TEMA VII: SOCAVACIÓN Y ENCAUZAMIENTO

Saúl Isaac Rangel Ortiz

Objetivo: evaluar los diferentes tipos de socavación que se producen en causes y perdidas de suelo en cuencas.

La socavación es un fenómeno causado por la acción del agua desplazando todo tipo de material que haga contacto con ella lo que también podría entenderse como un tipo de erosión hídrica presentada de forma muy frecuente.

En la acción de la socavación todo recorrido en el río puede estar sujeto a su embate, aún en la construcción de puentes, la socavación se puede presentar bajo algunas formas : por la densidad del agua, la velocidad de su flujo, el diámetro de los sedimentos, el tipo de aceleración de la gravedad, la gravedad específica en el material presente, la forma de su espacio o pila y su alineación a cómo se sucedan, por su tipo de transporte pueden caber 3 formas: agua clara, el generalizado de sus sedimentos y del umbral de movimiento, como un tipo de erosión hídrica presentada de forma muy frecuente.

VII.1 SOCAVACION GENERAL DE UN CAUCE NATURAL

Se entiende por socavación general el descenso del fondo de un río que se produce al presentarse una creciente y es debida al aumento de la capacidad de arrastre de material sólido que en ese momento adquiere la corriente, en virtud de su mayor velocidad. Se produce en lechos aluviales o cohesivos por efecto de la dinámica de la corriente y está relacionada con la conformación del nivel de base. Es un fenómeno a largo plazo, aun cuándo eventos catastróficos pueden acelerarlo.
La erosión del fondo de un cauce definido por el cual discurre una corriente es una cuestión de equilibrio entre el aporte sólido que pueda traer el agua a una cierta sección y el material que sea removido por el agua de esa sección y al aumentar la velocidad del agua, aumenta también la capacidad de arrastre.

VII.2 SOCAVACIÓN TRANSVERSAL, EN CURVAS Y LOCALES

Socavación transversal: la reducción de la sección de un cause ocasionada de forma natural o por alguna obra civil, es compensada por un aumento en su profundidad hasta alcanzar el gasto normal. Se entiende por socavación en estrechamientos la que se produce por el aumento en la capacidad de arrastre de sólidos que adquiere una corriente cuando su velocidad aumenta por efecto de una reducción de área hidráulica en su cauce. El efecto es muy importante en puentes, donde por lo común y por razones de economía suelen ocurrir las mencionadas reducciones, si bien puede presentarse en otros lugares del curso del río, en que un estrechamiento más o menos brusco tenga lugar. Los cambios que la presencia de un puente impone a la corriente son principalmente los siguientes:

Ø  Cambio de la velocidad del flujo del agua en el cauce principal.

Ø  Cambio en la pendiente de la superficie libre del agua, hacia arriba y hacia abajo del puente. Esto origina un mayor arrastre del material del fondo en la sección del cauce y, cuando ello es posible, un ensanchamiento del cauce.

Socavación en curvas: Cuando un río describe una curva existe una tendencia en los filetes líquidos situados más lejos del centro de curvatura a caminar más aprisa que los situados más hacia el interior; como consecuencia, la capacidad de arrastre de sólidos de los primeros es mayor que la de los segundos y la profundidad de erosión es mayor en la parte del cauce exterior a la curva que en la interior. El efecto es importante y ha de ser tenido en cuenta en la construcción de puentes en curvas de río o en el diseño de enrocamientos de protección en los mismos lugares pues al disminuir la velocidad la curva aumenta el depósito en esta zona y, por ello, disminuye la zona útil para el flujo del agua y al aumentar la profundidad y el área hidráulica, aumenta el gasto.

Socavación en local: La socavación local se presenta en sitios particulares de la corriente y es ocasionada por el paso de crecientes y por la acción de obras civiles, como obras de encauzamiento, espolones, puentes con pilas o estribos dentro del cauce, obras transversales de control, etc.

VII.3 PÉRDIDA DE SUELO EN CUENCAS

La erosión en cuencas es causada principalmente por las lluvias y escurrimientos, dicha erosión reduce la productividad en la zona de cultivos.
Puede considerarse que la pérdida de suelo en cuencas ocurre en tres fases:

Ø  Remoción de las partículas solidas

Ø  Transporte del material

Ø  Sedimentación

La perdida de suelos es la cantidad de material edáfico, que es trasladada de 
La perdida de suelos, se puede dar a través de la erosión actual y de la erosión lugar y se expresa en unidad de peso por unidad de superficie. Esta no implica potencial, las cuales son calculadas a través de la ecuación universal de perdida 

VII.4 OBRAS PARA CONTROL DE SOCAVACIÓN, EN MÁRGENES DEL CAUCE Y LOCALES AL PIE DE ESTRUCTURAS

El diseño de las obras apropiadas a cada caso debe hacerse luego de que se conozcan los resultados de los estudios hidráulicos y geomorfológicos del tramo que recibe la influencia de la construcción de dichas obras. Los resultados de los estudios hidráulicos y geomorfológicos presentan pronósticos sobre la evolución futura de la corriente y estimativos sobre magnitudes de los caudales medios, mínimos y de creciente, niveles mínimos, máximos y medios, posibles zonas de inundación, velocidades de flujo, capacidad de transporte de sedimentos, socavación y agradacion. Las obras más comunes en corrientes naturales son las siguientes:

Obras transversales para control torrencial. Operan como pequeñas presas vertedero. Su objetivo principal es el de reducir la velocidad del flujo en un tramo específico, aguas arriba de la obra. Actúan como estructura de control. Pueden fallar por mala cimentación, o por socavación generada inmediatamente aguas abajo. Espolones para desviación de líneas de flujo. Son estructuras agresivas que, en lo posible, deben evitarse porque pueden producir problemas erosivos sobre las márgenes del tramo aguas abajo. Espolones para favorecer los procesos de sedimentación. Son efectivos cuando se colocan en un sector de alto volumen de transporte de sedimentos en suspensión. Son estructuras permeables, cuyo objetivo es inducir la sedimentación en un tramo adyacente, aguas arriba de las obras. Pueden fallar por erosión en la punta del espolón o en el tramo inmediatamente aguas abajo. Obras marginales de encauzamiento. Son obras que se construyen para encauzar una corriente natural hacia una estructura de paso, por ejemplo un puente, box-culvert, alcantarilla, etc. Deben tener transiciones de entrada y salida. En el diseño debe considerarse que estas obras de encauzamiento producen un aumento en la velocidad del agua con el consiguiente incremento en la socavación del lecho. Obras longitudinales de protección de márgenes contra la socavación. Son muros o revestimientos, suficientemente resistentes a las fuerzas desarrolladas por el agua. En algunos casos también deben diseñarse como muros de contención. Pueden fallar por mala cimentación, volcamiento y deslizamiento. Acorazamiento del fondo. Consisten en refuerzo del lecho con material de tamaño adecuado, debidamente asegurado, que no pueda ser transportado como carga de fondo. Algunas veces la dinámica del río produce tramos acorazados en forma natural. El fondo acorazado es un control de la geometría del cauce. Protección contra las inundaciones. Son obras que controlan el nivel máximo esperado dentro de la llanura de inundación. Pueden ser embalses reguladores, canales adicionales, dragados y limpieza de cauces, o jarillones. Estas obras pueden ser efectivas para el área particular que se va a defender, pero cambian el régimen natural del flujo y tienen efectos sobre áreas aledañas, los cuales deben ser analizados antes de construir las obras.

Los materiales de uso frecuente en este tipo de obras son los siguientes:

Concreto: ciclópeo, simple o reforzado.

Gaviones, colchonetas.

Piedra suelta, piedra pegada.

Tablestacas metálicas o de madera.

 Pilotes metálicos, de concreto o de madera.  
Bolsacretos, sacos de suelo-cemento, sacos de arena.
Fajinas de guadua.
Elementos prefabricados de concreto: Bloques, hexápodos, etc.
El diseño de las obras combina varias disciplinas, Hidráulica Fluvial, Geotecnia y Estructuras. La primera, como ya se ha explicado, suministra la información básica que permite determinar las condiciones de cimentación y la magnitud de las fuerzas que van a actuar sobre las obras que se proyecten.

VII.5 ENCAUZAMIENTO  

El encauzamiento, es una obra de control, usada en ciertos casos en los cuales ya fueron hechos una serie de estudios para saber si esto es viable en el rio. Sin embargo estas obras dañan la ecología de manera formidable, por lo cual su uso debe estar debidamente controlado.

VIDEO