Judith Ramos, Jesús Gracia, David Pineda

Daño Estructural por Cambios Geomorfológicos en el Río Presidio: Análisis Espacio-Temporal

Introducción

• Inundaciones por desbordamientos son eventos naturales que ocurren a lo largo de los ríos, corrientes y cuerpos de agua y están presentes en las zonas costeras y aluviales, en presas y áreas con drenaje inapropiado, etc.

• Las inundaciones son altamente variables en espacio y tiempo, ya que no siempre impactan el mismo sitio, con igual intensidad y mismo periodo.

• Las inundaciones generan diferentes daños a lo largo de los ríos y dicho daño está en función del grado de desarrollo de la región afectada.

Cambio Climático Global

T, P = erosión (drenaje y perdida de veg)

Frecuencia en los

eventos

Inundaciones en zonas

áridas

Zonas Tropicales, inundaciones frecuentes –ríos caudalosos

Zonas áridas, inundaciones raras pero no inusuales

Gran devastación y pérdidas socio-económicas

Una planicie de inundación de zonas áridas es una plataforma aluvial transitoria sujeta a cambios rápidos y frecuentes

Impacto socio-económico

Inundación = grandes áreas cubiertas, el impacto es sobre infraestructura, cosechas, etc.

comunicaciones

Costos directos Reemplazo o restitución de

puentes

Costos indirectos Interrupción de las líneas de

comunicación (carreteras, férreas, cableado, etc)

(Nuevo León, México)

Morforlogía

Morfología se define por

Canal: tipo y características del canal, sólidos y sedimentos

• Hidrología: análisis de los cuerpos de agua y estructura de los ríos así como su tipo de flujo

Sistema Inestable Sistema Estable

Historia del río = información relevante de su dinámica y cambios en el tiempo Técnicas de percepción remota

Datos in situ

SIG

Falla de puentes:

Puente río Presidio

Las principales fallas se asocian a: • acción erosiva del agua que fluye(puede remover material del lecho alrededor de las pilas)

•arrastre de residuos o material de sedimentación

km. 1193+750, Línea “T”, Nogales – Guadalajara, División Guadalajara

450 m longitud y 100 años construido (con pilotes de madera)

Área de estudio

El río Presidio se ubica en la R11, subregión 11A con una longitud de 167 km2

Nace en la Sierra Madre Occidental a una altitud de 1000 msnm y descarga en el océano Pacífico

Costa: lluvia tropical en verano sujeto a fuertes sequías Montaña: semi-cálido sub-húmedo Tam 24-25oC, Pam 790 mm jul-sep, Actividad: Agrícola

Río

Presidio

Puente km

1193+750

Puente estudio

Estribo

derecho PILA

No. 11

•Extensión del puente 450 m

•Pila (No.11) substituida por una estructura de soporte provisional.

• En margen derecha, el agua, en avenidas máximas, puede estancarse, pero no puede circular disminuyendo la capacidad de conducción

del puente.

•Margen izquierda, terraplén sin trabajar

Falla de puentes

Arreglo por socavación 1992

Pilas originales con anillos

de protección de pilas

colocadas en la

circunferencia

Pila originales

Pila “recientes”

Área de estudio

Erosión margen derecha

Banco de arena en medio de la curva afectando corriente en ambas margenes

Área de estudio

Puente carretero 300 m aguas arriba del

puente ferroviario

(socavación, arrastre de material)

Antecedentes

Huracán Lane Categoria 3SSHS: trayectoria y entrada a tierra, September 13-17, 2006

Tabla 5.1 Eventos ciclónicos en la zona de estudio

Fecha Nombre Categoría

1957-10-20 Sin nombre Huracán Escala 1

1959-06-12 Sin nombre Tormenta tropical

1962-06-25 Valerie Huracán Escala 1

1963-09-28 Lillian Tormenta Tropical

1964-07-07 Natalie Tormenta Tropical

1965-09-26 Hazel Tormenta Tropical

1973-10-25 Jeniffer Depresión Tropical

1975-10-25 Olivia Huracán Escala 3

1976-10-29 Naomi Tormenta Tropical

1981 Lidia Tormenta Tropical

1990 Diana Tormenta tropical

1990 Sin nombre Tormenta de invierno

1993 Lidia Huracán

1994-10 Rosa Huracán Escala 2

1995-09-20 Ismael Huracán

1998 Madeleine Huracán Escala 1

2000 Ileana Huracán Escala 2

2006 Lane Huracán Escala 3

Metodología

Imágenes de

satélite

Caracterización

geomorfica Caracterización

hidrológica

Preprocesado de

imágenes

Análisis

multitemporal

•Tipo de valle

•Tipo de corriente

Evaluación a nivel

cuenca

Cambios de

uso de suelo Eventos

extremos

Cambios

ecológicos

Manejo de los cambios para recuperar la estabilidad considerando

diferentes aspectos: corriente y planicie de inundación, suelos

(sedimentación), erosión (suelo-vegetación), patrón de flujo y depósitos,

aspc económicos, sociales y ecológicos

Restauración de la corriente/

Diseño del canal natural y su planicie

Protección de infraestructura

Análisis físico de la falla

Gastos máximos:

• Hasta 1993

• 7,200 m3/s en 1968 (aforado)

• 2,375 m3/s en 1958 (aforado)

• En 1993 ----- 7,800 m3/s (calculado Tr =100 años)

• En 2006 ----- 5,000 m3/s (calculado. Tr = 50 años)

• Gasto de diseño del puente carretero Q = 7,000 m3/s

ene. 1993

sept. 2006

Análisis físico de la falla

11

2006

2002-03

Desplome y desplazamiento

1998 12

Socavación

1993

Erosión y socavación

Análisis físico de la falla

73.5 m Capa dura

92 m Probable fondo de cimentación

97.5 m Nivel de fondo del cauce

93 m Socavación general

90.5 m Socavación por pila

79 m Socavación por curva

Resultados del cálculo para

5 000 m3/s

Conclusiones por

socavación

Entrada forzada del agua al puente (socavación por curva)

Reducción de la sección transversal

Socavación general

Socavación por la presencia de la pila

Aumento de las velocidades al centro del puente

La curva de llegada y el flujo del agua paralelo al puente, causa un desgaste del estribo derecho y el ataque al terraplén.

Riesgo avenida importante, rompa el terraplén, al tratar de seguir derecho al salir de la curva.

Imágenes de Satélite

TABLA 5.2. Información percibida remotamente a través de satélites y fotografía aérea.

Satélite y características archivo fecha

Google Earth

0.67×0.67 m por píxel Agosto/05

Landsat ETM+

Visible e Infrarrojo (30×30 m píxel)

Pancromática (15×15 píxel)

Columna/Fila: 31/44 21/12/2000

Landsat TM

(30×30 m tamaño de píxel) Columna/Fila: 31/44

06/04/19900

11/10/2006

Landsat MSS

(60×60 m tamaño de píxel) Columna/Fila: 33/44 28/11/1973

Ortofostos INEGI

(2×2 m tamaño de píxel)

9 Fotos aéreas

ortorectificadas Enero-1994

Fotografía aérea SCT Foto aérea 20/11/1991

Foto aérea –copia en papel Prob 1950

Legend

puente

presidio_50

presidio_73

±

Legend

puente

presidio_90

presidio_91

presidio_94

±

Legend

puente

presidio_00

presidio_1006

±

Conclisiones

Análisis temporal

El río Presidio es un canal activo con alta carga de material suspendido asociado a lluvias

Meandros y barras (islas) han tenido lugar como resultado entre otros del transporte de sedimentos

El cambio de uso de suelo en zonas agrícolas se ha dado fuertemente en zonas meándricas

Cambio de flujo (intencional?)

Conclusiones

Escenario 1

Re-encauzamiento

Conclusiones

Escenario 2

Protección marginal

Reemplazo de las pilas centrales

Conclusiones

Escenario 3

Batería de espigones

Reemplazo de las pilas centrales

Conclusiones

Escenario A

Escenario A El reemplazo completo del puente.

Ventajas: construir un modelo físico del nuevo diseño y revisar su funcionamiento para condiciones normales y extraordinarias. Desventajas: Debido a la divagación tan fuerte del río no permite definir sus características de diseño, pues probablemente habría que recorrer su ubicación hacia el norte. Sin embargo, habría que controlar la divagación del río y resolver problemas de tenencia de tierra en la zona de aguas abajo.

Conclusiones

Escenario B

Escenario B Protección individual de las pilas.

Ventajas: Solución particular para reducir la socavación de pilas. Ej.: collares antisocavación, pilas de sacrificio y uso de protecciones externas.

YA SE HIZO

Desventajas: Soluciones son muy sensibles a la dirección del flujo y requieren ser estudiadas en un modelo físico.

Diagnóstico

1950 1994

2012

Gracias

*jramosh@iingen.unam.mx jgracias@iingen.unam.mx dpinedag@iingen.unam.mx