daño estructural por cambios geomorfológicos en el … · reemplazo o restitución de puentes...
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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
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 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.
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