Envía por correo este artículo 
Propuesta de obra
para el control de inundaciones en la cuenca baja del ro Portoviejo, sector el
Horcn - Ceibal, cantn Rocafuerte - Manab Ecuador
Work proposal for flood control in the lower basin of
the Portoviejo river, Horcn - Ceibal
sector, Rocafuerte canton - Manab Ecuador
Proposta de trabalho para o controle de inundaes na bacia
inferior do rio Portoviejo, setor Horcn - Ceibal, canto Rocafuerte - Manab Equador
Correspondencia: hsantana3129@utm.edu.ec
Ciencias
Tcnicas y Aplicadas
Artculos
de investigacin
*Recibido: 16 de julio de 2021
*Aceptado: 30 de agosto de 2021 * Publicado: 23 de septiembre de 2021
I.
Ingeniero Civil, Instituto de Postgrado Universidad Tcnica de Manab,
Portoviejo, Manab, Ecuador.
II.
PHD en filosofa en la escuela de ingeniera civil, Facultad de
Ingeniera, Ciencias Fsicas y Matemtica Universidad Central del Ecuador,
Quito, Pichincha, Ecuador.
Resumen
En la ltima dcada, los desastres naturales se han venido presentando con
mayor intensidad, hechos que se consideran en buena parte, como consecuencia a
las actividades antrpicas indiscriminadas. Entre esos eventos, destacan las
inundaciones, fenmenos desarrollados en todo el planeta que ocasionan
cuantiosas prdidas materiales y humanas, que son el resultado del crecimiento
acelerado de la poblacin, aunado a la desorganizacin y falta de urbanismos
planificados, los que, sumados a la contaminacin de los cauces, vertedero de
desechos slidos y deforestacin en las cuencas y cabeceras de los ros,
ocasionan riesgos de inundaciones. El presente artculo tiene como principal
objetivo proponer el diseo de una obra para el control de posibles eventos de
inundacin en la cuenca baja del ro Portoviejo, sector el Horcn Ceibal del
cantn Rocafuerte de la provincia de Manab, mediante la proyeccin para la
construccin de un muro de gavin que sirva de soporte, resista los impactos de
las crecidas, de estabilidad a los terrenos y reas aledaas a los mrgenes del
ro, evitando de esta manera, perjuicios como la destruccin de sembros,
perdida de animales, derrumbe de casas y socavamiento del terreno o de las
estructuras. Para ello, se desarroll un estudio de campo con un diseo
documental apoyado en la observacin cmo tcnica. Se concluy que el diseo
propuesto es factible y funcional para el rea sugerida, los materiales
representan el 75% de los gastos, y por su flexibilidad, permeabilidad, facilidad
de construccin y bajo costo es sugerido como una solucin de estabilidad, lo
que ayuda a prevenir la erosin, el socavamiento y crea una barrera de masa de
suelo, permitiendo controlar el riesgo de deslizamiento.
Palabras clave: Inundacin; cuenca; gavin; cauce.
Abstract
In the last decade,
natural disasters have been occurring with greater intensity, events that are
considered largely as a consequence of indiscriminate anthropic activities.
Among these events, floods stand out, phenomena developed throughout the planet
that cause considerable material and human losses, which are the result of
accelerated population growth, coupled with disorganization and lack of planned
urban planning, which, added to pollution of the channels, solid waste dumps and
deforestation in the basins and headwaters of the rivers, cause risks of
flooding. The main objective of this article is to propose the design of a work
for the control of possible flood events in the lower basin of the Portoviejo
river, the Horcn - Ceibal
sector of the Rocafuerte canton of the Manab
province, by means of the projection for the construction of a gabion wall that
serves as a support, resists the impacts of floods, stability to the land and
areas adjacent to the river banks, thus avoiding damages such as the
destruction of crops, loss of animals, collapse of houses and undermining the
ground or structures. For this, a field study was developed with a documentary
design supported by observation as a technique. It was concluded that the proposed
design is feasible and functional for the suggested area, the materials
represent 75% of the expenses, and due to its flexibility, permeability, ease
of construction and low cost, it is suggested as a stability solution, which
helps to prevent erosion, undermining and creates a soil mass barrier, allowing
control of the risk of landslide.
Keywords: Flood; basin; gabion; channel.
Resumo
Na ltima dcada, os
desastres naturais vm ocorrendo com maior
intensidade, eventos que so
considerados em grande parte como consequncia
de atividades antrpicas indiscriminadas. Dentre esses eventos, destacam-se as enchentes, fenmenos desenvolvidos em todo o planeta que causam considerveis perdas
materiais e humanas, decorrentes
do acelerado crescimento populacional,
aliado desorganizao e falta de planejamento urbano planejado,
que, somados poluio dos
canais, so slidos os
aterros e o desmatamento nas
bacias e cabeceiras dos rios, geram riscos de inundaes. O objetivo principal deste
artigo propor o desenho
de uma obra para o controle de possveis
inundaes na bacia inferior do rio Portoviejo, setor
Horcn - Ceibal do canto Rocafuerte da provncia de Manab, por meio da projeo para a construo de um muro de gabio que serve de suporte, resiste aos
impactos de enchentes, estabilidade
do terreno e reas adjacentes s
margens dos rios, evitando assim danos como destruio de lavouras, perda de animais, desabamento de casas e desabamento de solo ou estruturas. Para isso, foi desenvolvido um estudo de campo com desenho documental apoiado na observao
como tcnica. Concluiu-se
que o projeto proposto vivel e funcional para a rea sugerida, os materiais representam 75% dos
gastos, e por sua flexibilidade,
permeabilidade, facilidade
de construo e baixo custo, sugerido como soluo de
estabilidade, o que auxilia para prevenir a eroso, prejudica e cria uma barreira
de massa do solo, permitindo
controlar o risco de escorregamento.
Palavras-chave: Inundao; bacia; gabio; canal.
Introduccin
Desde hace tiempo, la influencia antrpica en el comportamiento de las
inundaciones se ha convertido en un problema a escala global, originado por
diversas causas como son las practicas forestales, el flujo de desechos y la
sedimentacin de las actividades de deforestacin. Los impactos ambientales y
climticos ocasionados por fenmenos meteorolgico como El Nio se estn
convirtiendo en centro de atencin para la comunidad cientfica porque se ha
demostrado que su impacto global es la relacin entre el calentamiento inusual
de las aguas superficiales (Adams y Flores, 2016).
El Instituto Nacional de Meteorologa e Hidrologa (Inamhi)
dio a conocer que, entre 1960 y 2006, en Ecuador se registr un incremento
tanto en la temperatura promedio anual como en la intensidad y frecuencia de
anomalas meteorolgicas que causan impacto en sequas e inundaciones (Ayala et
al., 2018). La provincia Manab ha sido afectada por inundaciones, destacando
el evento sucedido en abril de 2002 donde fallecieron 26 personas, 10.713
viviendas afectadas y 26 destruidas totalmente (Burgos et al., 2019).
En los ltimos aos las lluvias han sido constantes en la provincia de
Manab. En abril del 2017 ms de 1.500 viviendas fueron afectadas por las
inundaciones y deslaves en los cantones Portoviejo y Rocafuerte, por lo que
alrededor de 500 personas fueron evacuadas (El Comercio, 2017). Pacheco (2018)
afirma que la crecida en la cuenca baja del ro Portoviejo y del ro Chico puso
en riesgo a 14 comunidades, entre ellas: San Pedro, Valle Hermoso, Valdez,
Resbaln, La Morlaca, Los Pocitos, Puerto Loor, Tierras Amarillas, La Jagua, El
Horcn y El Ceibal.
Justificacin del problema
Es inminente la necesidad de resolver la problemtica, debido a que este
tema es de vital importancia para las comunidades del Horcn - Ceibal de
Rocafuerte; es un eslabn de constituye una gran ayuda a las personas que
habitan cerca del sector. contradiccin fundamental, la que se da por la
necesidad de realizar la respectiva investigacin para evitar posibles eventos
de inundaciones, proponiendo una obra adecuada de acuerdo a la necesidad que se
evidenciar con los clculos que se realizarn, siendo una alternativa de
solucin para los posibles eventos sobrenaturales que se presentan cada ao.
En concordancia con lo antes expuesto, se realiz un estudio diagnstico
mediante la observacin de las zonas afectadas y las que presentan mayor riesgo
a inundaciones; la informacin obtenida sirvi de aporte para establecer una
solucin sustentable que tcnicamente resuelva las etapas de crticas que se
producen en invierno con las fuertes lluvias y crecidas del rio Portoviejo en
especial en la cuenca baja sector el Horcn Ceibal, en el cantn Rocafuerte
de la provincia de Manab.
A partir del recorrido y la observacin de las zonas susceptibles a
inundaciones, se pudo entender el fenmeno que se presenta, sirviendo est
actividad como punto de partida al planteamiento para la solucin a la
problemtica. En ese sentido, se propuso la construccin de un muro de gavin,
estructura que servir de soporte, proteccin para evitar que el cauce salga de
su curso en momentos de crecida, y dar estabilidad a los terrenos ubicados en
los mrgenes del ro Portoviejo a la altura del sector el Horcn Ceibal. El
muro ayudar a proteger las zonas afectadas generando condiciones que
favorezcan y creen un escenario de riesgo mnimo en cuanto a la reduccin de
las inundaciones que afecten a los sembros, viviendas, animales y al
desarrollo socio econmico en gran parte de la poblacin.
El estudio sobre las inundaciones ocasionadas en la cuenca baja del ro
Portoviejo se basa en entender la naturaleza y la magnitud de la existencia del
riesgo, a travs de una evaluacin de las amenazas y anlisis de los escenarios
de vulnerabilidad que pueden proceder de la situacin de peligro, ocasionando
afectaciones personales y al medio ambiente, con la finalidad de proponer una
obra para reducir el riesgo de inundacin que permita la habitabilidad en
normal condicin del sector.
Formulacin del problema
De acuerdo con los elementos antes planteados y en relacin con los
resultados evidenciados durante la etapa exploratoria, se formula el siguiente
problema cientfico: Qu propuesta de obra ser la ms adecuada para el
control de inundaciones en la cuenca baja del ro Portoviejo sector el Horcn
Ceibal del cantn Rocafuerte, provincia de Manab - Ecuador?
Objetivos generales y especficos
General
Proponer el diseo
de una obra para el control de posibles eventos de inundacin en la cuenca baja
del ro Portoviejo, sector Horcn Ceibal, cantn Rocafuerte.
Especficos
Modelar las
caractersticas hidrulicas en la cuenca baja del rio Portoviejo; Sector el
Horcn Ceibal, cantn Rocafuerte.
Establecer los
posibles eventos de inundaciones para varios periodos de retornos.
Proponer una obra
para las zonas ms susceptibles a inundaciones sector Horcn Ceibal, cantn
Rocafuerte.
Materiales y mtodos
El presente estudio se basa en analizar y proponer obras para el control
de inundaciones con un enfoque cuantitativo de acuerdo con la problemtica
presentada, sus causas, el origen, el diagnstico, las consecuencias y los
objetivos. Asimismo, se apoya en un diseo documental de campo, con un nivel
descriptivo y de tipo no experimental, debido a que el investigador no
utilizar grupos o elementos de control para medir las respuestas dadas por el
objeto de estudio. Por tal razn, a travs del enfoque cuantitativo se quiere
determinar el mtodo ms adecuado que permita obtener informacin del contexto
de forma imparcial (Neill y Cortez, 2018).
Sumado a ello, se realiz una revisin de la literatura cientfica en
revistas de importancia como Redalyc, Scopus, Dialnet, entre otras,
relacionadas con los conceptos bsicos de inundaciones y toda la informacin
que sirvieran como soporte terico, ya que a partir de ste se identifican los
factores las causas que conllevan a que se presenten inundaciones y encamine a
posibles alternativas para la solucin.
Parte de la recopilacin de la informacin se hizo mediante visitas de
campo, reuniones con los representantes del Gobierno Autnomo Descentralizado
(GAD) de Rocafuerte. La actividad se llev a cabo ante la consideracin de la
experiencia y percepcin de los actores locales frente a los eventos de
inundacin ocurridos en la zona de estudio, con la finalidad de que esta
investigacin sea lo ms completa y cercana a la realidad. La informacin de
campo proporcion un recurso valioso al estudio por ser estos conocimientos una
fuente de validacin de lo ocurrido respecto a las inundaciones directamente
desde la percepcin de la poblacin local.
Durante la fase diagnstica de observacin, un aspecto a considerar fue
la localizacin de asentamientos en las zonas ribereas a los cauces, factores
que son atribuidos a la expansin de la ciudad, la necesidad de acceder al agua
y la conformacin de asentamientos en zonas cercanas a los ros. Adems, se
pudo evidenciar que el proceso de crecimiento de la ciudad, as como los hechos
ocurridos durante el terremoto de 2016, ha hecho que familias de escasos
recursos se movilicen a estas reas, a lo que se suma el fracaso de las
polticas de acceso a la vivienda para estas personas, aunado a la limitada
oferta de vivienda de inters social lo que ha ocasionado su dficit.
Durante la visita de campo que se hizo en las zonas afectadas por las
crecidas se encontr la presencia de sedimentos depositados en el lecho del ro
Portoviejo. Esta situacin ocasiona una pendiente menor a la normal reduciendo
la velocidad del flujo del cauce, pero influyendo en el aumento de su nivel.
Adems, se observ en algunos tramos del ro, acumulacin de material de
arrastre conformado por rocas, desechos slidos, troncos, entre otros. Todo ese
amontonamiento de materiales sumado a las reducidas escalas las estructura,
impiden el normal desempeo del flujo producido por las lluvias.
Para hacer un seguimiento de las inundaciones del ro Portoviejo se
realiz la topografa en las secciones iniciales y finales del sitio tomando en
consideracin las alturas de las reas para su respectivo estudio, adems se
usaron imgenes satelitales de Google Earth Engine (GEE) con el propsito de realizar la teledeteccin
de las reas inundables y no inundables reduciendo algunas limitaciones
asociadas con la gestin de datos de las modelaciones elaboradas. Luego, a
travs de un texto se hizo la fotointerpretacin del sector que ms se inunda
cuando ocurre un evento de precipitacin de gran intensidad (Barbosa et al.,
2020). Sumado a esto, se realizaron clculos de precipitaciones, tiempo de
concentracin, hietogramas, caudales con HEC HMS y
modelaciones hidrulicas con HEC-RAS, ArcGis, GeoRas, para determinar las caractersticas hidrulicas del
rio y los periodos de retorno establecidos para eventos de 10, 25 y 50 aos
obteniendo los mapeos de inundaciones en los sectores estudiados.
Generalidades del ro Portoviejo
El ro Portoviejo en su trayectoria atraviesa la capital de la provincia
de Manab. En su valle se encuentra un depsito de suelos aluviales, de espesor
entre 10 y 40 m. En la interseccin entre el valle y las colinas se ubican
depsitos coluviales que contienen partes de lutitas y limonitas tobceas. Las
laderas estn constituidas por capas de suelo residual, y en las zonas ms
empinadas se pueden encontrar gruesos depsitos coluviales.
Las capas de suelo estn conformadas por lutitas tobceas y lutitas calcreas de
la formacin Charapot (Chvez et al., 2008).
El cauce del ro est constituido por una gruesa capa de sedimentos
limo-arenosos y arenosos, con presencia de gravilla. Motivado a los cambios del
cauce, los sedimentos viejos situados en sus bordes son erosionados por las
crecidas (Chvez-Moncayo 2003; Chvez et al., 2008).
Cabe sealar que la precipitacin promediada al ao es de 429 mm, y que durante
los fenmenos meteorolgicos conocidos como El Nio y La Nia estas aumentan
elevando el flujo de los cauces, trayendo como consecuencia inundaciones en la
cuenca baja del ro Portoviejo.
En la cuenca baja del ro Portoviejo existen asentamientos humanos que
se han ido desarrollando como producto de la actividad agrcola y expansin
humana. Por lo tanto, las cuencas hidrogrficas son importantes para la
permanencia de los cauces de agua que satisfacen las necesidades de los
habitantes. Los procesos naturales que ocurren en la cuenca ayudan a absorber
agua incluso en condiciones secas y abastecen del importante lquido a los
canales a travs de la interaccin del agua, el suelo, el clima y la vegetacin
(Giler, 2019).
Las inundaciones y sus repercusiones
Las inundaciones son procesos naturales en los valles aluviales de
grandes ros que cada da se hacen ms constantes como producto de la invasin
de los cauces de agua producto de las actividades humanas. Estos fenmenos
responden a una dinmica de las cuencas hidrogrficas, su ocurrencia est
mediada entre las condiciones climatolgicas y las caractersticas de la cuenca
(Figura 1). Generalmente, las inundaciones se miden por intensidad y
frecuencia, variando desde los desbordes de grandes ros que afectan grandes
extensiones de terreno hasta pequeas inundaciones por desbordes de causes
secundarios o intermitentes (Arregun et al., 2016).
En diferentes regiones los ros y sus riveras son garanta de agua y
posibilidades de pesca, riego para cultivos agrcolas, navegabilidad para
facilitar el intercambio comercial y hasta para el desarrollo de actividades de
ocio (Alfie y Castillo, 2016). Las inundaciones son
fenmenos que las civilizaciones han percibido a lo largo de la historia, para
que estas no generen un riesgo a los asentamientos humanos se puede reducir la
vulnerabilidad, haciendo un manejo eficiente de las cuencas hidrogrficas, a
partir de la regulacin de los usos del suelo o la proteccin de los cauces de
los ros, y la construccin de obras estructurales que minimicen el riesgo de
desbordamiento del cauce (Andrade del Cid et al., 2017).
Figura 1: factores que influyen
en la ocurrencia de inundaciones
|
Causas meteorolgicas |
Causas hidrolgicas |
Acciones antrpicas que aumentan el riesgo de inundacin |
|
Precipitacin |
Nivel
de humedad del suelo |
Cambios en el uso de suelo que incrementan
el escurrimiento y acumulacin de sedimentos. |
|
Tormentas
ciclnicas |
Nivel
fretico previo a la tormenta |
Ocupacin de la planicie de inundacin
obstruyendo el flujo. |
|
Tormentas
pequeas |
Nivel
de infiltracin de la superficie |
Falta de mantenimiento de la
infraestructura. |
|
Temperatura |
Presencia de cubierta impermeable |
Efectos del cambio climtico en el rgimen
de precipitacin e inundaciones. |
|
Elaborado: Santana (2021) Fuente: World Meteorological Organization (2008); Pacheco (2018) |
||
Las crecidas en los
cauces de agua de los ros son flujos relativamente altos que cruzan bordes
naturales o artificiales en cualquier parte del arroyo. En los mrgenes, el
agua se derrama sobre la llanura aluvial y generalmente afecta los
asentamientos humanos cuando estos estn muy cerca del lecho del ro (Varn y
Vargas, 2019). Para describir una inundacin, es necesario conocer los
siguientes parmetros en un tramo particular de ro: caudal mximo instantneo,
caudal total, duracin de la crecida. La primera y la tercera idea dan una idea
simple de su tamao. La relacin entre estos parmetros y su probabilidad de
ocurrencia es necesaria para estimar la magnitud de los daos causados por las
inundaciones (Castillo, 2020).
Ubicacin y elementos fsicos del rea de estudio
Ubicacin
La cuenca hidrogrfica
del rio Portoviejo se encuentra situada en la provincia de Manab, est
conformada geogrficamente por los cantones Portoviejo 45%, Santa Ana 27 %,
Rocafuerte 11 %, 24 de mayo y Jipijapa 17 %, limita al norte con la cuenca del
Rio Chone al sur con las cuencas del rio Jipijapa, Bravo y Manta, al este con
la demarcacin del Guayas y al oeste con el ocano pacfico y las cuencas del
rio Jaramij y pajonal, (Gobierno provincial de
Manab, 2014), en el presente estudio de investigacin se realiz en el rio
Portoviejo desde el sector Horcn ( X=559163.40; Y= 9896972.16), hasta el
sector Ceibal (X=558861.05 Y= 9898115.5927) con un rea de influencia de
1763.86 Km2 valor determinado con ArcGIS.
Figura 2: Ubicacin de la cuenca
del ro Portoviejo
Fuente: Santana (2021)
Clima
Dentro de la cuenca
del rio Portoviejo se presenta un clima clido-hmedo en la temporada invernal
y seco en el periodo que no presentan precipitaciones, tiene la caracterstica
cambiante debido a su ubicacin ya que influye el clima ocenico caracterizado
por la presencia de la corriente clida del nio, dentro del rea de influencia
de la cuenca del rio de Portoviejo presenta una temperatura promedio de 26C.
Topografa
La topografa es
definida como La ciencia que estudia el conjunto de procedimientos para
determinar las posiciones de los puntos sobre la superficie de la tierra, por
medio de medidas segn los 3 elementos del espacio. Estos elementos pueden ser:
dos distancias y una elevacin, o una distancia, una direccin y una
elevacin, (Fuentes, 2021). La altura de la cuenca del rio Portoviejo oscila
desde 7 m.s.n.m. a 721 m.s.n.m.
Suelos
Dentro del rea de
influencia de la cuenca del rio Portoviejo morfolgicamente est caracterizado
por contar con pendientes moderadas lo que permite contar con suelo profundos y
moderadamente superficiales con texturas medias, moderadamente gruesas y de
fertilidad moderada lo que ha conllevado a realizar prcticas para la
conservacin de los suelos dentro de estos se realiza la explotacin con pastos y con cultivos de semi
bosque, especialmente caf, pltano y frutales, en las vegas veraneras frejoles
plantas enredaderas y de ciclo corto, cuenta tambin con franjas de bosques
secundarios son escasas y se limitan a las partes altas y las quebradas.
Estimacin del nmero de la curva SCS (Soil Conservation Service)
El nmero de curva SCS
(Soil Conservation
Servicie) es un parmetro primordial para la estimacin de la escorrenta
potencial que puede ocurrir en una cuenca hidrolgica, misma que est
determinada mediante las caractersticas fsicas de la cuenca en anlisis como
son el tipo de suelo caractersticas de la cobertura, as como tambin el grupo
hidrolgico del suelo mismo que es conocido como la clasificacin hidrolgica
del suelo. (Chow, Maidment,
& Mays, 2000)
El uso del suelo del
rea de drenaje de la cuenca en anlisis y el tratamiento del mismo describen
el tipo y la condicin de la cobertura vegetal que esta tiene, y la condicin
hidrolgica se refiere a la capacidad de la superficie de la cuenca la misma
que puede ayudar u obstaculizar el escurrimiento directo de la cuenca,
(Figueroa J. M. 2019)
De acuerdo al estudio
realizado por el Gobierno Provincial de Manab se estableci que la cuenca del
rio Portoviejo est constituido por un rea de bosque del 15 %, el pasto
natural o pajonal en un 45 %, la vegetacin arbustiva baja de la pradera en un
10 % y cultivos en una extensin del 30 %. Para estos valores el nmero
hidrolgico es: CN= 87.
Tiempo de concentracin
El tiempo de
concentracin es conocido como el tiempo que transcurre desde el instante que
finaliza la lluvia hasta el final de la escorrenta directa es decir que es la
representacin del tiempo que tarda en llegar al aforo la ltima gota de la
lluvia que cae en el extremo ms alejado de la cuenca y que circula por
escorrenta directa, en el presente estudio se procedi a realizar el clculo
del tiempo de escorrenta mediante la siguiente ecuacin:
donde:
Tc= Tiempo de concentracin
Is= Pendiente media de la cuenca
L= Longitud del cauce
Mediante procesamiento de datos mediante el
software Arc-gis con el uso de archivos en formato Shape se obtuvo los valores de Longitud de cauce y
Pendiente media de la cuenca:
Is= 0,26 m/m
Longitud del cauce = 121,17 kmRemplazando los valores en la formula anterior se obtiene
el valor del Tc dando un valor de 4.48 horas.
Intensidad de lluvia
En
el ao del 2019 El INSTITUTO NACIONAL DE METEOROLOGA E HIDROLOGA (INAMHI)
realiza una actualizacin de las ecuaciones para el clculo de intensidades
mximas de precipitacin en el cual establece que para la cuenca del rio
Portoviejo se pueden utilizar la siguiente ecuacin.
Donde:
i =
intensidad de precipitacin
idTR =
valor determinado del grfico de intensidades mximas diarias de precipitacin
t =
tiempo de concentracin en minutos
a
continuacin, se presentan las curvas IDF para los periodos de retorno de 10,
25 y 50 aos respectivamente.
De
acuerdo con la actualizacin del estudio de lluvias intensas realizadas por el
Instituto Nacional de Meteorologa e hidrologa INAMHI los valores de id
TR para los diferentes periodos de retorno son los siguientes.
id
TR 10 aos = 3.85
id
TR 25 aos = 4.84
id
TR 50 aos = 5.62
Figura 3: Curvas IDF
Fuente: Santana, (2021)
Los valores de
intensidad en un tiempo de concentracin de 4.48 horas dentro de la cuenca en
estudio para los diferentes periodos de retorno son las siguientes:
I10 aos = 16.01mm/h
I25 aos = 20.12 mm/h
I50 aos = 23.36 mm/h
Hietogramas
Los Hietograma son denominado como la intensidad de lluvia
durante todo su tiempo de duracin (Casanova, 2017). Dentro del rea de
anlisis se pudo estimar los siguientes hietogramas
para los diferentes periodos de retorno:
Figura 4: Hietograma
de precipitacin T 10 aos
Fuente: Santana (2021)
Figura 5: Hietograma de precipitacin T 25
aos
Fuente: Santana (2021)
Figura 6: Hietograma
de precipitacin T 50 aos
Fuente: Santana (2021)
Determinacin de caudales mximos mediante Hec-HMS
La determinacin de
los caudales mximos fue determinada mediante una modelacin hidrolgica e
hidrulica con el uso del software Hec-HMS aplicando
los parmetros necesarios como son los nmeros de curva (CN) y los clculos de
precipitacin determinados a base de las curvas de intensidad y los Hietogramas de diseo, a continuacin, se presentan los
caudales mximos para los periodos de retorno de 10, 25 y 50 aos.
Figura 7: Caudales mximo
|
Tiempo de retorno |
Caudal pico (m3/s) |
Precipitacin (mm) |
Perdida (mm) |
Escorrenta (mm) |
|
|
10 aos |
3841,00 |
93,44 |
42,39 |
51,05 |
HMS |
|
25 aos |
5629,30 |
117,86 |
45,46 |
72,40 |
|
|
50 aos |
7120,80 |
136,52 |
47,24 |
89,28 |
Fuente: Santana (2021)
Determinacin de zonas inundables mediante una modelacin hidrulica
usando hec-ras y hec-georas
Para la modelizacin
hidrulica en el rio Portoviejo desde el sector Horcn hasta el sector el
Ceibal se procedi a realizar el uso de la aplicacin HEC-RAS la cual permite
por medio de los caudales mximos en los diferentes periodos de retorno obtener
el comportamiento hidrulico dentro del tramo de estudio para realizar este
trabajo se necesitan 3 parmetros fundamentales los cuales se detallan a
continuacin.
1.
Geometra del cauce obtenida por medio de un
trabajo de campo mediante una batimetra.
2.
Caudales mximos obtenidos mediante la
aplicacin de la frmula del mtodo racional
3.
Coeficiente de rugosidad Manning:
determinado mediante el tipo de canal, al tratarse de un rio se puede estimar
el valor de 0.025.
La determinacin de la
franja de inundacin en el rio Portoviejo desde el sector el Horcn hasta el
sector Ceibal se la realizo mediante un mapeo utilizando los datos del
comportamiento hidrulico obtenido de la modelizacin con el software HEC-RAS,
este proceso fue realizado por medio de la aplicacin Hec-GeoRAS,
la cual es una herramienta de ArcGIS obteniendo los
siguientes mapas de inundacin, a continuacin se presenta los perfiles
hidrulicos obtenidos de la modelacin hidrulica para los diferentes periodos
de retorno.
Figura
8: Perfil hidrulico TR= 10 aos
Fuente: Santana (2021)
Figura 9: Perfil hidrulico TR=
25 aos
Fuente: Santana (2021)
Figura 10: Perfil hidrulico TR=
50 aos
Fuente: Santana (2021)
Figura 11: Zonas de inundacin
TR= 10 aos
Fuente: Santana (2021)
Figura 12: Zonas de inundacin
TR= 25 aos
Fuente: Santana (2021)
Figura 13: Zonas de inundacin
TR= 50 aos
Fuente: Santana (2021)
Muros de gaviones como propuesta de obra
Un gavin es una
especie de jaula o caja de forma rectangular o cuadrada, rellenas de piedras
fabricada con una malla hecha de alambre galvanizado (Figura 14). Se fabrican
con mallas que dan forma a la jaula y se rellenan de rocas con diferentes
tamaos. Actualmente los gaviones se usan en la construccin de carreteras,
contencin de muros elementos decorativos. Ahora bien, las paredes o muros
constituidos por gavin, suelen estar conformadas por cestas hexagonales hechas
con mallas de acero galvanizado a las que se rellena con rocas de diferentes
dimensiones (Aguilera et al., 2015).
Figura 14: Forma de un gavin
Fuente: scribd.com/Diseno-de-Muros-de-Gaviones
Otro uso que se da a
los gaviones, y el que se recomienda en este artculo, es el control de ros
por medio de la aceleracin del estado de equilibrio del cauce. Adems,
disminuye las erosiones, transporte de materiales y colapsos de mrgenes,
controla crecientes salvaguardando a las comunidades contra las inundaciones
(Meza, 2019). De esta forma se evitarn fenmenos como los derrumbes y
deslizamientos de tierra provocados por cargas externas sobre el suelo y el
peso de los fenmenos naturales. Las piezas se apilan para formar un bloque, y
cada encofrado es casi en su totalidad un proceso de campo, con cables que se
conectan al siguiente encofrado.
Dimensiones del gavin
propuesto
Los gaviones
generalmente se fabrican con mallas (de triple torsin y escuadras tipo 8X10
cm) de alambre de acero (con bajo contenido de carbono) de 2,7 mm, al que se le
da tres capas de galvanizado con 270 gramos de zinc. Sus aristas se refuerzan
con alambre de 3,4 mm. Asimismo, se utiliza alambre
para el amarre de las piezas de 2,2 mm.
Los gaviones pueden
tener diferentes aspectos, es muy frecuente encontrarlos con forma de cajas,
cestas o hexagonales que pueden tener largos de 1,5; 2; 3 y 4 m, un ancho de 1m
y una altura de 0,5 1m. los cuales proveen de
estabilidad estructural a un sector que este propenso a riesgos naturales como
una inundacin. En cuanto a la propuesta se estima que los gaviones estarn
hechos de cajas metlicas de alambre de hierro galvanizado (Figura 15), que se
rellenar con piedra o grava y el tejido metlico para conformar la malla ser
de triple torsin con un dimetro superior a 2mm.
De acuerdo con el
estudio, se propone disear un sistema de muros de gaviones en el sector
estudiado. En ese sentido, se recomienda tcnicamente que las alturas de estos
muros sean entre 5 y 6 metros dependiendo del rea que se disponga a proteger,
y que sus dimensiones estn entre de 1.00 m. 1.50 m 1.00 m. (Figura 15).
Asimismo, se propone que los primeros muros de gavin que servirn de base en
el terreno, sean ubicados con una excavacin hasta la mitad de la altura del
bloque o mnimo 0.50 m, diseados con distintas longitudes lineales al borde
del ro de acuerdo al sector requerido, con el fin de proteger contra los
eventos de inundacin las viviendas habitadas y evitar la erosin de este
sector.
Figura 15: Gavin propuesto
Fuente: scribd.com/Diseno-de-Muros-de-Gaviones
Para obtener los
parmetros necesarios y poder realizar el diseo de las dimensiones del gavin
propuesto, se realiz la toma de datos en puntos accesibles desde las imgenes
ofrecidas por el software de Google Earth y as poder
definir las condiciones en las que se encuentra el cauce en diferentes tramos,
al igual que las caractersticas hidrulicas de las secciones correspondientes
como tirante, ancho de canal, talud, entre otros.
De acuerdo a esto, y a
las condiciones del terreno, as como las reas de la ribera del ro Portoviejo
margen derecho en el sector El Horcn coordenadas (X= 559225.62; Y= 9897109.22)
que conecta a un camino vecinal en trayectoria a Rocafuerte, se proyect
construir un muro de gavin con una altura de 6 metros y una longitud de 120.00
metros lineales entre las abscisa 0+040.00 hasta 0+160.00 al borde de la cuenca
para prevenir la erosin y los eventos de inundacin, as como los riesgos a la
comunidad (Figura 16), lo que minimizar el riesgo de inundacin.
Figura 16: Muro de gavin 1
Fuente: Santana (2021)
Es necesario destacar
que en la ribera del ro margen izquierdo aledaa al sector El Horcn (X=
559197.25; Y= 9897093.50) se encuentran casas habitadas con riesgos a
inundaciones. Por tal motivo, se propone disear un muro de gavin con una
altura de 6 metros y una longitud de 120.00 metros lineales entre la abscisa
0+000.00 hasta 0+120.00 al borde de la cuenca para prevenir la erosin y
eventos de inundaciones que puede causar daos materiales y prdidas humanas en
dicho sector (Figura 17).
Figura 17: Muro de gavin 2
Fuente: Santana (2021)
Por otro lado, en la
ribera del ro margen derecho del sector Ceibal (X= 558915.56; Y= 9898047.31)
se encuentran construcciones y hogares habitados con alto riesgo, adems,
existe un camino vecinal que enlaza a la va estatal en direccin a Rocafuerte.
En ese sentido, se propone disear un muro de gavin con una altura de 5 metros
y una longitud de 26.81 metros lineales entre la abscisa 1+640.00 hasta
1+666.81 al borde de la cuenca para prevenir la erosin y eventos de
inundaciones que puede causar daos materiales y prdidas humanas en dicho
sector (Figura 18), as como la reduccin del socavamiento de las laderas del
cauce.
Figura 18: Muro de gavin 3
Fuente: Santana (2021)
En otra rea ubicada
en la ribera del ro margen izquierdo hacia el sector El Ceibal (X= 558894.47;
Y= 9898057.81) se pudo observar que el asentamiento es menor al sector El
Horcn, aunque existe una estacin de bombeo que abastece a los habitantes de
la comunidad. Por lo tanto, se propone disear un muro de gavin con una altura
de 5 metros y una longitud de 26.81 metros lineales entre la abscisa 1+640.00
hasta 1+166.81 al borde de la cuenca para prevenir la erosin y eventos de
inundaciones adems de evitar que la planta de bombeo que se encuentra en el
sector no sufra daos (Figura 19).
Figura 19: Muro de gavin 4
Fuente: Santana (2021)
Aspectos a considerar para los muros de gaviones como manera rpida y
eficiente de controlar la erosin en las riberas de los ros.
Con el levantamiento
topogrfico se conoci el perfil transversal y longitudinal del cauce del ro
Portoviejo, el cual permiti trazar el muro de gaviones bajo el relieve de la
ribera, con la que se realiz la propuesta del mismo. El dimensionamiento del muro
fue realizado en base a la topografa existente y al nivel de socavacin de
acuerdo a criterios tcnicos.
El muro propuesto en
este trabajo es una necesidad que debe implementarse a la brevedad posible en
el sector el Horcn Ceibal del cantn Rocafuerte, dado a la intensa erosin
que con el paso del tiempo va en aumento en este lado de la ribera. En ese
sentido, previo a la construccin del muro de gaviones se debe realizar una
perforacin a fin de verificar la estratigrafa y determinar a profundidad la
conformacin del suelo, as como la roca madre existente en el sitio propuesto
para desarrollar el estudio. Adems, para la ejecucin de la propuesta y la
construccin de los gaviones, se proponen los siguientes criterios:
Es necesario que el material de relleno de las
canastas, alambres con las que estn hechas y el geotextil
cumplan con las especificaciones y recomendaciones tcnicas establecidas.
Es importante contar con un estudio de suelos
previo al diseo de los muros de gaviones, para optimizar la cantidad de
recursos y por ende el costo de las estructuras.
Los bloques de roca (piedra) y las mallas de
gavin representan alrededor del 75% del costo total de un proyecto de muro de
gaviones.
Las caractersticas propias de los gaviones,
como la flexibilidad, permeabilidad, facilidad constructiva y economa, los
colocan como una de las soluciones de estabilidad ms utilizadas en otros
pases.
El empleo de productos de malla hexagonal a
doble torsin es una alternativa importante en las obras de ingeniera civil,
dado su rendimiento y variedad de usos.
La falla de los muros de gaviones puede
ocurrir por cualquiera de los siguientes factores: deslizamiento de la base,
volcamiento, rotura del suelo de fundacin, inestabilidad global e
inestabilidad interna.
En muros de gaviones, los asentamientos
diferenciales excesivos podran afectar la serviciabilidad
de las estructuras colocadas sobre el terrapln.
Conclusin
Las caractersticas hidrulicas e hidrogrficas
dentro de la cuenca del rea de influencia de la presente investigacin fueron
esenciales para la determinacin de caudales mximos producido dentro de los
tiempos de retorno de 10, 25 y 50 aos respectivamente los cuales fueron
obtenidos mediante el software Hec-HMS.
Las zonas de inundacin determinadas mediante
la modelizacin hidrulica en el ro Portoviejo desde el sector El Horcn hasta
el sitio el Ceibal, evidenciaron que existen afectos negativos tanto en los
predios como en las edificaciones que se encuentran cerca de las riberas del
ro esto debido al estrangulamiento ocasionado por el caudal producido en los
periodos de retorno de 10, 25 y 50 aos.
De acuerdo a lo observado durante el estudio,
y a los clculos hechos respecto a la intensidad de la lluvia que cae en el
sector, el caudal del ro, y las zonas inundables, los gaviones son
considerados como una obra de relevancia que ayudar a reducir las inundaciones
del sector, as como el socavamiento del lecho del ro y el deterioro de otras
estructuras.
Recomendaciones
Realizar un anlisis de las caractersticas
hidrulicas e hidrogrficas de toda la cuenca del rio Portoviejo con la
finalidad de obtener el mximo caudal producido dentro de la misma y as
obtener un anlisis completo de esta, para determinar con mayor precisin la
condicin estructural del muro de gavin.
Realizar una modelacin hidrulica de todo el
ro para determinar las zonas de inundacin de todo el cauce principal de la
cuenca del ro Portoviejo, especialmente en la cuenca baja donde se encuentran
ubicado el sector El Horcn Ceibal.
Los muros de gaviones deben cumplir con las
caractersticas de diseo y las dimensiones mencionadas, adems, se debe
considerar el caudal determinado a 10, 25 y 50 aos tomando en consideracin
los fenmenos meteorolgicos como El Nio y La Nia.
Segn los estudios realizados a travs de los
clculos de modelaciones y periodos de retornos de 10, 25 y 50 aos, se puede
visualizar los lugares propensos a inundaciones de los dos sectores estudiados Horcon Ceibal y se propone elaborar un Plan de Gestin de
Riesgo para la reubicacin de estas viviendas a otros sectores y posteriormente
evitar construcciones de viviendas a futuro en estos sectores evadiendo as
eventos de inundacin y desastres naturales.
Referencias
1.
Adams, D. y Flores, D. (2016). Influencia
de El Nio Oscilacin del Sur en la disponibilidad y abundancia de recursos
hidrobiolgicos de la pesca artesanal en Ica, Per. Revista de Biologa Marina
y Oceanografa, 51(2),265-272. https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=47946774005
2.
Aguilera, J., Snchez, N., y Morassutti, G. (2015). Evaluacin de la ingeniera bsica
de canalizacin de cauces de ros adyacentes a urbanismos. Revista INGENIERA UC,
22(3),62-70. https://www.redalyc.org/pdf/707/70745268007.pdf
3.
Alfie, M. y Castillo, O.
(2016). Con el agua al cuello. Riesgo por inundacin, vulnerabilidad socioambiental y gobernanza en el municipio de Cuautitln. Quivera. Revista de Estudios Territoriales, 18(2),55-84.
ISSN: 1405-8626. https://www.redalyc.org/pdf/401/40152906004.pdf
4.
Andrade del Cid, P., Flores, R. y Mendoza,
F. (2017). Fenmenos naturales y desastres humanos en la prensa impresa de
Mxico. De la informacin a la representacin social. Global Media Journal, 14(27),125-147. https://www.redalyc.org/pdf/687/68753898007.pdf
5.
Arregun, F., Lpez, M. y
Marengo, H. (2016). Las inundaciones en un marco de incertidumbre climtica.
Tecnologa y Ciencias del Agua, VII (5),5-13. https://www.redalyc.org/pdf/3535/353549829001.pdf
6.
Ayala, M., Carrera, D. y Tierra, A. (2018).
Relacin espacio-temporal entre estaciones utilizadas para el relleno de datos
de precipitacin en Chone, Ecuador. Revista Geogrfica Venezolana,
59(2),298-313. https://www.redalyc.org/jatsRepo/3477/347760473005/347760473005.pdf
7.
Barbosa, J., Arajo,
J. y dos Anjos, S. (2020). Anlisis multitemporal del uso y cobertura de la tierra de la ciudad
de Conceio do Araguai-Par
a travs del Google Earth Engine.
Revista Cerrados (Unimontes), vol. 18, nm.
02https://www.redalyc.org/jatsRepo/5769/576962806015/index.html
8.
Burgos, B., Cartaya,
S. y Mero, D. (2019). Anlisis de la vulnerabilidad a inundaciones de la
parroquia Santa Ana de Vuelta Larga, provincia de Manab, Ecuador.
Investigaciones Geogrficas. N 98. http://www.scielo.org.mx/pdf/igeo/n98/2448-7279-igeo-98-3.pdf
9.
Casanova, H. (2017). Graficacin
Estadstica y Visualizacin de Datos. Ingeniera, 21(3),54-75. https://www.redalyc.org/pdf/467/46754522005.pdf
10. Castillo, A.
(2020). Umbrales de precipitacin basados en intensidad para crecidas
torrenciales en la quebrada Manizales, Colombia. Revista EIA, vol. 17, nm. 33.
https://www.redalyc.org/journal/1492/149263063003/html/
11. Chvez, M., Blanco,
R. y Watson, R. (2008). Estabilizacin de taludes en el ro Portoviejo,
Ecuador. Minera y Geologa, 24(3),1-9. https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=223515948003
12. Giler, A., Zambrano, X.,
Chila, J., Arcentales, D., Guadamud,
J., Flix, J., Caicedo, M. y Alarcn, J. (2019). Anlisis del comportamiento
hidrolgico de cuencas hidrogrficas tropicales utilizando ndices: estudio de
caso en la regin costa del Ecuador. Terra. Nueva Etapa, vol. XXXV, nm. 58. https://www.redalyc.org/jatsRepo/721/72164777003/72164777003.pdf
13. Henrquez, C.,
Aspee, N. y Quense, J. (2016). Zonas de catstrofe
por eventos hidrometeorolgicos en Chile y aportes
para un ndice de riesgo climtico. Revista de Geografa Norte Grande,
(63),27-43. https://www.redalyc.org/pdf/300/30045600003.pdf
14. Meza, Y. (2019).
Diseo hidrulico y estructural de defensa riberea del rio Tarma en el sector
de Santo Domingo- Palca-Tarma. (Tesis de grado, Universidad Catlica Sedes Sapientiae). http://repositorio.ucss.edu.pe/bitstream/handle/UCSS/731/Meza%20Verastegui%20Yahaira%20-%20Hidrulico_Estructural.pdf?sequence=7&isAllowed=y
15. Neill, A. y Cortez, L.
(2018). Procesos y Fundamentos de la Investigacin Cientfica. Ecuador:
Ediciones UTMACH. http://repositorio.utmachala.edu.ec/bitstream/48000/14232/1/Cap.4-Investigacin%20cuantitativa%20y%20cualitativa.pdf
16. Pacheco, A. (2018).
Susceptibilidad a inundaciones por intensas lluvias en el cantn Rocafuerte.
(Tesis de grado, Universidad Estatal del Sur de Manab). http://repositorio.unesum.edu.ec/bitstream/53000/1302/1/TESIS%20COMPLETA%20Angelo%20Pacheco%202018%20terminada.pdf
17. Unas 2.500 familias
afectadas por inundaciones por lluvia en Manab. (10 de abril 2017). El
Comercio. https://www.elcomercio.com/actualidad/ecuador/familias-afectados-inundaciones-lluvia-manabi.html
18. Varn, S. y Vargas,
G. (2019). Anlisis de la susceptibilidad por inundaciones asociadas a la
dinmica fluvial del ro Guatiqua en la ciudad de
Villavicencio, Colombia. Cuadernos de Geografa: Revista Colombiana de
Geografa, vol. 28, nm. 1. https://www.redalyc.org/journal/2818/281857987007/281857987007.pdf
19. https://www.scribd.com/doc/16427206/Diseno-de-Muros-de-Gaviones
20. Chow, V. T., Maidment, D., & Mays, L.
(2000). Hidrologa aplicada. Bgota-Colombia:
Nomos S.A,.
21. Figueroa, J. M.
(2019). Aplicacin del Hec Ras para la modelacin
hidrulica y determinacin de zonas de inundacin en las riberas del rio
Jipijapa (UNESUM-BYPASS). Jipijapa.
http://repositorio.unesum.edu.ec/handle/53000/2016
2021 por los autores. Este artculo es de acceso abierto y distribuido segn
los trminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribucin-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)
(https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/)
Enlaces de Referencia
- Por el momento, no existen enlaces de referencia
Polo del Conocimiento
Revista Científico-Académica Multidisciplinaria
ISSN: 2550-682X
Casa Editora del Polo
Manta - Ecuador
Dirección: Ciudadela El Palmar, II Etapa, Manta - Manabí - Ecuador.
Código Postal: 130801
Teléfonos: 056051775/0991871420
Email: polodelconocimientorevista@gmail.com / director@polodelconocimiento.com
URL: https://www.polodelconocimiento.com/
