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Propuesta de obra para el control de inundaciones en la cuenca baja del r�o Portoviejo, sector el Horc�n - Ceibal, cant�n Rocafuerte - Manab� � Ecuador

 

Work proposal for flood control in the lower basin of the Portoviejo river, Horc�n - Ceibal sector, Rocafuerte canton - Manab� � Ecuador

 

Proposta de trabalho para o controle de inunda��es na bacia inferior do rio Portoviejo, setor Horc�n - Ceibal, cant�o Rocafuerte - Manab� � Equador

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: hsantana3129@utm.edu.ec �������������

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culos de investigaci�n

 

*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 T�cnica de Manab�, Portoviejo, Manab�, Ecuador.

     II.            PHD en filosof�a en la escuela de ingenier�a civil, Facultad de Ingenier�a, Ciencias F�sicas y Matem�tica Universidad Central del Ecuador, Quito, Pichincha, Ecuador.

 

 

Resumen

En la �ltima d�cada, los desastres naturales se han venido presentando con mayor intensidad, hechos que se consideran en buena parte, como consecuencia a las actividades antr�picas indiscriminadas. Entre esos eventos, destacan las inundaciones, fen�menos desarrollados en todo el planeta que ocasionan cuantiosas p�rdidas materiales y humanas, que son el resultado del crecimiento acelerado de la poblaci�n, aunado a la desorganizaci�n y falta de urbanismos planificados, los que, sumados a la contaminaci�n de los cauces, vertedero de desechos s�lidos y deforestaci�n en las cuencas y cabeceras de los r�os, ocasionan riesgos de inundaciones. El presente art�culo tiene como principal objetivo proponer el dise�o de una obra para el control de posibles eventos de inundaci�n en la cuenca baja del r�o Portoviejo, sector el Horc�n � Ceibal del cant�n Rocafuerte de la provincia de Manab�, mediante la proyecci�n para la construcci�n de un muro de gavi�n que sirva de soporte, resista los impactos de las crecidas, de estabilidad a los terrenos y �reas aleda�as a los m�rgenes del r�o, evitando de esta manera, perjuicios como la destrucci�n de sembr�os, perdida de animales, derrumbe de casas y socavamiento del terreno o de las estructuras. Para ello, se desarroll� un estudio de campo con un dise�o documental apoyado en la observaci�n c�mo t�cnica. Se concluy� que el dise�o propuesto es factible y funcional para el �rea sugerida, los materiales representan el 75% de los gastos, y por su flexibilidad, permeabilidad, facilidad de construcci�n y bajo costo es sugerido como una soluci�n de estabilidad, lo que ayuda a prevenir la erosi�n, el socavamiento y crea una barrera de masa de suelo, permitiendo controlar el riesgo de deslizamiento.

Palabras clave: Inundaci�n; cuenca; gavi�n; 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 Horc�n - 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 d�cada, os desastres naturais v�m ocorrendo com maior intensidade, eventos que s�o considerados em grande parte como consequ�ncia de atividades antr�picas indiscriminadas. Dentre esses eventos, destacam-se as enchentes, fen�menos desenvolvidos em todo o planeta que causam consider�veis ​​perdas materiais e humanas, decorrentes do acelerado crescimento populacional, aliado � desorganiza��o e � falta de planejamento urbano planejado, que, somados � polui��o dos canais, s�o s�lidos os aterros e o desmatamento nas bacias e cabeceiras dos rios, geram riscos de inunda��es. O objetivo principal deste artigo � propor o desenho de uma obra para o controle de poss�veis inunda��es na bacia inferior do rio Portoviejo, setor Horc�n - Ceibal do cant�o Rocafuerte da prov�ncia de Manab�, por meio da proje��o para a constru��o de um muro de gabi�o que serve de suporte, resiste aos impactos de enchentes, estabilidade do terreno e �reas adjacentes �s margens dos rios, evitando assim danos como destrui��o 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 observa��o como t�cnica. Concluiu-se que o projeto proposto � vi�vel e funcional para a �rea sugerida, os materiais representam 75% dos gastos, e por sua flexibilidade, permeabilidade, facilidade de constru��o e baixo custo, � sugerido como solu��o de estabilidade, o que auxilia para prevenir a eros�o, prejudica e cria uma barreira de massa do solo, permitindo controlar o risco de escorregamento.

Palavras-chave: Inunda��o; bacia; gabi�o; canal.

Introducci�n

Desde hace tiempo, la influencia antr�pica 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 sedimentaci�n de las actividades de deforestaci�n. Los impactos ambientales y clim�ticos ocasionados por fen�menos meteorol�gico como El Ni�o se est�n convirtiendo en centro de atenci�n para la comunidad cient�fica porque se ha demostrado que su impacto global es la relaci�n entre el calentamiento inusual de las aguas superficiales (Adams y Flores, 2016).

El Instituto Nacional de Meteorolog�a e Hidrolog�a (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 anomal�as meteorol�gicas que causan impacto en sequ�as 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 a�os las lluvias han sido constantes en la provincia de Manab�. En abril del 2017 m�s 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 r�o Portoviejo y del r�o Chico puso en riesgo a 14 comunidades, entre ellas: San Pedro, Valle Hermoso, Valdez, Resbal�n, La Morlaca, Los Pocitos, Puerto Loor, Tierras Amarillas, La Jagua, El Horc�n y El Ceibal.

Justificaci�n del problema

Es inminente la necesidad de resolver la problem�tica, debido a que este tema es de vital importancia para las comunidades del Horc�n - Ceibal de Rocafuerte; es un eslab�n de constituye una gran ayuda a las personas que habitan cerca del sector. contradicci�n fundamental, la que se da por la necesidad de realizar la respectiva investigaci�n para evitar posibles eventos de inundaciones, proponiendo una obra adecuada de acuerdo a la necesidad que se evidenciar� con los c�lculos que se realizar�n, siendo una alternativa de soluci�n para los posibles eventos sobrenaturales que se presentan cada a�o.

En concordancia con lo antes expuesto, se realiz� un estudio diagn�stico mediante la observaci�n de las zonas afectadas y las que presentan mayor riesgo a inundaciones; la informaci�n obtenida sirvi� de aporte para establecer una soluci�n sustentable que t�cnicamente resuelva las etapas de cr�ticas que se producen en invierno con las fuertes lluvias y crecidas del rio Portoviejo en especial en la cuenca baja sector el Horc�n � Ceibal, en el cant�n Rocafuerte de la provincia de Manab�.

A partir del recorrido y la observaci�n de las zonas susceptibles a inundaciones, se pudo entender el fen�meno que se presenta, sirviendo est� actividad como punto de partida al planteamiento para la soluci�n a la problem�tica. En ese sentido, se propuso la construcci�n de un muro de gavi�n, estructura que servir� de soporte, protecci�n para evitar que el cauce salga de su curso en momentos de crecida, y dar estabilidad a los terrenos ubicados en los m�rgenes del r�o Portoviejo a la altura del sector el Horc�n � Ceibal. El muro ayudar� a proteger las zonas afectadas generando condiciones que favorezcan y creen un escenario de riesgo m�nimo en cuanto a la reducci�n de las inundaciones que afecten a los sembr�os, viviendas, animales y al desarrollo socio econ�mico en gran parte de la poblaci�n.

El estudio sobre las inundaciones ocasionadas en la cuenca baja del r�o Portoviejo se basa en entender la naturaleza y la magnitud de la existencia del riesgo, a trav�s de una evaluaci�n de las amenazas y an�lisis de los escenarios de vulnerabilidad que pueden proceder de la situaci�n de peligro, ocasionando afectaciones personales y al medio ambiente, con la finalidad de proponer una obra para reducir el riesgo de inundaci�n que permita la habitabilidad en normal condici�n del sector.

Formulaci�n del problema

De acuerdo con los elementos antes planteados y en relaci�n con los resultados evidenciados durante la etapa exploratoria, se formula el siguiente problema cient�fico: �Qu� propuesta de obra ser� la m�s adecuada para el control de inundaciones en la cuenca baja del r�o Portoviejo sector el Horc�n � Ceibal del cant�n Rocafuerte, provincia de Manab� - Ecuador?

Objetivos generales y espec�ficos

General

�         Proponer el dise�o de una obra para el control de posibles eventos de inundaci�n en la cuenca baja del r�o Portoviejo, sector Horc�n � Ceibal, cant�n Rocafuerte.

Espec�ficos

�         Modelar las caracter�sticas hidr�ulicas en la cuenca baja del rio Portoviejo; Sector el Horc�n � Ceibal, cant�n Rocafuerte.

�         Establecer los posibles eventos de inundaciones para varios periodos de retornos.

�         Proponer una obra para las zonas m�s susceptibles a inundaciones sector Horc�n � Ceibal, cant�n Rocafuerte.

 

Materiales y m�todos

El presente estudio se basa en analizar y proponer obras para el control de inundaciones con un enfoque cuantitativo de acuerdo con la problem�tica presentada, sus causas, el origen, el diagn�stico, las consecuencias y los objetivos. Asimismo, se apoya en un dise�o 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 raz�n, a trav�s del enfoque cuantitativo se quiere determinar el m�todo m�s adecuado que permita obtener informaci�n del contexto de forma imparcial (Neill y Cortez, 2018).

Sumado a ello, se realiz� una revisi�n de la literatura cient�fica en revistas de importancia como Redalyc, Scopus, Dialnet, entre otras, relacionadas con los conceptos b�sicos de inundaciones y toda la informaci�n que sirvieran como soporte te�rico, 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 soluci�n.

Parte de la recopilaci�n de la informaci�n se hizo mediante visitas de campo, reuniones con los representantes del Gobierno Aut�nomo Descentralizado (GAD) de Rocafuerte. La actividad se llev� a cabo ante la consideraci�n de la experiencia y percepci�n de los actores locales frente a los eventos de inundaci�n ocurridos en la zona de estudio, con la finalidad de que esta investigaci�n sea lo m�s completa y cercana a la realidad. La informaci�n de campo proporcion� un recurso valioso al estudio por ser estos conocimientos una fuente de validaci�n de lo ocurrido respecto a las inundaciones directamente desde la percepci�n de la poblaci�n local.

Durante la fase diagn�stica de observaci�n, un aspecto a considerar fue la localizaci�n de asentamientos en las zonas ribere�as a los cauces, factores que son atribuidos a la expansi�n de la ciudad, la necesidad de acceder al agua y la conformaci�n de asentamientos en zonas cercanas a los r�os. Adem�s, 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 pol�ticas de acceso a la vivienda para estas personas, aunado a la limitada oferta de vivienda de inter�s social lo que ha ocasionado su d�ficit.

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 r�o Portoviejo. Esta situaci�n ocasiona una pendiente menor a la normal reduciendo la velocidad del flujo del cauce, pero influyendo en el aumento de su nivel. Adem�s, se observ� en algunos tramos del r�o, acumulaci�n de material de arrastre conformado por rocas, desechos s�lidos, troncos, entre otros. Todo ese amontonamiento de materiales sumado a las reducidas escalas las estructura, impiden el normal desempe�o del flujo producido por las lluvias.

Para hacer un seguimiento de las inundaciones del r�o Portoviejo se realiz� la topograf�a en las secciones iniciales y finales del sitio tomando en consideraci�n las alturas de las �reas para su respectivo estudio, adem�s se usaron im�genes satelitales de Google Earth Engine (GEE) con el prop�sito de realizar la teledetecci�n de las �reas inundables y no inundables reduciendo algunas limitaciones asociadas con la gesti�n de datos de las modelaciones elaboradas. Luego, a trav�s de un texto se hizo la fotointerpretaci�n del sector que m�s se inunda cuando ocurre un evento de precipitaci�n de gran intensidad (Barbosa et al., 2020). Sumado a esto, se realizaron c�lculos de precipitaciones, tiempo de concentraci�n, hietogramas, caudales con HEC � HMS y modelaciones hidr�ulicas con HEC-RAS, ArcGis, GeoRas, para determinar las caracter�sticas hidr�ulicas del rio y los periodos de retorno establecidos para eventos de 10, 25 y 50 a�os obteniendo los mapeos de inundaciones en los sectores estudiados.

Generalidades del r�o Portoviejo

El r�o Portoviejo en su trayectoria atraviesa la capital de la provincia de Manab�. En su valle se encuentra un dep�sito de suelos aluviales, de espesor entre 10 y 40 m. En la intersecci�n entre el valle y las colinas se ubican dep�sitos coluviales que contienen partes de lutitas y limonitas tob�ceas. Las laderas est�n constituidas por capas de suelo residual, y en las zonas m�s empinadas se pueden encontrar gruesos dep�sitos coluviales. Las capas de suelo est�n conformadas por lutitas tob�ceas y lutitas calc�reas de la formaci�n Charapot� (Ch�vez et al., 2008).

El cauce del r�o 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 (Ch�vez-Moncayo 2003; Ch�vez et al., 2008). Cabe se�alar que la precipitaci�n promediada al a�o es de 429 mm, y que durante los fen�menos meteorol�gicos conocidos como El Ni�o y La Ni�a estas aumentan elevando el flujo de los cauces, trayendo como consecuencia inundaciones en la cuenca baja del r�o Portoviejo.

En la cuenca baja del r�o Portoviejo existen asentamientos humanos que se han ido desarrollando como producto de la actividad agr�cola y expansi�n humana. Por lo tanto, las cuencas hidrogr�ficas 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 l�quido a los canales a trav�s de la interacci�n del agua, el suelo, el clima y la vegetaci�n (Giler, 2019).

Las inundaciones y sus repercusiones

Las inundaciones son procesos naturales en los valles aluviales de grandes r�os que cada d�a se hacen m�s constantes como producto de la invasi�n de los cauces de agua producto de las actividades humanas. Estos fen�menos responden a una din�mica de las cuencas hidrogr�ficas, su ocurrencia est� mediada entre las condiciones climatol�gicas y las caracter�sticas de la cuenca (Figura 1). Generalmente, las inundaciones se miden por intensidad y frecuencia, variando desde los desbordes de grandes r�os que afectan grandes extensiones de terreno hasta peque�as inundaciones por desbordes de causes secundarios o intermitentes (Arregu�n et al., 2016).

En diferentes regiones los r�os y sus riveras son garant�a de agua y posibilidades de pesca, riego para cultivos agr�colas, navegabilidad para facilitar el intercambio comercial y hasta para el desarrollo de actividades de ocio (Alfie y Castillo, 2016). Las inundaciones son fen�menos 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 hidrogr�ficas, a partir de la regulaci�n de los usos del suelo o la protecci�n de los cauces de los r�os, y la construcci�n 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

 

 

Las crecidas en los cauces de agua de los r�os son flujos relativamente altos que cruzan bordes naturales o artificiales en cualquier parte del arroyo. En los m�rgenes, el agua se derrama sobre la llanura aluvial y generalmente afecta los asentamientos humanos cuando estos est�n muy cerca del lecho del r�o (Var�n y Vargas, 2019). Para describir una inundaci�n, es necesario conocer los siguientes par�metros en un tramo particular de r�o: caudal m�ximo instant�neo, caudal total, duraci�n de la crecida. La primera y la tercera idea dan una idea simple de su tama�o. La relaci�n entre estos par�metros y su probabilidad de ocurrencia es necesaria para estimar la magnitud de los da�os causados por las inundaciones (Castillo, 2020).

Ubicaci�n y elementos f�sicos del �rea de estudio

Ubicaci�n

La cuenca hidrogr�fica del rio Portoviejo se encuentra situada en la provincia de Manab�, est� conformada geogr�ficamente 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 demarcaci�n del Guayas y al oeste con el oc�ano pac�fico y las cuencas del rio Jaramij� y pajonal, (Gobierno provincial de Manab�, 2014), en el presente estudio de investigaci�n se realiz� en el rio Portoviejo desde el sector Horc�n ( 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: Ubicaci�n de la cuenca del r�o Portoviejo

Fuente: Santana (2021)

 

Clima

Dentro de la cuenca del rio Portoviejo se presenta un clima c�lido-h�medo en la temporada invernal y seco en el periodo que no presentan precipitaciones, tiene la caracter�stica cambiante debido a su ubicaci�n ya que influye el clima oce�nico caracterizado por la presencia de la corriente c�lida del ni�o, dentro del �rea de influencia de la cuenca del rio de Portoviejo presenta una temperatura promedio de 26�C.

Topograf�a

La topograf�a 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 seg�n los 3 elementos del espacio. Estos elementos pueden ser: dos distancias y una elevaci�n, o una distancia, una direcci�n y una elevaci�n�, (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 morfol�gicamente 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 pr�cticas para la conservaci�n de los suelos dentro de estos se realiza la explotaci�n con� pastos y con cultivos de semi bosque, especialmente caf�, pl�tano y frutales, en las vegas veraneras frejoles plantas enredaderas y de ciclo corto, cuenta tambi�n con franjas de bosques secundarios son escasas y se limitan a las partes altas y las quebradas.

Estimaci�n del n�mero de la curva SCS (Soil Conservation Service)

El n�mero de curva SCS (Soil Conservation Servicie) es un par�metro primordial para la estimaci�n de la escorrent�a potencial que puede ocurrir en una cuenca hidrol�gica, misma que est� determinada mediante las caracter�sticas f�sicas de la cuenca en an�lisis como son el tipo de suelo caracter�sticas de la cobertura, as� como tambi�n el grupo hidrol�gico del suelo mismo que es conocido como la clasificaci�n hidrol�gica del suelo. (Chow, Maidment, & Mays, 2000)

El uso del suelo del �rea de drenaje de la cuenca en an�lisis y el tratamiento del mismo describen el tipo y la condici�n de la cobertura vegetal que esta tiene, y la condici�n hidrol�gica 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 vegetaci�n arbustiva baja de la pradera en un 10 % y cultivos en una extensi�n del 30 %. Para estos valores el n�mero hidrol�gico es: CN= 87.

Tiempo de concentraci�n

El tiempo de concentraci�n es conocido como el tiempo que transcurre desde el instante que finaliza la lluvia hasta el final de la escorrent�a directa es decir que es la representaci�n del tiempo que tarda en llegar al aforo la �ltima gota de la lluvia que cae en el extremo m�s alejado de la cuenca y que circula por escorrent�a directa, en el presente estudio se procedi� a realizar el c�lculo del tiempo de escorrent�a mediante la siguiente ecuaci�n:

�donde:

Tc= Tiempo de concentraci�n

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 a�o del 2019 El INSTITUTO NACIONAL DE METEOROLOG�A E HIDROLOG�A (INAMHI) realiza una actualizaci�n de las ecuaciones para el c�lculo de intensidades m�ximas de precipitaci�n en el cual establece que para la cuenca del rio Portoviejo se pueden utilizar la siguiente ecuaci�n.

Donde:

i = intensidad de precipitaci�n

id_TR = valor determinado del gr�fico de intensidades m�ximas diarias de precipitaci�n

t = tiempo de concentraci�n en minutos

a continuaci�n, se presentan las curvas IDF para los periodos de retorno de 10, 25 y 50 a�os respectivamente.

De acuerdo con la actualizaci�n del estudio de lluvias intensas realizadas por el Instituto Nacional de Meteorolog�a e hidrolog�a INAMHI los valores de id _TR para los diferentes periodos de retorno son los siguientes.

id _{TR 10 a�os} = 3.85

id _{TR 25 a�os} = 4.84

id _{TR 50 a�os} = 5.62

 

 

 

 

 

 

Figura 3: Curvas IDF

Fuente: Santana, (2021)

Los valores de intensidad en un tiempo de concentraci�n de 4.48 horas dentro de la cuenca en estudio para los diferentes periodos de retorno son las siguientes:

I10 a�os = 16.01mm/h

I25 a�os = 20.12 mm/h

I50 a�os = 23.36 mm/h

Hietogramas

Los Hietograma son denominado como la intensidad de lluvia durante todo su tiempo de duraci�n (Casanova, 2017). Dentro del �rea de an�lisis se pudo estimar los siguientes hietogramas para los diferentes periodos de retorno:

Figura 4: Hietograma de precipitaci�n T 10 a�os

Fuente: Santana (2021)

Figura 5: Hietograma de precipitaci�n T 25 a�os

Fuente: Santana (2021)

 

Figura 6: Hietograma de precipitaci�n T 50 a�os

Fuente: Santana (2021)

 

Determinaci�n de caudales m�ximos mediante Hec-HMS

La determinaci�n de los caudales m�ximos fue determinada mediante una modelaci�n hidrol�gica e hidr�ulica con el uso del software Hec-HMS aplicando los par�metros necesarios como son los n�meros de curva (CN) y los c�lculos de precipitaci�n determinados a base de las curvas de intensidad y los Hietogramas de dise�o, a continuaci�n, se presentan los caudales m�ximos para los periodos de retorno de 10, 25 y 50 a�os.

Figura 7: Caudales m�ximo

Fuente: Santana (2021)

Determinaci�n de zonas inundables mediante una modelaci�n hidr�ulica usando hec-ras y hec-georas

Para la modelizaci�n hidr�ulica en el rio Portoviejo desde el sector Horc�n hasta el sector el Ceibal se procedi� a realizar el uso de la aplicaci�n HEC-RAS la cual permite por medio de los caudales m�ximos en los diferentes periodos de retorno obtener el comportamiento hidr�ulico dentro del tramo de estudio para realizar este trabajo se necesitan 3 par�metros fundamentales los cuales se detallan a continuaci�n.

1.      Geometr�a del cauce obtenida por medio de un trabajo de campo mediante una batimetr�a.

2.      Caudales m�ximos obtenidos mediante la aplicaci�n de la f�rmula del m�todo 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 determinaci�n de la franja de inundaci�n en el rio Portoviejo desde el sector el Horc�n hasta el sector Ceibal se la realizo mediante un mapeo utilizando los datos del comportamiento hidr�ulico obtenido de la modelizaci�n con el software HEC-RAS, este proceso fue realizado por medio de la aplicaci�n Hec-GeoRAS, la cual es una herramienta de ArcGIS obteniendo los siguientes mapas de inundaci�n, a continuaci�n se presenta los perfiles hidr�ulicos obtenidos de la modelaci�n hidr�ulica para los diferentes periodos de retorno.

 

 

 

 

 

 

 

Figura 8: Perfil hidr�ulico TR= 10 a�os

Fuente: Santana (2021)

 

Figura 9: Perfil hidr�ulico TR= 25 a�os

Fuente: Santana (2021)

 

 

 

 

 

 

Figura 10: Perfil hidr�ulico TR= 50 a�os

Fuente: Santana (2021)

 

Figura 11: Zonas de inundaci�n TR= 10 a�os

Fuente: Santana (2021)

 

 

 

Figura 12: Zonas de inundaci�n TR= 25 a�os

Fuente: Santana (2021)

 

Figura 13: Zonas de inundaci�n TR= 50 a�os

Fuente: Santana (2021)

Muros de gaviones como propuesta de obra

Un gavi�n 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 tama�os. Actualmente los gaviones se usan en la construcci�n de carreteras, contenci�n de muros elementos decorativos. Ahora bien, las paredes o muros constituidos por gavi�n, 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 gavi�n

Fuente: scribd.com/Diseno-de-Muros-de-Gaviones

 

Otro uso que se da a los gaviones, y el que se recomienda en este art�culo, es el control de r�os por medio de la aceleraci�n del estado de equilibrio del cauce. Adem�s, disminuye las erosiones, transporte de materiales y colapsos de m�rgenes, controla crecientes salvaguardando a las comunidades contra las inundaciones (Meza, 2019). De esta forma se evitar�n fen�menos como los derrumbes y deslizamientos de tierra provocados por cargas externas sobre el suelo y el peso de los fen�menos 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 gavi�n propuesto

Los gaviones generalmente se fabrican con mallas (de triple torsi�n 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 inundaci�n. En cuanto a la propuesta se estima que los gaviones estar�n hechos de cajas met�licas de alambre de hierro galvanizado (Figura 15), que se rellenar� con piedra o grava y el tejido met�lico para conformar la malla ser� de triple torsi�n con un di�metro superior a 2mm.

De acuerdo con el estudio, se propone dise�ar un sistema de muros de gaviones en el sector estudiado. En ese sentido, se recomienda t�cnicamente que las alturas de estos muros sean entre 5 y 6 metros dependiendo del �rea que se disponga a proteger, y que sus dimensiones est�n entre de 1.00 m. 1.50 m 1.00 m. (Figura 15). Asimismo, se propone que los primeros muros de gavi�n que servir�n de base en el terreno, sean ubicados con una excavaci�n hasta la mitad de la altura del bloque o m�nimo 0.50 m, dise�ados con distintas longitudes lineales al borde del r�o de acuerdo al sector requerido, con el fin de proteger contra los eventos de inundaci�n las viviendas habitadas y evitar la erosi�n de este sector.

Figura 15: Gavi�n propuesto

Fuente: scribd.com/Diseno-de-Muros-de-Gaviones

 

Para obtener los par�metros necesarios y poder realizar el dise�o de las dimensiones del gavi�n propuesto, se realiz� la toma de datos en puntos accesibles desde las im�genes 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 caracter�sticas hidr�ulicas 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 r�o Portoviejo margen derecho en el sector El Horc�n coordenadas (X= 559225.62; Y= 9897109.22) que conecta a un camino vecinal en trayectoria a Rocafuerte, se proyect� construir un muro de gavi�n 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 erosi�n y los eventos de inundaci�n, as� como los riesgos a la comunidad (Figura 16), lo que minimizar� el riesgo de inundaci�n.

Figura 16: Muro de gavi�n 1

Fuente: Santana (2021)

 

Es necesario destacar que en la ribera del r�o margen izquierdo aleda�a al sector El Horc�n (X= 559197.25; Y= 9897093.50) se encuentran casas habitadas con riesgos a inundaciones. Por tal motivo, se propone dise�ar un muro de gavi�n 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 erosi�n y eventos de inundaciones que puede causar da�os materiales y p�rdidas humanas en dicho sector (Figura 17).

Figura 17: Muro de gavi�n 2

Fuente: Santana (2021)

 

Por otro lado, en la ribera del r�o margen derecho del sector Ceibal (X= 558915.56; Y= 9898047.31) se encuentran construcciones y hogares habitados con alto riesgo, adem�s, existe un camino vecinal que enlaza a la v�a estatal en direcci�n a Rocafuerte. En ese sentido, se propone dise�ar un muro de gavi�n 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 erosi�n y eventos de inundaciones que puede causar da�os materiales y p�rdidas humanas en dicho sector (Figura 18), as� como la reducci�n del socavamiento de las laderas del cauce.

Figura 18: Muro de gavi�n 3

Fuente: Santana (2021)

En otra �rea ubicada en la ribera del r�o margen izquierdo hacia el sector El Ceibal (X= 558894.47; Y= 9898057.81) se pudo observar que el asentamiento es menor al sector El Horc�n, aunque existe una estaci�n de bombeo que abastece a los habitantes de la comunidad. Por lo tanto, se propone dise�ar un muro de gavi�n 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 erosi�n y eventos de inundaciones adem�s de evitar que la planta de bombeo que se encuentra en el sector no sufra da�os (Figura 19).

Figura 19: Muro de gavi�n 4

Fuente: Santana (2021)

 

Aspectos a considerar para los muros de gaviones como manera r�pida y eficiente de controlar la erosi�n en las riberas de los r�os.

Con el levantamiento topogr�fico se conoci� el perfil transversal y longitudinal del cauce del r�o 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 topograf�a existente y al nivel de socavaci�n de acuerdo a criterios t�cnicos.

El muro propuesto en este trabajo es una necesidad que debe implementarse a la brevedad posible en el sector el Horc�n � Ceibal del cant�n Rocafuerte, dado a la intensa erosi�n que con el paso del tiempo va en aumento en este lado de la ribera. En ese sentido, previo a la construcci�n del muro de gaviones se debe realizar una perforaci�n a fin de verificar la estratigraf�a y determinar a profundidad la conformaci�n del suelo, as� como la roca madre existente en el sitio propuesto para desarrollar el estudio. Adem�s, para la ejecuci�n de la propuesta y la construcci�n de los gaviones, se proponen los siguientes criterios:

�         Es necesario que el material de relleno de las canastas, alambres con las que est�n hechas y el geotextil cumplan con las especificaciones y recomendaciones t�cnicas establecidas.

�         Es importante contar con un estudio de suelos previo al dise�o 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 gavi�n representan alrededor del 75% del costo total de un proyecto de muro de gaviones.

�         Las caracter�sticas propias de los gaviones, como la flexibilidad, permeabilidad, facilidad constructiva y econom�a, los colocan como una de las soluciones de estabilidad m�s utilizadas en otros pa�ses.

�         El empleo de productos de malla hexagonal a doble torsi�n es una alternativa importante en las obras de ingenier�a 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 fundaci�n, inestabilidad global e inestabilidad interna.

�         En muros de gaviones, los asentamientos diferenciales excesivos podr�an afectar la serviciabilidad de las estructuras colocadas sobre el terrapl�n.

 

Conclusi�n

�         Las caracter�sticas hidr�ulicas e hidrogr�ficas dentro de la cuenca del �rea de influencia de la presente investigaci�n fueron esenciales para la determinaci�n de caudales m�ximos producido dentro de los tiempos de retorno de 10, 25 y 50 a�os respectivamente los cuales fueron obtenidos mediante el software Hec-HMS.

�         Las zonas de inundaci�n determinadas mediante la modelizaci�n hidr�ulica en el r�o Portoviejo desde el sector El Horc�n 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 r�o esto debido al estrangulamiento ocasionado por el caudal producido en los periodos de retorno de 10, 25 y 50 a�os.�

�         De acuerdo a lo observado durante el estudio, y a los c�lculos hechos respecto a la intensidad de la lluvia que cae en el sector, el caudal del r�o, 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 r�o y el deterioro de otras estructuras.

 

Recomendaciones

�         Realizar un an�lisis de las caracter�sticas hidr�ulicas e hidrogr�ficas de toda la cuenca del rio Portoviejo con la finalidad de obtener el m�ximo caudal producido dentro de la misma y as� obtener un an�lisis completo de esta, para determinar con mayor precisi�n la condici�n estructural del muro de gavi�n.

�         Realizar una modelaci�n hidr�ulica de todo el r�o para determinar las zonas de inundaci�n de todo el cauce principal de la cuenca del r�o Portoviejo, especialmente en la cuenca baja donde se encuentran ubicado el sector El Horc�n � Ceibal.

�         Los muros de gaviones deben cumplir con las caracter�sticas de dise�o y las dimensiones mencionadas, adem�s, se debe considerar el caudal determinado a 10, 25 y 50 a�os tomando en consideraci�n los fen�menos meteorol�gicos como El Ni�o y La Ni�a.

�         Seg�n los estudios realizados a trav�s de los c�lculos de modelaciones y periodos de retornos de 10, 25 y 50 a�os, se puede visualizar los lugares propensos a inundaciones de los dos sectores estudiados Horcon � Ceibal y se propone elaborar un Plan de Gesti�n de Riesgo para la reubicaci�n de estas viviendas a otros sectores y posteriormente evitar construcciones de viviendas a futuro en estos sectores evadiendo as� eventos de inundaci�n y desastres naturales.

 

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