección de márgenes (longitudinales)

• Revestimientos

• Muros

✓ Obras en el cono de deyección y

canal de desagüeo Protección de márgenes (longitudinales)

Leyenda

Medidas estructurales

FASES DE ESTUDIO Y PROYECTO

✓ Estudios e Investigaciones Básicas

✓ Estudios de Determinación de Amenazas por

Inundaciones y Aludes Torrenciales• Modelos Hidrológicos

• Modelos Hidráulicos – Situación sin obras

• Elaboración de mapas de Amenaza

✓ Diagnóstico

✓ Prediseño de obras de control• Prediseño

• Modelos Hidráulicos – Situación con obras

✓ Diseño• Ingeniería Básica

• Ingeniería de Detalle

OBRAS DE CONTROL DE INUNDACIONES Y ALUDES TORRENCIALES

INFORMACIÓN BÁSICA REQUERIDA PARA ESTUDIOS

Y PROYECTOS

✓ CARTOGRAFÍA Y TOPOGRAFÍA

• Información Cartográfica

• Levantamientos Topográficos

• Uso de la tierra

✓ INFORMACIÓN HIDROLÓGICA

• Escurrimientos medios

• Crecientes

• Lluvias

✓ INFORMACIÓN GEOLÓGICA

• Geología Regional

• Fotogeología

• Geomorfología

• Geología de Superficie

✓ INFORMACIÓN GEOTÉCNICA

• Información de la superficie

• Información del subsuelo

ESTUDIOS DE PENDIENTES DEL TERRENO

ORTOFOTOPLANOS

ESTUDIOS DE COBERTURA VEGETAL

DETERMINACIÓN DE ESCURRIMIENTOS

CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES

• Erosión

• Materiales de construcción

UBICACIÓN E IMPLANTACIÓN DE LAS

OBRAS

• Ubicación según sus funciones

• Implantación en sitio / Excavaciones

CARACTERÍSTICAS DE LAS FUNDACIONES

• Parámetros de resistencia

• Capacidad de soporte

• Erodibilidad

INFORMACIÓN / ESTUDIOSUTILIDAD / OBJETIVOS

FASES DE ESTUDIO Y PROYECTO

✓ Estudios e Investigaciones Básicas

OBRAS DE CONTROL DE INUNDACIONES Y ALUDES TORRENCIALES

✓ Estudios de Determinación de Amenazas por

Inundaciones y Aludes Torrenciales• Modelos Hidrológicos

• Modelos Hidráulicos – Situación sin obras

• Elaboración de mapas de Amenaza

✓ Diagnóstico

✓ Prediseño de obras de control• Prediseño

• Modelos Hidráulicos – Situación con obras

✓ Diseño• Ingeniería Básica

• Ingeniería de Detalle

Modelo Hidráulico

Sin obras

Modelo unididimensional

EJEMPLON

DESARROLLOSAREA DE FUTUROS

LEYENDA:

AREA URBANIZACIONES

(EXISTENTES)COTOPERIZ

PLANICIE DE INUNDACION

TR= 25 AÑOS

LIMITE PLANICIE

DE INUNDACION

TR= 100 AÑOS

Canalización del rio San Juan

Isla de Margarita, Venezuela

Planta General del área del

proyecto y Planicies de

Inundación

Fuente: MARN - MGR Consultores (2002)

PLANICIE DE INUNDACIÓN

Tr = 25 AÑOS

LÍMITE PLANICIE

DE INUNDACIÓN

Tr = 100 AÑOS

ANÁLISIS Y DISEÑO HIDRÁULICO

EJEMPLO – Modelo Hidráulico – Situación con obras

Fuente: Estudio Hidrológico del Cauce El Borbollón, Managua 2018

Cortesía: Equipo Alcaldía de Managua

Áreas de inundación en una zona de la ciudad de Managua (área Villa Sol)

(A) Situación sin obras (B) Situación con obras.

Obras: dos micropresas de regulación, rectificación del cauce, modificación de

puentes, desvío en área del Aeropuerto.

(A) (B)

DISEÑO DE LAS OBRAS DE CONTROL

CRITERIOS Y CONCEPTOS GENERALES

• Grado de protección / Niveles de riesgo

• Escenarios considerados en el diseño

Imagen: SEMARNAT, Méjico 2011

GRADO DE PROTECCIÓN

El grado de protección debe estar definido por los

factores:

• Función

• Uso de la tierra urbanizada

• Tipo de vialidad

• Tipo de instalación a proteger

Se suele expresar en términos de:

• Periodo de retorno

• Probabilidad de excedencia en la vida útil

• Límites de inundación

NIVEL DE RIESGO Y GRADO DE PROTECCIÓN

GRADO DE PROTECCIÓN Y RIESGO ASOCIADO

Los estudios de amenaza ante acciones de la naturaleza, definen los siguientes conceptos:

GRUPOS DE ESTRUCTURAS

GRUPO A:

Edificaciones que albergan instalaciones esenciales, de funcionamientovital en condiciones de emergencia o cuya falla pueda dar lugar acuantiosas pérdidas humanas o económicas. Incluye: centraleseléctricas, subestaciones de alto voltaje y de telecomunicaciones,plantas de bombeo, presas, embalses

GRUPO B:

Edificaciones de uso público o privado, ocupadas permanente otemporalmente.

GRUPO C:

Construcciones no clasificables en los grupos anteriores, ni destinadas ala habitación o al uso público y cuyo derrumbe no pueda causar daños aedificaciones de los dos primeros Grupos

NIVEL DE RIESGO Y GRADO DE PROTECCIÓN

GRADO DE PROTECCIÓN Y RIESGO ASOCIADO (Cont.)

Periodo de Retorno (años)Probabilidad de

excedencia en 25 años (%)

Probabilidad de excedencia

en 50 años (%)

100 22,22 39,50

500 4,88 9,53

Los estudios de amenaza y normas relativas a acciones de la naturaleza,sismos por ejemplo, establecen los siguientes valores límite:

EN FUNCIÓN DEL PERÍODO DE RETORNO QUE SE CONSIDERE

GRUPO DESEMPEÑO ESPERADO

PROBABILIDAD DE

EXCEDENCIA EN LA

VIDA ÚTIL (50 AÑOS)

ALas condiciones de operación no deben ser afectadas

por en la condición de diseño4.9 %

BPueden ocurrir algunos daños reparables para la

condición de diseño10 %

C

Deben adoptarse disposiciones constructivas que

aseguren su estabilidad y que no comprometan el

desempeño de las estructuras de los grupos A y B

20 %

NIVEL DE RIESGO Y GRADO DE PROTECCIÓN

GRADO DE PROTECCIÓN Y RIESGO ASOCIADO (Cont.)

Las presas y diques de retención o de regulación, constituyen obras queinvolucran alto riesgo ante su eventual rotura. Su falla puede dar lugar acuantiosas pérdidas humanas o económicas

Las presas y diques de retención o de regulación forman parte del Grupo A

En consecuencia, para el diseño y operación se recomienda:

Creciente de diseño:

✓ Pe 25 ≤ 5% ó

✓ Tr ≥ 500 años

Donde:

Pe 25 … Probabilidad de excedencia durante la vida útil (25 años)

Tr … Período de retorno

Periodos de retorno y probabilidad de excedencia según el

tipo de obra hidráulica

ANÁLISIS Y DISEÑO – TIPOS DE OBRAS

ANÁLISIS Y DISEÑO HIDRÁULICO

• Obras de regulación y control: diques y

presas

• Obras de conducción y descarga

• Control de socavación

• Diques de retención de detritos y aludes

torrenciales

ANÁLISIS Y DISEÑO GEOTÉCNICO

• Diques marginales

• Obras de excavación

• Diques de materiales suelos

• Taludes y obras de estabilización

• Lagunas de infiltración

• Traversas

ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL

• Diques de regulación

• Traversas

• Obras de Alivio (Presas y diques)

• Obras de Descarga (Presas y diques)

• Muros y canales

• Puentes y/o alcantarillas

• Cajones de drenaje

ESCENARIOS CONSIDERADOS EN EL DISEÑO -

• Construcción

• Operación Normal

• Condición excepcional. Crecientes

(Condición nivel de aguas máximas)

• Inspección y/o Mantenimiento

• Sismo durante la construcción

• Sismo en Operación Normal

CASOS DE CARGA Diseño Hidráulico

Diseño Estructural

Diseño Geotécnico

(*)

(*) No aplica a diseño hidráulico

ESCENARIOS CONSIDERADOS EN EL DISEÑO -

• Construcción

• Operación Normal

• Condición excepcional. Crecientes

(Condición nivel de aguas máximas)

• Inspección y/o Mantenimiento

• Sismo durante la construcción

• Sismo en Operación Normal

CASOS DE CARGA Diseño Hidráulico

Diseño Estructural

Diseño Geotécnico

(*)

(*) No aplica a diseño hidráulico

En el Análisis y Diseño Estructural, es necesario diferenciar” Casos de Carga” de

“Combinaciones de Carga”.

Los Casos de Carga definen las cargas y solicitaciones que actúan en las

condiciones asociadas a los escenarios a los que podrán estar sometidas las

estructuras durante la vida útil de la obra.

Las Combinaciones de Carga definen los factores de mayoración de cargas y

minoración de resistencia empleadas en el análisis y diseño, los cuales representan

los factores de seguridad.

Canalización del rio San Juan, Isla de Margarita, Venezuela

EJEMPLO

Fuente: Google Earth + Elaboración propia

Alcance del proyecto:

• Levantamiento Topográfico

• Estudio Geotécnico

• Estudio Hidrológico

• Modelo Hidráulico unidimensional

• Diagnóstico

• Diseño de Ingeniería de Detalle

- Diseño hidráulico

• Canalización

• Drenajes

- Diseño geotécnico

• Muros de gaviones

• Taludes

- Análisis y diseño estructural

Urbanizaciones

Cotoperiz I, II y III

Aeropuerto

Internacional

Santiago Mariño

Rio San Juan

Laguna de las

Maritas

Ubicación del área del proyecto

Canalización del rio San Juan

Isla de Margarita, Venezuela

EJEMPLO

Arreglo General

Planta

Fuente: MARN - MGR Consultores (2002)

CANAL PRINCIPAL

CANAL

TRIBUTARIO

HACIA LA LAGUNA

LAS MARITAS

URBANIZACIONES

EXISTENTES

Fuente: MARN - MGR Consultores (2002)

EJEMPLOCanalización del rio San Juan Isla de Margarita, Venezuela

Obra de Entrada Sección Longitudinal

Obra de Entrada Sección Transversal

Canal Principal – Secciones Típicas

Canalización del rio San Juan

Isla de Margarita, Venezuela

1. Inundación ocurrida en una

urbanización ubicada en la margen

del rio San Juan, en un tramo sin

canalizar

2. Vista de la canalización del rio San

Juan operando durante una creciente

CANALIZACIÓN DE LA QUEBRADA SECA, ESTADO VARGAS,

VENEZUELA

EJEMPLO

Arreglo General - Planta

CANALIZACIÓN

DESCARGA AL

MAR

CARABALLEDA

BOULEVARD

NAIGUATÁ

AVENIDA

LA PLAYA

DESCARGA AL

MAR

CARABALLEDA

FLUJO

Fuente: CORPOVARGAS - MGR Consultores (2.002)

CANALIZACIÓN DE LA QUEBRADA SECA, ESTADO VARGAS,

VENEZUELA

EJEMPLO

Alcance del proyecto:

• Levantamiento Topográfico

• Estudio Geológico-Geotécnico

• Modelo Hidráulico unidimensional

• Diagnóstico

• Diseño de Ingeniería de Detalle

o Diseño hidráulico

o Diseño geotécnico

o Diseño estructural

El Estudio Hidrológico y la definición de los caudales

de diseño fueron desarrollados por CORPOVARGAS

Obras principales:

• Diques de retención de

sedimentos

• Traversas de control de

torrentes

• Canalización

• Dos puentes viales

CANALIZACIÓN DE LA QUEBRADA SECA, ESTADO VARGAS,

VENEZUELA

Perfil longitudinal (Escala distorsionada)

Fuente: CORPOVARGAS - MGR Consultores (2.002)

CANALIZACIÓN DE LA QUEBRADA SECA, ESTADO VARGAS,

VENEZUELA

Sección longitudinal típica

Fuente: CORPOVARGAS - MGR Consultores (2.002)

GRACIAS POR SU ATENCIÓN !