ESTUDIO HIDROLÓGICO, DE INUNDACIÓN Y EROSIÓN … · El lote objeto del estudio se encuentra entre 1010 y 1021 m.s.n.m aproximadamente, sobre terreno semi-plano cuya pendiente varía

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ESTUDIO HIDROLÓGICO, DE INUNDACIÓN Y EROSIÓN URBANIZACIÓN NUEVO AMANECER – MUNICIPIO DE PIEDECUESTA SANTANDER

TRABAJO PARA OPTAR EL TÍTULO DE ESPECIALISTAS EN GEOTECNIA AMBIENTAL

EDISON AYALA MARTINEZ JHON VARGAS PEREZ

UNIVERSIDAD DE SANTANDER UDES FACULTAD DE POSGRADOS

ESPECIALIZACIÓN EN GEOTECNIA AMBIENTAL BUCARAMANGA

2014

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PROYECTO DE GRADO COMO REQUISITO PARCIAL PARA OPTAR EL TITULO DE: ESPECIALISTAS EN GEOTECNIA AMBIENTAL

PRESENTADO POR LOS ESTUDIANTES EDISON AYALA JHON VARGAS

DIRECTOR METODOLÓGICO MARÍA LUCIA SIERRA SIERRA

SOCIÓLOGA ESPECIALISTA EN MÉTODOS Y TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN SOCIAL

UNIVERSIDAD DE SANTANDER UDES FACULTAD DE POSGRADOS

ESPECIALIZACIÓN EN GEOTECNIA AMBIENTAL BUCARAMANGA

2014

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CONTENIDO

Pág.

INTRODUCCION ................................................................................................... 7 1. TÍTULO ..................................................................................................................................9

1.1 OBJETIVOS .........................................................................................................................9

1.1.1 Objetivo General .................................................................................................................9

1.1.2 Objetivos específicos.........................................................................................................9

1.2 LOCALIZACIÓN ..................................................................................................................9

1.3 COORDENADAS DEL LOTE........................................................................................11

2. MARCO TEÓRICO ..........................................................................................................12

2.1 ANTECEDENTES ............................................................................................................12

2.1.1 Geomorfología e Hidrología, combinación estratégica para el Estudio de las Inundaciones en Florencia (Caquetá) ...................................................................................12

2.1.2 Estado actual de la Cartografía de los riesgos de Inundación y su aplicación en la Ordenación del tErritorio. El caso de la Región de Murcia- España .................12

2.1.3 Modelación Hidrológica e Hidráulica aplicada a estudios de Inundabilidad en cauces naturales caso estudio: urbanización Rio Nima. Palmira Valle del Cauca ..13

2.1.4 Gestión integrada del riesgo de Inundaciones en Colombia................................14

3. MARCO REFERENCIAL ................................................................................................16

3.1 LAS INUNDACIONES .....................................................................................................16

4. DISEÑO METODOLOGICO ..........................................................................................22

5. RESULTADOS ..................................................................................................................24

5.1 RELIEVE Y TOPOGRAFÍA ............................................................................................24

5.2 Características del proyecto ..........................................................................................25

5.3 EVOLUCIÓN DEL CAUCE ............................................................................................26

5.3.1 Características de la Evolución ....................................................................................26

6. ESTUDIO HIDROLÓGICO ............................................................................................32

6.1 CRITERIOS GENERALES ............................................................................................32

6.1.1 Características climáticas de la región .......................................................................32

6.2 CARACTERIZACIÓN DE LA CUENCA .....................................................................36

6.2.1 Delimitación de la cuenca ..............................................................................................36

6.2.2 Información de las estaciones disponibles ................................................................38

6.2.3 Morfología de la cuenca .................................................................................................42

6.2.4 Coberturas, uso actual de la tierra y tipo de suelo de la cuenca ........................44

6.2.5 Caudales de diseño para los diferentes sectores de la cuenca ..........................47

7. EVALUACIÓN HIDRÁULICA ........................................................................................49

7.1 CALIBRACIÓN DEL MODELO .....................................................................................49

7.1.1 Coeficiente de rugosidad de Manning n ....................................................................49

7.1.2 Coeficientes de contracción y expansión ..................................................................51

7.2 IDEALIZACIÓN DEL MODELO ....................................................................................51

7.3 CAUDALES DE DISEÑO ...............................................................................................52

iii

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7.4 MODELO HIDRÁULICO DEL RÍO DE ORO EN EL SITIO DE ESTUDIO. ......52

8. ANÁLISIS DE LA EROSIÓN .........................................................................................57

8.1 EVALUACIÓN DE LA EROSIÓN POR SURCOS Y CÁRCAVAS ......................57

8.2 ANÁLISIS DE SOCAVACIÓN .......................................................................................57

8.2.1 Socavación general .........................................................................................................59

9. EVALUACIÓN EROSIÓN DE LAS AMENAZAS A INUNDACIÓN Y A EROSION .....................................................................................................................................65

9.1 AMENAZA A LA EROSIÓN ...........................................................................................66

9.2 AMENAZA A INUNDACIÓN ..........................................................................................67

9.3 AISLAMIENTOS MÍNIMOS EN CAUCES SECUNDARIOS.................................68

9.4 MAPA DE AMENAZA A INUNDACIÓN Y A EROSIÓN ........................................69

10. OBRAS DE MITIGACIÓN ..............................................................................................71

10.1 DESCRIPCIÓN DE LAS OBRAS PROPUESTAS ..................................................73

10.2 CANTIDADES DE OBRA ...............................................................................................75

CONCLUSIONES ................................................................................................ 76 RECOMENDACIONES ........................................................................................ 78

iv

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LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura 1. Localización .......................................................................................... 10

Figura 2. Localización local del proyecto .............................................................. 11

Figura 3. Topografía del lote en estudio .............................................................. 24

Figura 4. Vegetación lote en estudio .................................................................... 24

Figura 5. Proyecto en planta ................................................................................ 25

Figura 6. Esquema general tipo de cauce (Tipología fluvial según Rosgen 1996) 26

Figura 7. Plano general del sitio en estudio año 2006 .......................................... 28

Figura 8. Fotografía satelital del sitio en estudio año 2002 ................................... 28

Figura 9. Fotografía satelital del sitio en estudio año 2005 ................................... 29

Figura 10. Análisis del comportamiento del río de Oro ........................................ 31

Figura 11. Brillo solar total anual (horas), promedio multianual. ........................... 33

Figura 12. Promedio de temperatura mensual en la estación UIS ........................ 34

Figura 13. Velocidades medias del viento en Colombia (m/s) .............................. 35

Figura 14. Humedad relativa media anual (%), promedio multianual. ................... 36

Figura 15. Delimitación de la cuenca del río de Oro. ............................................ 37

Figura 16. Área para el análisis hidrológico (sector río de oro alto). ..................... 38

Figura 17. Estaciones para el análisis hidrológico (sector río de oro alto). ........... 42

Figura 18. Parámetros morfológicos para el análisis hidrológico (sector río de oro

alto). ..................................................................................................................... 43

Figura 19. Tipos de suelo (sector río de oro alto). ................................................ 47

Figura 20.Planta Hec-ras, geometría ................................................................... 52

Figura 21. Vista Hec-ras, perspectiva Caudal de diseño 100 años....................... 53

Figura 22. Vista Hec-ras, perspectiva Caudal de diseño 500 años....................... 53

Figura 23. Modelos Hec-ras ................................................................................. 53

Figura 24. Talud desprotegido ............................................................................. 57

Figura 25. Velocidad critica (Va) Vs material. ....................................................... 58

Figura 26. Velocidad limite (Vb), de transporte (Vc), critica (Va) Vs diámetro de

partículas (mm). ................................................................................................... 58

Figura 27. Perfil de socavación. ........................................................................... 64

Figura 28. Amenaza por erosión. ......................................................................... 67

Figura 29. Amenaza por inundación. .................................................................... 68

Figura 30. Mapa de amenaza a inundación y a erosión ....................................... 69

Figura 31. Planta de obras ................................................................................... 73

Figura 32. Perfil típico de obras ........................................................................... 74

Figura 33. Detalle del muro en gaviones .............................................................. 75

v

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LISTA DE TABLAS

Pág.

Tabla 1. Coordenadas de los límites del lote. ....................................................... 11

Tabla 2. Proceso Metodológico ............................................................................ 22

Tabla 3. Resumen de tipologías propuestas por Rosgen ..................................... 27

Tabla 4. Código según la granulometría predominante en el lecho del cauce. ..... 27

Tabla 5. Cuenca del río de Oro por sectores ....................................................... 36

Tabla 6. Precipitaciones máximas en Estación Llano Grande. ............................. 40

Tabla 7. Precipitaciones máximas en Estación La Granja. ................................... 40

Tabla 8. Precipitaciones máximas en Estación Campestre. ................................. 41

Tabla 9. Precipitaciones máximas en Estación El Rasgón. .................................. 41

Tabla 10. Coberturas y uso actual de las tierras. ................................................. 45

Tabla 11. Valores de CN en función del uso y del grupo hidrológico del suelo. ... 46

Tabla 12. Caudales de diseño del río de Oro. ...................................................... 48

Tabla 13. Valores normales del coeficiente de Manning ...................................... 50

Tabla 14. Coeficientes de contracción y expansión .............................................. 51

Tabla 15. Caudal de diseño ................................................................................. 52

Tabla 16. Resultados Modelo Hidráulico Río de Oro, Periodo de retorno 100 años

............................................................................................................................. 55

Tabla 17..Resultados Modelo Hidráulico Río de Oro, Periodo de retorno 500 años

............................................................................................................................. 56

Tabla 18. Valores de coeficiente de concentración del cauce µ (Maza, 1967). .... 61

Tabla 19. Valores de coeficientes x y z (Maza, 1967). ......................................... 62

Tabla 20. Valores de β (Maza, 1967). .................................................................. 62

Tabla 21. Valores de ψ (Maza, 1967). .................................................................. 62

Tabla 22. Análisis de socavación general. ........................................................... 63

Tabla 23. Localización de los sondeos ................................................................. 71

Tabla 24. Ensayos sondeo 1 ................................................................................ 71

Tabla 25. Descripción del sondeo 1 ..................................................................... 71

Tabla 26. Ensayos sondeo 2 ................................................................................ 72

Tabla 27. Descripción del sondeo 2 ..................................................................... 72

Tabla 28. Cantidades de obra aproximadas ......................................................... 75

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INTRODUCCION El presente informe contiene el estudio hidrológico y de amenaza por inundación y erosión del lote que se encuentra ubicado en el costado occidental de la Autopista Bucaramanga – Bogotá donde se plantea construir la Urbanización Nuevo Amanecer en el municipio de Piedecuesta. Este estudio permitió precisar los alcances de la cota de inundación para habilitar nuevas zonas aptas para construcción. El lote objeto del estudio se encuentra entre 1010 y 1021 m.s.n.m aproximadamente, sobre terreno semi-plano cuya pendiente varía entre el 6% y un sector inclinado con pendiente de hasta 50%. El estudio hidrológico, de inundación y erosión tiene como alcance realizar las actividades necesarias para definir la viabilidad del lote para la construcción del proyecto, delimitar el área de la cuenca, calcular el caudal máximo y promedio, cota de inundación, zona de divagación del rio, sectores de socavación y definir las obras necesarias para el control de erosión y todos los problemas generados por el aumento del nivel del rio de acuerdo a los requerimientos de las Normas geotécnicas CDMB, año 2009. Con el objeto del presente estudio se pretende viabilizar el área del lote para la construcción de cincuenta (50) unidades de vivienda de hasta dos (2) niveles de altura, que de acuerdo a la clasificación de los proyectos por parte de la CDMB, se clasifica como proyecto de tamaño grande, debido a que presenta un área de construcción igual o superior a 1000 metros cuadrados e incluyen más de 4 niveles de vivienda. Para el análisis de la evolución del cauce del río de Oro en el sector del sitio estudiado entre la estación de servicio y el barrio la Candelaria se utilizó la siguiente información: Planos del PBOT del municipio de Piedecuesta del año 2003. Planos del IGAC del municipio de Piedecuesta del año 2006. Fotografías Satelitales del año 2002. Fotografías Satelitales del año 2005. De las planchas y fotografías disponibles se determinó que el cauce es sinuoso con rápidos y pozos según la clasificación de Rosgen. Analizada la anterior información este estudio plantea la construcción de obras de mitigación, encaminadas a bajar el nivel de amenaza por erosión y socavación, con el fin de bajar la cota de inundación del predio.

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Teniendo en cuenta que no hay fotografías aéreas disponibles con el detalle que se requiere para hacer el análisis, este se determinó de acuerdo al reconocimiento en campo, en el que se analizaron la estabilidad del río, las características físicas y los procesos geomorfológicos dominantes.

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1. TÍTULO


1.1 OBJETIVOS 1.1.1 Objetivo General Realizar estudio hidrológico, de inundación y erosión para el lote que se encuentra ubicado en el costado occidental de la Autopista Bucaramanga – Bogotá donde se plantea construir la Urbanización Nuevo Amanecer en el municipio de Piedecuesta. 1.1.2 Objetivos específicos

Analizar la evolución o divagación histórica del Rio de Oro en el sitio de estudio.

Caracterizar la hidrología, hidráulica y socavación del Río de Oro en el tramo correspondiente al lote estudiado.

Realizar el análisis hidráulico para determinar los niveles de agua que puedan causar crecientes de diseño.

Evaluar las formas de socavación general y local del cauce para las crecientes básica.

Determinar las zonas de amenaza a inundación y erosión.

Formular las obras de mitigación y control, de manera que preserve la integridad del proyecto a construir.

1.2 LOCALIZACIÓN El proyecto se plantea construir en el Barrio La Candelaria, en el costado occidental de la Autopista Bucaramanga – Piedecuesta, en el municipio de Piedecuesta, en el departamento de Santander.

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Figura 1. Localización

Fuente: Consultoría El proyecto consiste en la construcción de trece (13) unidades de vivienda de hasta dos (2) niveles de altura localizado en la Calle 12 entre el Rio de Oro y la Estación de Servicio El Molino, en el municipio de Piedecuesta, departamento de Santander. El lote limita con:

Norte: Se encuentra el Río de Oro y un puente vehicular de aproximadamente ocho (8) metros de ancho.

Sur: Vía sin pavimentar que comunica con el Barrio El Paseo del Puente.

Oriente: Vía sin pavimentar y parqueaderos de la Estación de Servicio El Molino.

Occidente: El Río de Oro.

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Figura 2. Localización local del proyecto

Fuente: Google Earth

1.3 COORDENADAS DEL LOTE Las coordenadas del lote están basadas en el sistema de referencia MAGNA-SIRGAS con origen Bogotá. Tabla 1. Coordenadas de los límites del lote.

Sector Nororiental 1264378.41 N 1114167.43 E

Sector Noroccidental 1264353.55 N 1114121.45 E

Sector Suroriental 1264216.42 N 1114167.77 E

Sector Suroccidental 1264244.74 N 1114124.89 E

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2. MARCO TEÓRICO 2.1 ANTECEDENTES A continuación se presentan algunos estudios en diferentes contextos que soportan esta investigación: 2.1.1 Geomorfología e Hidrología, combinación estratégica para el Estudio

de las Inundaciones en Florencia (Caquetá) En Colombia muchas poblaciones están asentadas en zonas de piedemonte en inmediaciones de ríos torrenciales y expuestos constantemente a inundaciones súbitas. Florencia, ciudad capital del departamento del Caquetá, es una de ellas. Por tanto se vio la necesidad de estudiar esta ciudad que recurrentemente es escenario de inundaciones cobran- do casi siempre vidas humanas. Florencia se ubica en el piedemonte de la vertiente oriental de la cordillera Oriental, caracterizada por alta precipitación, producto de procesos convectivos y orográficos. Para el estudio de la amenaza por inundación en la ciudad, se integró la información histórica, hidrometeorológica y geomorfológica, mediante el uso de series hidrológicas e interpretación de geoformas fluviales con imágenes de satélite, fotografías aéreas y validación en campo. Adicionalmente se realizó un estudio regional de la cuenca hidrográfica para determinar la torrencialidad del río Hacha, que bordea la ciudad, y al cual desembocan varias quebradas que también han generado inundaciones súbitas. Esta información es procesada y analizada para realizar cartografía urbana en donde se zonifican áreas de susceptibilidad y amenaza1.

2.1.2 Estado actual de la Cartografía de los riesgos de Inundación y su

aplicación en la Ordenación del tErritorio. El caso de la Región de Murcia- España

Los análisis de riesgos naturales requieren en la mayor parte de su desarrollo la expresión espacial de las áreas asociadas a una peligrosidad (tanto a distintas severidades como probabilidades de ocurrencia), así como la ubicación geográfica de los elementos en riesgo y sus vulnerabilidades. Por ello, la cartografía se ha convertido en una herramienta imprescindible en el análisis y evaluación de los riesgos naturales desde las etapas iniciales como fuente de información, pasando por el análisis como soporte de modelización, y finalizando con la edición de resultados como base de representación. El mapa de riesgo representa la delimitación de zonas en las que existe la posibilidad de que una serie de sectores

1 CORTÉS, Hortua; GINOVA, Nadezdhy. Geomorfología e hidrología, combinación estratégica para el estudio de las inundaciones en Florencia (Caquetá). Cuadernos de geografía, 2004, vol. 13, p. 81-101.

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o elementos de la sociedad se vean afectados por una ocurrencia natural de tipo extremo. Por tanto, la zonificación del riesgo supone un proceso de integración de dos tipos de cartografía, el de peligrosidad, cuyo objetivo es la delimitación de zonas en función de la frecuencia e intensidad de ocurrencia de un determinado fenómeno natural, y el de vulnerabilidad y exposición, que viene a expresar la situación y permanencia tempo- ral de los elementos en riesgo, fundamentalmente personas, bienes materiales y servicios, así como su fragilidad intrínseca ante la peligrosidad. Por último existe también la cartografía de gestión de emergencias, de fuerte carácter aplicado por cuanto que su finalidad es su utilización en los procesos operativos de intervención ante la ocurrencia de desastres naturales. El papel de la cartografía es realmente importante en el caso del análisis del riesgo de inundación, ya que existen muy diferentes parámetros y variables del agente que pueden ser representados por su componente espacial (profundidad, velocidad, carga de sedimento, etc.). Además, esta expresión cartográfica de los niveles de riesgo facilita su integración con las medidas preventivas de carácter territorial, como es la ordenación y gestión de usos y permanencias en áreas de riesgo. 2 2.1.3 Modelación Hidrológica e Hidráulica aplicada a estudios de

Inundabilidad en cauces naturales caso de estudio: urbanización Rio Nima. Palmira Valle del Cauca

Este estudio presenta los resultados obtenidos de los modelos hidrológicos e hidráulicos aplicados con el fin de estudiar el riesgo de inundabilidad en el tramo correspondiente a la urbanización Rio Nima (Palmira Valle del Cauca, Colombia) localizado sobre la llanura de inundación de la margen izquierda del rio Nima, inicialmente se utiliza un modelo hidrológico lluvia-escurrimiento (HEC-HMS) para estimar los caudales máximos asociados a diferentes periodos de retorno, información utilizada posteriormente en la implementación de un modelo hidráulico unidimensional (HEC-GEORAS) para determinar la variación del flujo, los niveles del agua y las velocidades del flujo. Los resultados obtenidos indican que la capacidad máxima de conducción del cauce principal del rio Nima en la velocidad de la urbanización permite transportar, sin riesgo de inundación, crecientes asociadas a eventos con periodos de recurrencia superiores de 50 años; no obstante, se presenten zonas socavadas y susceptibles de socavación, principalmente en las partes externas de las curvas forzadas, donde las geoformas del cauce son atacadas y la erosión podía avanzar hacia la zona construida3.

2 MORALES, Alfredo Pérez. Estado actual de la cartografía de los riesgos de inundación y su aplicación en la ordenación del territorio. El caso de la región de Murcia. Boletín de la Asociación de Geógrafos Españoles, 2012, no 58, p. 57-82. 3 MATERÓN MUÑOZ, Hernán, et al. Modelación hidrológica e hidráulica aplicada a estudios de inundabilidad en cauces naturales caso de estudio: urbanización río Nima. 2011.http://bibliotecadigital.univalle.edu.co/handle/10893/2584

http://bibliotecadigital.univalle.edu.co/handle/10893/2584

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2.1.4 Gestión integrada del riesgo de Inundaciones en Colombia Los perjuicios provocados por las inundaciones reducen el número de bienes en comunidades y sociedades al destruir cosechas en pie, edificaciones, infraestructura y maquinaria, sin contar con las pérdidas de vidas humanas. En ocasiones los efectos de las inundaciones son dramáticos, no sólo en casos particulares a nivel de hogares sino en todo un país, como en el caso de Colombia donde las fuertes anomalías de precipitación, sumadas a la construcción social del riesgo están impactando la comunidad y los sectores productivos, con pérdidas superiores a US $4.870 millones en el 2011, evidenciando la necesidad de mejorar la gestión. El objetivo general de la tesina es abordar el problema de los desastres socio-naturales por inundaciones en Colombia a partir un marco conceptual para la gestión integrada del riesgo de inundaciones y de la revisión del estado del conocimiento; el aporte consiste en documentar los problemas presentados a raíz de las inundaciones recientes, identificar las causas del desastre ocurrido en el periodo 2010 – 2011, y sentar las bases de una propuesta de sistema de gestión integrada del riesgo de inundaciones en La Victoria, Valle del Cauca, Colombia. El documento se basa en la revisión de diferentes enfoques para gestionar inundaciones en armonía con una visión ecosistémica y de gestión integrada del recurso hídrico; se analizan los factores naturales y antrópicos que contribuyen a las inundaciones y se plantean aspectos a incorporar para mejorar la gestión del riesgo, analizando la necesidad de incluir nuevos conocimientos de clima en la evaluación. Las inundaciones en el periodo 2010 – 2011 han ocasionado pérdidas con un costo del 1% del PIB (US $3.800 millones), dejan 203 muertos y más de cuatro millones de personas afectadas. El desastre se debe múltiples factores, en su mayoría de carácter antrópico. El análisis de datos históricos muestra que las medidas emprendidas hasta el momento no logran los objetivos en prevención y mitigación del riesgo. La baja inversión nacional en la gestión de desastres va en contravía, de las tendencias crecientes de los daños por inundaciones en los últimos 40 años. A diferencia de lo encontrado en otros países, Colombia no cuenta con una directriz para la evaluación y control del riesgo de inundaciones; se destaca en casi todas las causas de la catástrofe, las debilidades a nivel institucional para hacer cumplir la legislación ambiental y de ordenamiento territorial. El efecto de la variabilidad climática, combinado con el acelerado aumento de la urbanización no planificada sobre áreas con riesgo de inundación y la deficiente gestión del uso del suelo son las principales causas de transformación de las inundaciones en desastres socio-naturales. Para abordar el problema se plantea un modelo de gestión que incorpore el conocimiento del riesgo, estrategias de prevención y mitigación, planes de

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respuesta y recuperación. Tiene especial importancia la construcción de mapas de riesgo apoyados en Sistemas de Información Geográfica (SIG), ya que sintetizan el conocimiento sobre el daño potencial de una inundación y sirven como herramienta para la toma de decisiones. Dentro del grupo de actuaciones no estructurales ineludibles figuran los planes de cuenca, los planes de ordenamiento territorial, la normativa de urbanismo y los planes de respuesta a emergencias, rehabilitación y reconstrucción. La propuesta aplicada al caso de estudio es: incorporar información sobre el fenómeno El Niño Oscilación del Sur (El ENOS) para evaluar los caudales de inundación, analizar otras amenazas que pueden afectar en la gestión de inundaciones, valorar ecosistemas estratégicos, incluir un escenario de inundación por fallo de estructuras de protección, evaluar la amenaza para periodos de retorno de 25, 100 y 200 años. Además, dependiendo de la disponibilidad de información plantear una estimación de la vulnerabilidad a partir de los daños sobre los bienes o a partir de indicadores desagregados de exposición física, fragilidad socioeconómica y nivel de resiliencia; aplicar métodos de toma de decisiones participativos para la selección de actuaciones; incluir la colaboración de la comunidad en la construcción de los planes de respuesta y recuperación; y por último, realizar la evaluación de los resultados para ajustar los planes a los cambios en la amenaza y la vulnerabilidad en el tiempo4.

4SEDANO. C Ruth Karime. Gestión Integral del Riesgo de inundaciones en Colombia. Tesina obtener titulo Master en Ingeniería Hidráulica y medio Ambiente. Universidad Politécnica de Valencia. España 2012 http://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/27223/TFM_Gesti%C3%B3n_%20Inundaciones_Colombia_Karime_Sedano.pdf?sequence=1

http://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/27223/TFM_Gesti%C3%B3n_%20Inundaciones_Colombia_Karime_Sedano.pdf?sequence=1


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3. MARCO REFERENCIAL 3.1 LAS INUNDACIONES Las inundaciones son un fenómeno natural provocado por la persistencia de las lluvias en una región determinada que resulta en la anegación de vastas zonas y en el desbordamiento de corrientes de aguas superficiales, arroyos, quebradas, elevación del nivel freático, etc. También pueden ser provocadas por situaciones de origen artificial como la rotura de presas, roturas de tanques o cisternas captadoras de agua, dificultad en la canalización por bloqueo natural o artificial (Velis, et al., 1991). Es decir, la ocupación que hace el agua de áreas normalmente secas cuando del nivel del agua sobrepasa el nivel del terreno de las orillas en los cauces de los ríos, lagos, acuíferos y océanos (OPS/OMS, 2006). Inundaciones lentas o progresivas Estas se presentan en las zonas planas cercanas a las riberas de los ríos cuando las precipitaciones permanecen por largo tiempo. Inundaciones torrenciales o súbitas Ocurren ante tormentas fuertes en cuencas de alta pendiente y con baja cobertura vegetal. Pueden desarrollarse en minutos u horas y tienen como características principales una gran capacidad de arrastre de materiales, y un alto poder destructivo. También pueden presentarse como resultado de la rotura de diques construidos o represamientos de agua. Inundaciones por afloramiento de aguas subterráneas Ocurre de forma natural ante precipitaciones fuertes y prolongadas, por suspensión del uso de un acuífero o por fallos en el bombeo, cualquiera de las anteriores puede derivar en la elevación de la tabla de agua en el acuífero hasta alcanzar la superficie del suelo y generar el anegamiento en zonas bajas comunicadas con el acuífero. Este tipo de inundación ocurre de forma lenta y tienden a una larga permanencia en el tiempo. Inundaciones urbanas Se presentan por deficiencias de las redes de drenaje, en ciudades con una topografía plana o cóncava y/o por el desbordamiento de los ríos y quebradas que atraviesan o bordean las poblaciones (IDEAM, 2004). La principal causa de las inundaciones urbanas es la impermeabilización de superficies que produce una disminución del tiempo pico y del tiempo base del hidrograma, aumentando los caudales máximos en las tuberías de drenaje. La red de drenaje muchas veces no tiene la suficiente capacidad hidráulica debido a la configuración del terreno, al depósito sedimentos que entran a la red o a lo extremo del evento8, desbordando por los imbornales, las tapas de las cámaras de inspección, canales, cajas domiciliares e incluso de los aparatos sanitarios e inundando las vías y edificaciones. De forma generalizada se clasifican en dos tipos:

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Inundación fluvial (externa): Las cuencas medianas y grandes poseen dos secciones de río. (Sección normal o sección a banca llena). El lecho menor donde escurre o transita la mayor parte del tiempo y el lecho mayor o planicie de inundación, ocupada por el agua durante eventos extremos o con menor probabilidad de ocurrencia. Los impactos negativos de las inundaciones ocurren cuando las áreas de lecho mayor han sido ocupadas por las personas, y esto se produce cuando las ciudades no incluyen limitaciones claras en la ocupación del espacio en los planes de desarrollo urbano, cuando hay invasión del espacio del río, o cuando las obras de protección dan una contradictoria sensación de seguridad que permite el desarrollo urbanístico en zonas de riesgo5.

Cada año las inundaciones producen mayores desastres porque el hombre deteriora progresivamente las cuencas y cauces de los ríos y quebradas, deposita en ellos basura, tapona drenajes naturales limitando las ciénagas, aumenta la erosión con talas y quemas, y habita u ocupa lugares propensos a inundaciones. La cantidad de agua que llueve cada año en el país es aproximadamente igual, pero por las razones antes expuestas los daños que producen son cada vez mayores.

Inundaciones repentinas: Se producen por la presencia de grandes cantidades de agua en muy corto tiempo. Son frecuentes en ríos de zonas montañosas con bastante pendiente, y muchas veces se producen por fenómenos como fuertes aguaceros sobre los terrenos débiles o sin vegetación aceleran la formación de deslizamientos en las montañas cercanas al cauce de los ríos y quebradas.

Inundaciones lentas o en la llanura: Se producen sobre terrenos planos que desaguan muy lentamente, cercanos a las riberas de los ríos o donde las lluvias son frecuentes o torrenciales. Muchas de ellas son producto del comportamiento normal de los ríos, es decir, de su régimen de aguas, ya que es habitual que en invierno aumente la cantidad de agua inundando los terrenos cercanos como playones o llanuras.

Inundaciones en ciudades: Las poblaciones que no cuentan con efectivos sistemas de alcantarillado o canales de desagües y aquellas cuya superficie es plana o algo concava (como un valle) pueden sufrir inundaciones como efecto

5 MORELLI Tucci Carlos Eduardo Gestión de Inundaciones Urbanas/ 1. Drenaje Urbano. 2. Inundaciones. 3. Urbanización. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto Superior de Recursos Hídricos, ISRH/SECyT/UNC. Mayo de 2007. http://www.gwp.org/Global/GWPSAm_Files/Publicaciones/Gesti%C3%B3n%20de%20Inundaciones/Gestion-de-Inundaciones-Urbanas-esp.pdf

http://www.gwp.org/Global/GWPSAm_Files/Publicaciones/Gesti%C3%B3n%20de%20Inundaciones/Gestion-de-Inundaciones-Urbanas-esp.pdf

http://www.gwp.org/Global/GWPSAm_Files/Publicaciones/Gesti%C3%B3n%20de%20Inundaciones/Gestion-de-Inundaciones-Urbanas-esp.pdf

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directo de las lluvias, independientemente de las inundaciones producidas por desbordamiento de ríos y quebradas.

Josefina Maestu presenta en su documento una primera aproximación a cómo ha ido evolucionando la consideración del agua en relación a la ordenación del territorio en el seno de Naciones Unidas, destaca así, cómo la gestión integrada del agua promueve la gestión y desarrollo coordinado del suelo y de otros recursos, permitiendo avanzar hacia el bienestar social y económico de manera equitativa, sin comprometer la sostenibilidad de los sistemas vitales. El crecimiento de las zonas urbanas a nivel mundial incrementa también la prioridad a establecer a las políticas integrales del agua. Además, hace especial hincapié en que a la hora de combatir las inundaciones y las sequias hay que considerar la amenaza de la urbanización no planificada6.

Restauración Fluvial: La restauración de ríos se define como el conjunto integrado y sinérgico de acciones y técnicas, aun de tipo diverso (del jurídico-administrativo-financiero, al estructural), que llevan un curso de agua, con su territorio más estrechamente conexo (“sistema fluvial”), a un estado lo más natural posible, tal que siendo capaz de desplegar sus características funcione ecosistémica (geomorfológica, físico-químicas y biológicas) y dotado de mayor valor ambiental, busque satisfacer al mismo tiempo incluso objetivos socioeconómicos, (CIRF, 2006).

En combinación con la gestión del riesgo de inundaciones puede ser efectiva y más sostenible que la implementación de medidas independientes. De forma abreviada, la restauración fluvial en la gestión de caudales de inundación incluye muchas medidas estructurales para laminación del pico de caudal (embalses de retención, canales), para protección a lo largo de los ríos (diques, vegetación de ribera, encauzamiento, etc.), aprovechamiento de la llanura de inundación y mejora de la capacidad de transporte (protección de erosión, resistencia secciones frente a avenidas, conservación del canal principal, etcLa investigación y aplicación tecnología involucra la innovación sobre las técnicas y materiales de construcción en áreas densamente pobladas, el manejo de incertidumbres sobre el comportamiento de los ríos a largo plazo en relación al cambio climático, el monitoreo de aspectos económicos, sociales, de comportamiento hidráulico y ecológico, y en la gestión pública de los recursos hídricos (Aranud-Fassetta, et al., 2008).

Gestión de Cuencas Hidrográficas: La cuenca es la unidad territorial más aceptada para la gestión del recurso hídrico (Dourojeanni, et al., 2002) y es el objeto principal de análisis con el fin de minimizar el riesgo de desastres por

6 UNGRD. Unidad Nacional para la Gestión del Riesgo y desastre. Presidencia de la República Ministerio de Vivienda y Medio Ambiente. Colombiahttp://www.sigpad.gov.co/sigpad/paginas_detalle.aspx?idp=144

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inundaciones. La gestión de cuencas se refiere, al manejo de dicho territorio de acuerdo a objetivos varios, como la gestión ambiental, el aprovechamiento de los recursos naturales, de los recursos hídricos y el manejo sectorial del agua.

En general los procesos de gestión de cuencas tienen tres etapas: La primera es la etapa previa donde se formulan planes, proyectos y estudios que permiten caracterizar las cuencas y desarrollar las estrategias para su aprovechamiento en función de los objetivos trazados; la segunda etapa, es donde se realizan grandes inversiones para habilitar las condiciones para su aprovechamiento y manejo de recursos naturales para beneficio económico y social; la tercera etapa se asocia a un trabajo permanente de operación y mantenimiento, al que debe adicionarse la revisión de los objetivos de gestión para actualizar los planes de gestión de la cuenca de acuerdo a las modificaciones del territorio y del conocimiento sobre sustentabilidad y sostenibilidad ambiental (Dourojeanni, et al., 1999)7.

Las medidas estructurales son obras de ingeniería implementadas para reducir el riesgo de crecidas. Estas medidas pueden ser extensivas o intensivas. Las medidas extensivas son aquellas que actúan en la cuenca, intentando modificar las relaciones entre precipitación y caudal, como la alteración de la cobertura vegetal del suelo, que reduce y retarda los picos de crecidas y controla la erosión de la cuenca. Las medidas intensivas son aquella que reaccionan en el río y pueden ser de tres tipos (Simons et.al., 1977): (a) aceleran el escurrimiento: construcción de diques y pólderes, aumento de la capacidad de descarga de los ríos y corte de meandros; (b) retardan el escurrimiento: reservorios y cuencas de amortiguamiento; c) desvío del escurrimiento: obras como canales de desvíos.

Cauce Natural: Es la faja de terreno que ocupan las aguas de una corriente al alcanzar sus niveles máximos por efecto de las crecientes ordinarias (Artículo 11 Decreto1541 de 1978).

El cauce natural de un cuerpo de agua permanente, es la porción de terreno que ocupan sus aguas, de acuerdo con su espacio normal, hasta alcanzar los niveles máximos registrados por efectos de una creciente o avenida ordinaria. Entre estos cuerpos de agua se cuentan básicamente los superficiales como ríos, quebradas, lagos, embalses, mares. (Orjuela, 1993).

Aguas de Escorrentía o Escurrimiento: La escorrentía es una fase del ciclo hidrológico, donde el agua pasa de ser el vapor de agua contenido dentro de nubes, para luego convertirse en precipitación o lluvia. A su vez, el agua se evapora directamente desde el suelo, o es liberada en forma de vapor a través

7 Dourojeanni y Jouravlev (1999) y (2001). Gestión del agua a nivel de cuencas: Teoría y práctica. CEPAL. Chile. 2002. Pág. 10 http://www.cepal.org/drni/publicaciones/xml/5/11195/lcl1777-p-e.pdf

http://www.cepal.org/drni/publicaciones/xml/5/11195/lcl1777-p-e.pdf

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de las plantas (evapotranspiración). Otra parte del agua es infiltrada a través del suelo para alimentar a las aguas freáticas o subterráneas. Las aguas que logran mantenerse en movimiento sobre la superficie se convierten entonces en aguas de escorrentía.

El agua de escorrentía crea sistemas de desagüe o de drenaje, tales como ríos, quebradas, arroyos y riachuelos.

Geomorfología de una Cuenca: En las ciencias de la tierra ha sido re conocida la dependencia de la geomorfología en la interacción de la geología, el clima y el movimiento del agua sobre la tierra. Esta interacción es de gran complejidad y prácticamente imposible de ser concretada en modelos determinísticos, y se debe tomar como un proceso de comportamiento mixto con una fuerte componente estocástica.

Las características físicas de una cuenca forman un conjunto que influye profundamente en el comportamiento hidrológico de dicha zona tanto a nivel de las excitaciones como de las respuestas de la cuenca tomada como un sistema. Así pues, el estudio sistemático de los parámetros físicos de las cuencas es de gran utilidad práctica en la ingeniería de la Hidrología, pues con base en ellos se puede lograr una transferencia de información de un sitio a otro, donde exista poca información: bien sea que fallen datos, bien que haya carencia total de información de registros hidrológicos, si existe cierta semejanza geomorfológica y climática de las zonas en cuestión.

Estudio Hidráulico: Los criterios de diseño hidráulico son los que permiten determinar las metodologías más adecuadas según la información disponible, el objeto del estudio y los resultados esperados. Se deben definir criterios hidráulicos, que se basan en la experiencia, en el riesgo y el costo asociado al proyecto, en las propuestas técnicas de otros autores que se citan, en la normativa vigente aplicable a los diseños de obras hidráulicas, y en la experiencia en proyectos similares; factores que permiten determinar las metodologías más adecuadas según la información disponible, el objeto del estudio y los resultados esperados.

Selección de los Periodos de Retorno: La selección de los periodos de retorno se hace según los objetivos del estudio, de acuerdo con las características de la zona, el nivel de riesgo que se desea asumir y la utilidad de los resultados. Los periodos de retorno a modelar están acorde al marco conceptual recogiendo los caudales que se citan en la resolución 561 para definir el cauce natural y el retiro hidrológico correspondientes a 15 y 100 años de periodo de retorno; de igual manera se modelan los caudales de 50 años y

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500ños. Estos altos periodos de retorno se deben a la incertidumbre de los datos espacio temporales disponibles en la zona de estudio8.

8 ARISTIZABAL Víctor Mauricio. Modelos hidrológicos e hidráulicos de zonificación de la amenaza por inundación en el municipio de la Dorada Caldas. CORPOCALDAS. 2013 http://pdpmagdalenacentro.org/Informe_t%C3%A9cnico_CONTR-163 12_Zonas_de_inundaci%C3%B3n_Corpocaldas.pd f

http://pdpmagdalenacentro.org/Informe_t%C3%A9cnico_CONTR-163

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4. DISEÑO METODOLOGICO El siguiente estudio está enmarcado desde el tipo de investigación descriptiva y de campo. Según Tamayo y Tamayo M. (Pág. 35), en su libro Proceso de Investigación Científica, la investigación descriptiva “comprende la descripción, registro, análisis e interpretación de la naturaleza actual, y la composición o proceso de los fenómenos. El enfoque se hace sobre conclusiones dominantes o sobre grupo de personas, grupo o cosas, se conduce o funciona en presente”9 El trabajo de campo implica la relación directa del investigador con las fuentes de información no documentales. Ezequiel Ander - Egg (1977: 37-40) identifica dos tipos de contacto que caracterizan la investigación de campo: 1)global, que implica una aproximación integral al fenómeno a estudiar, identificando las características naturales, económicas, residenciales y humanas del objeto de estudio; y, 2) individual, que implica la aproximación y relacionamiento con las personalidades más importantes del grupo (identifica los líderes de los distintos niveles como los más importantes proveedores de información)10. El diseño metodológico debe sustentar las siguientes fases: Las etapas del estudio comprenden:

Definición del área de estudio

Recopilación de la información necesaria

Análisis de la información meteorológica e hidrométrica

Análisis geotécnico Generación de mapa de Riesgo Caracterización de la amenaza Formulación de estructuras de mitigación Tabla 2. Proceso Metodológico

Fases Objetivos específicos Actividades Metodología Producto

I

Analizar la evolución o divagación histórica del Rio de Oro en el sitio de estudio.

Cotejar la información del IDEAM de las estaciones de

Listado de verificación

Pluviosidad máxima de la zona

9 TAMAYAO, Tamayo Mario. Proceso de Investigación Científica. Editorial Limusa. México 1.998. pág. 35 10 Ezequiel Ander - Egg. Aprender a Investigar(1977: 37-40)

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hidrología y meteorología

II

Caracterizar la Hidrología, hidráulica y socavación del Río de Oro en el tramo correspondiente al lote estudiado.

Identificar características topográficas y geomorfológicas del tramo a estudiar

Método de hidrogramas unitario

Caudales de diseño

III

Realizar el análisis hidráulico para determinar los niveles de agua que puedan causar crecientes de diseño.

Introducir la información al software

Aplicar un software especializado HEC-RAS

Cotas de inundación

IV

Evaluar las formas de socavación general y local del cauce para las crecientes básica.

Confrontar los resultados obtenidos del análisis con los obtenidos del estudio de suelos

Sondeos percusión con recuperación de muestras

Parámetros de diseño

V

Determinar las zonas de amenaza a inundación y erosión.

Alimentar software con el producto de las anteriores fases

Aplicar software especializado SIG y aplicación de metodología Lischtan-Levediev

Mapa de amenaza y Riesgo

VI

Formular obras de mitigación.

Diseño Guía Técnica CDMB

Planos y memorias estructurales

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5. RESULTADOS 5.1 RELIEVE Y TOPOGRAFÍA El lote objeto del estudio se encuentra entre 1010 y 1021 m.s.n.m aproximadamente, sobre terreno semi-plano cuya pendiente varía entre el 6% y un sector inclinado con pendiente de hasta 50%. El drenaje superficial es bueno debido a la pendiente del terreno, lo cual facilita la escorrentía superficial. Figura 3. Topografía del lote en estudio Fuente: Consultoría

Vegetación: La vegetación en el lote es variada, la conforman pastos altos y árboles de gran tamaño (h>4.0 mts). Figura 4. Vegetación lote en estudio Fuente: Consultoría

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5.2 CARACTERÍSTICAS DEL PROYECTO El proyecto consiste en la construcción de trece (13) unidades de vivienda de hasta dos (2) niveles de altura, que de acuerdo a la clasificación de los proyectos por parte de la CDMB, se clasifica como proyecto de tamaño grande, debido a que presenta un área de construcción igual o superior a 1000 metros cuadrados e incluyen más de 4 niveles de vivienda. La CDMB también clasifica los proyectos de acuerdo a su potencial de elementos en riesgo y teniendo en cuenta que el proyecto involucra una densidad igual o superior a 12 unidades de vivienda por hectárea, se clasifica como un potencial de riesgo A. La NSR 10 clasifica las unidades de construcción por categorías, teniendo en cuenta que la altura máxima de las unidades de construcción propuestas es menor a 3 niveles, se clasifica como baja. Figura 5. Proyecto en planta

Fuente: Consultoría

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5.3 EVOLUCIÓN DEL CAUCE 5.3.1 Características de la Evolución Para el análisis de la evolución del cauce del río de Oro en el sector del sitio estudiado entre la estación de servicio y el barrio la Candelaria se utilizó la siguiente información:

Planos del PBOT del municipio de Piedecuesta del año 2003.

Planos del IGAC del municipio de Piedecuesta del año 2006.

Fotografías Satelitales del año 2002.

Fotografías Satelitales del año 2005. De las planchas y fotografías disponibles se determinó que el cauce es sinuoso con rápidos y pozos según la clasificación de Rosgen. Figura 6. Esquema general del tipo de cauce (Tipología fluvial según Rosgen 1996) Fuente: Rosgen 1996

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Tabla 3. Resumen de tipologías propuestas por Rosgen

Tipología Características morfológica

A Salto-resalto (Step-pool) o rápidas. Saltos y cuencos de erosión. Alta energía, baja capacidad de almacenamiento de sedimentos, curso estable.

B Rápidos (Riffles), rápidas. Algunos pozos de erosión y raramente con barras. Curso estable.

C Secuencia de rápidos-remansos (Riffle-pool). Meandros, point bars, planicies de inundación bien desarrolladas, márgenes estables o inestables

D Entrelazado (Braided). Múltiples canales, barras alternadas y en evolución, actividad de erosión y sedimentación, alto aporte de sedimentos, alta erosión de márgenes.

DA Anastomizado. Múltiples canales, secuencia de rápidos-remansos (riffle-pool), planicie de inundación vegetada, tierras pantanosas, márgenes estables. Meandros en praderas. Planicie de inundación bien desarrollada. Secuencia de rápidos-remansos (riffle-pool). Relativa alta capacidad de transporte de sedimentos.

E Cursos estables.

F Valle meandriforme. Curso incidido, pobre planicie de inundación. Secuencias de rápidos-remansos (riffle-pool), márgenes estables o inestables.

G Cárcavas. Incisiones de laderas o praderas, alto aporte de sedimentos márgenes inestables. Secuencia de saltos-resaltos (step-pool).

Fuente: Rosgen 1996.

Tabla 4. Código según la granulometría predominante en el lecho del cauce.

Código) Descripción Diámetro (mm

1Lecho de roca---

2Bloques> 256

3Cantos rodados64 - 256 4Grava2 - 64

5Arena0.064 – 2

6Limos/Arcilla< 0.064 Fuente: Rosgen 1996

Otras características del cauce

Cauce: Sinuoso con pozos y barras laterales espaciadas.

Ancho de barras: Variable 3 a 100 metros (barras espirales).

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Material del fondo del río: Grava gruesa y bloques.

Irregularidades del fondo del cauce: Severas a moderadas.

Sinuosidad: 1.1 a 1.2 Figura 7. Plano general del sitio en estudio año 2006 Fuente: IGAC 120 II D (2006), escala 1:10.000

Figura 8. Fotografía satelital del sitio en estudio año 2002 Fuente: Google Earth

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Figura 9. Fotografía satelital del sitio en estudio año 2005 Fuente: Google Earth

El río de Oro ha mantenido su cauce principal en forma general, sin embargo se observan algunos desplazamientos laterales menores del río con modificaciones en las curvas y un desplazamiento no cuantificable en las planchas y fotografías aguas debajo de la zona de estudio. El análisis multitemporal se realizó con la información encontrada, pero es importante mencionar que dicha información no se pudo encontrar de muy buena calidad, en cuanto a que Las escalas son muy pobres y el número de vuelos es escaso. Teniendo en cuenta que no hay fotografías aéreas disponibles con el detalle que se requiere para hacer el análisis, este se determinó de acuerdo al reconocimiento en campo, en el que se analizaron la estabilidad del río, las características físicas y los procesos geomorfológicos dominantes. Los parámetros que se estudiaron son todos los segmentos morfológicos y geológicos que pueden afectar la dirección de la corriente, entre ellos se indican los siguientes:

Controles geológicos. Se revisaron posibles afloramientos de roca que pudieran impedir el movimiento del canal en una determinada dirección o que lo pudieran desviar o direccionar en la dirección contraria.

Formación de bermas o terrazas. La formación de bermas o terrazas indican el intento del río por establecer un sistema de estabilidad. Las gradas o bermas se forman por profundización, ampliación o movimiento lateral del río.

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Geometría del canal. Se observaron las dimensiones de la geometría del río y especialmente el ancho y profundidad.

Estabilidad de las riveras. Se midieron las alturas y ángulos de inclinación de los taludes laterales de la corriente y se analizaron las secciones transversales.

Vegetación. Se obtuvo una distribución espacial, tamaño y tipo de vegetación existente a lo largo de la corriente y en los planos de inundación.

Sedimentos. Se determinaron las fuentes de los sedimentos y las propiedades de los materiales que se obtuvieron en los ensayos de laboratorio.

Factores hidrológicos. Durante el reconocimiento del campo se obtuvo un estimativo del valor de la rugosidad n de Manning y se revisaron las evidencias de las zonas de inundaciones.

Estructuras existentes. Se analizó la información de dimensiones y características de puentes y estructuras que atraviesan el canal y todas las estructuras que se encuentran en el plano de inundación.

Con los anteriores parámetros se determina que el cauce del río, no ha sufrido modificaciones considerables, debido a que se encuentra controlado por los taludes en la margen izquierda y por el puente que se encuentra aguas arriba del sitio en estudio, el cual actúa como barreras direccionadoras. Cuando el río se acerca a un punto de control, este actúa como direccionador de la corriente que impide la divagación. También se reconocen zonas de inundación en la margen izquierda (dentro del lote en estudio) que corresponden a una planicie aluvial, que no han sido tan importantes para ocasionar cambios sustanciales en el curso del cauce. Con lo que se concluye plasmándolo en la siguiente figura.

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Figura 10. Análisis del comportamiento del río de Oro Fuente: Google Earth- modificado

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6. ESTUDIO HIDROLÓGICO 6.1 CRITERIOS GENERALES La subcuenca del Río de Oro se constituye en el área de mayor oferta de recursos y servicios ambientales para el Área Metropolitana de Bucaramanga, particularmente en lo que tiene que ver con abastecimiento de agua potable para los municipios de Piedecuesta y Floridablanca y despensa de productos agrícolas y pecuarios del área metropolitana. De otra forma, debido a los variados contrastes geomorfológicos del territorio, la Subcuenca del Río de Oro se constituye en el principal escenario turístico y de recreación de sus habitantes, los cuales constituyen más del 40% de la población total del departamento. El Río de Oro nace en la microcuenca Oro Alto sobre la cota de los 2800 msnm en la Vereda Santa Rita y desemboca en el río Lebrija en territorio de la Vereda Bocas del Municipio de Girón. La red hidrológica de la subcuenca del Río de Oro está conformada por corrientes tributarias delimitadas para su ordenamiento y manejo por cinco microcuencas: Oro Alto que comprende el área de nacimiento del Río de Oro, Río Lato, microcuenca que tiene como tributario el Río de su nombre que nace en esta Microcuenca, Río Frío con su tributario principal el Río Frío, Oro Medio y Oro Bajo que recibe la red principal de la Subcuenca del Río de Oro para hacer entrega al Río Lebrija. 6.1.1 Características climáticas de la región Piedecuesta se localiza ecológicamente en el bosque seco tropical con transición al fresco húmedo premontano. El piso térmico sobre el cual se encuentra el municipio de Piedecuesta, es templado con variaciones importantes de temperatura.

Lluvias: Las lluvias sobre esta región y en general sobre el departamento de Santander están determinadas por los movimientos de la zona de confluencia intertropical a lo largo del año. En el primer semestre ésta se desplaza de Sur a Norte y produce un aumento de precipitación para los meses de Abril y Junio En el segundo semestre se produce un movimiento de Norte a Sur que genera lluvias en los meses de septiembre a Noviembre. En el segundo semestre las precipitaciones son más altas, pues la zona de confluencia intertropical trae en su desplazamiento masas de aire cargadas de vapor proveniente del Océano Atlántico.

Las precipitaciones generadas sobre el Area Metropolitana de Bucaramanga son principalmente de origen convectivo las cuales presentan una intensidad alta en periodos relativamente cortos de tiempo.

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Brillo solar: Medido en horas al año, tiene alta incidencia en los procesos de evaporación y evapotranspiración que se suceden en esta región.

El brillo solar relativamente alto en la zona metropolitana de Bucaramanga está asociado a la no existencia de obstáculos geográficos importantes debido al tamaño y pendiente uniforme del abanico aluvial de Bucaramanga, lo cual permite la recepción por parte de la superficie terrestre de un mayor número de horas de sol día, a diferencia de las regiones que presentan relieves más quebrados.

Figura 11. Brillo solar total anual (horas), promedio multianual.

Fuente: Subdirección de Meteorología, IDEAM

El brillo solar para el municipio de Piedecuesta es aproximadamente de 1391 horas anuales, para un promedio mensual de 116 horas, con una cantidad máxima de radiación diaria de 11,3 horas y una mínima de 0,1 horas.

Temperatura: Como es conocido en Colombia, la temperatura superficial del aire está fuertemente condicionada todo el año por la altura sobre el nivel del

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mar. Piedecuesta se encuentra a una altitud variable entre 890 y 1200 msnm. Por su altitud las temperaturas son de templadas a medianamente cálidas.

El área metropolitana de Bucaramanga presenta una temperatura media de 23º C con 22.7ºC en la parte norte de la terraza y 23.3º C en la parte sur más cerca de Girón.

Figura 12. Promedio de temperatura mensual en la estación UIS

Fuente: IDEAM

Vientos: La posición estratégica de Colombia en la zona tropical, hace que su territorio sea partícipe de las mayores proporciones de energía solar absorbida inicialmente y luego transferida a la atmosfera, siendo la causa que determina el desplazamiento del aire entre las latitudes ecuatoriales y polares, mediante la circulación meridional.

Cerca de la superficie, en la zona tropical se desarrollan los vientos provenientes del noreste y del sureste, denominados Alisios, como consecuencia del efecto Coriolis generado por la rotación terrestre en torno al eje que pasa por sus polos. El encuentro de estos vientos cerca al Ecuador obliga al aire cálido ecuatorial a elevarse, este movimiento ascendente provoca un enfriamiento del aire por expansión, condición que favorece la condensación y por ende, el desarrollo de las nubes.

El estado del tiempo y las características que identifican el clima, no solo depende del comportamiento atmosférico a gran escala, sino que también se condiciona a particularidades locales relacionadas con el comportamiento físico de y entre superficies de tierra y agua o de valle y montaña, además de otras

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asociadas a barreras montañosas o por la modificación del uso del suelo debido al desarrollo urbano acelerado. Los sistemas de vientos locales en el área metropolitana de Bucaramanga, están condicionados por las condiciones del relieve regional y local. En la parte regional se destaca el efecto que tiene sobre los vientos la presencia de la Sierra Nevada del Cocuy y de la depresión topográfica del Río Chicamocha, al oeste del área metropolitana. Localmente tiene una gran influencia la presencia del macizo ígneo-metamórfico de Santander al oriente de la ciudad. El calentamiento diferencial que se explica en la figura genera vientos ascendentes durante el día y descendentes a lo largo de las laderas de montaña. En Piedecuesta los vientos en promedio proceden del norte y nororiente, con promedios de velocidades relativamente bajas y los vientos más fuertes se presentan entre los meses de Agosto a Octubre, mientras que, los más bajos se presentan en Enero, Marzo y Junio. Durante el día las velocidades más altas se dan al mediodía y en la tarde y las más bajas se presentan al final del día y en la madrugada.

La velocidad promedio del viento para el municipio de Bucaramanga y su Área Metropolitana se estima entre 2 y 3 (m/s).

Figura 13. Velocidades medias del viento en Colombia (m/s)

Fuente: Subdirección Meteorológica, IDEAM

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Humedad relativa: La humedad relativa varía entre un 80% y 85% caracterizando la zona de estudio como húmeda.

Figura 14. Humedad relativa media anual (%), promedio multianual. Fuente: Subdirección de Meteorología, IDEAM

6.2 CARACTERIZACIÓN DE LA CUENCA Para la caracterización de la cuenca y el análisis hidrológico se utilizó la información del estudio realizado por CICICO Ltda. “Estudio de amenaza por inundación en la Cuenca Media del Río de Oro”, para la Corporación Autónoma Regional para la Defensa de la Meseta de Bucaramanga CDMB en el año 2008. 6.2.1 Delimitación de la cuenca De acuerdo a la información disponible se determinó la cuenca del Río de Oro y está dividido por siete (7) siete sectores: Tabla 5. Cuenca del río de Oro por sectores

Fuente: CDMB- Estudio de amenaza por inundación en la Cuenca Media del Río de Oro.

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Figura 15. Delimitación de la cuenca del río de Oro.

Fuente: CDMB- Estudio de amenaza por inundación en la Cuenca Media del Río de Oro.

Para este estudio se tomó como área de análisis el sector de río de Oro alto.

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Figura 16. Área para el análisis hidrológico (sector río de oro alto).

Fuente: CDMB- Estudio de amenaza por inundación en la Cuenca Media del Río de Oro.-modificado por consultoría.

6.2.2 Información de las estaciones disponibles Se analizó la información disponible de las estaciones del IDEAM pertenecientes y aledañas a la cuenca del Río de Oro. En el área de estudio se encuentran estaciones Pluviográficas, pluviométricas y limnimétricas operadas algunas por el IDEAM y otras por la CDMB. A continuación se presenta una descripción de las estaciones disponibles operadas por el IDEAM en el área de estudio: Estaciones pluviográficas Nombre: Piedecuesta La Granja 2319070 Latitud: 07 00 N Longitud: 75 05 W Elevación: 1000 msnm Fechas de instalación 1970 Nombre: Llano Grande 2319511 Latitud: 07 01 N Longitud: 73 10 W Elevación: 777 msnm Fechas de instalación 1971

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Estaciones pluviométricas Nombre: El Picacho 2319030 Latitud: 07 07 N Longitud: 72 58 W Elevación: 3310 msnm Fechas de instalación 1967 Nombre: Palogordo 2319028 Latitud: 06 58 N Longitud: 73 07 W Elevación: 950 msnm Fechas de instalación 1967 Nombre: Aeropuerto Palonegro 2319513 Latitud: 07 08 N Longitud: 73 11 W Elevación: 1189 msnm Fechas de instalación 1974 Estaciones limnimétricas Nombre: El Conquistador 2319743 Latitud: 06 59 N Longitud: 73 02 W Elevación: 1000 msnm Fechas de instalación 1978 Nombre: Vahondo 2319730 Latitud: 07 03 N Longitud: 73 10 W Elevación: 690 msnm Fechas de instalación 1969 De estas estaciones se seleccionó por su disponibilidad de datos y nivel de importancia de acuerdo con su posición relativa en piedemonte o valle, las estaciones de Llano Grande. La Granja. Se descartan para efecto de procesamiento de información las estaciones limnimétricas de El Conquistador y Vahondo localizadas en la zona, puesto que su lectura cada 12 horas no permite detectar el paso de los aguaceros pico. La estación de Vahondo fue destruida por los sucesos de Febrero de 2005 por lo cual la información de este evento no se halla disponible. Las precipitaciones máximas para la estación Llano Grande se muestran a continuación.

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Los pluviogramas de los aguaceros más representativos en términos de precipitación de las estaciones La Granja con 38 años de registros y Llano Grande con 37 años de registro, fueron solicitados en Bogotá en las oficinas del IDEAM. La selección de los pluviogramas se realizó a partir de los datos de precipitaciones máximas en 24 horas. Tabla 6. Precipitaciones máximas en Estación Llano Grande. Fuente: IDEAM

Tabla 7. Precipitaciones máximas en Estación La Granja. Fuente: IDEAM

A continuación se presenta una descripción de las estaciones disponibles operadas por la CDMB en el área de estudio:

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Estaciones pluviográficas Nombre: Campestre Coordenadas: E 1.106.398,82 m N 1.273.071,53 m Elevación: 940 msnm Nombre: El Rasgón Latitud: E 1.120.296,24 Longitud: N 1.270.516,82 Elevación: 2.140 msnm Las precipitaciones máximas seleccionadas se muestran para la estación Campestre y para El Rasgón en las siguientes tablas: Tabla 8. Precipitaciones máximas en Estación Campestre. Fuente: CDMB

Tabla 9. Precipitaciones máximas en Estación El Rasgón.

Fuente: CDMB

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A continuación se presenta la siguiente figura con las estaciones que se tuvieron en cuenta para el análisis hidrológico: Figura 17. Estaciones para el análisis hidrológico (sector río de oro alto).


6.2.3 Morfología de la cuenca Topográficamente una cuenca hidrográfica está delimitada por las divisorias de aguas que la separan de zonas adyacentes pertenecientes a otras cuencas fluviales. La medición y análisis morfométrico permiten determinar características de tamaño y forma que dependen de las condiciones geológicas del terreno.

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Otros parámetros como el patrón y densidad de las corrientes que drenan el área no sólo dependen de su estructura geológica, sino también del relieve de la superficie terrestre, el clima, la cobertura vegetal y el uso y tipo de suelo. En términos generales se puede afirmar que las condiciones actuales del componente geosférico de la zona de estudio determinan condiciones desfavorables en la mitigación de problemas relacionados con amenazas por inundación del Río de Oro. La mayor parte de la cuenca media del río de Oro se asienta sobre depósitos cuaternarios conformados por terrazas bajas y terrazas medias de depósitos de abanico, con morfología plana a ligeramente inclinada. A continuación se presenta el área y los parámetros morfológicos para el análisis hidrológico. Figura 18. Parámetros morfológicos para el análisis hidrológico (sector río de oro alto).


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6.2.4 Coberturas, uso actual de la tierra y tipo de suelo de la cuenca En cobertura y uso actual de las tierras se tienen Bosques Naturales Secundarios y rastrojos altos con 20.515 hectáreas y unas pequeñas áreas en Bosques Plantados en áreas homogéneos de coníferas de propiedad de la Empresa del Acueducto de Bucaramanga, con 375 Hectáreas. Para el desarrollo de actividades agrícolas, en la Subcuenca hay tierras con cultivos transitorios y cultivos semipermanentes homogéneos de piña, en la microcuenca Oro Medio y Oro Bajo. Cultivos mixtos de tomate de mesa, hortalizas, fríjol, maíz, entre otros, localizados en las partes medias y bajas de la Subcuenca con una extensión de 4.068 Has. También hay áreas en pastos mejorados con Kikuyo, dedicadas a explotaciones parcialmente tecnificadas de ganadería principalmente de bovinos de doble propósito, en potreros abiertos. La localización de estas áreas se encuentra principalmente en zonas de cordillera de media y alta montaña en la Subcuenca y alcanza una extensión total de 1,872 hectáreas. Algunas áreas se encuentran establecidas con actividades agrícolas y pecuarias, referenciándose como tierras mixtas por la dificultad de establecer su uso principal, y presentar algún grado de rastrojo influenciado por la dinámica sucesional de la vegetación o de especies forestales pioneras o tempranas. Alcanza una extensión de 6,517 Has. Existen sistemas silvoagrícolas o tierras en cultivos establecidos con algún porcentaje de cobertura de árboles entre los que se observan: Cultivos agrícolas de caña panelera con sistemas arbolados de franjas de “caracolí”, localizados en la zona del piso basal tropical en áreas aluviales de los ríos de Oro-Lato-Mensulí, microcuencas: Río Frío, Río Lato, Oro Alto. Y cultivos de café con sombrío o fajas de árboles protectores, localizados en la zona subandina en la microcuenca Río Frío. En esta categoría de uso actual se ubicaron 279 hectáreas que corresponden al 0.5% del total de la subcuenca. Hay otra forma de cobertura vegetal natural arbustiva, y herbácea de matorral y pajonales localizados en la zona de páramo al oriente de la Subcuenca Río de Oro. La vegetación de Páramo se ubica por encima de los 3.200 msnm y corresponde al nacimiento del Río de Oro en cercanías de El Picacho. Alcanza una extensión aproximada de 318 hectáreas. Igualmente se encuentran tierras Eriales, que comprende áreas con alto grado de erosión de tipo hídrico, localizadas principalmente en la parte alta de la

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microcuenca Río Frío. Y áreas en erosión de tipo antrópico por uso intensivo de las tierras, en las escarpas de “Malpaso” y laderas occidentales de la mesa de Ruitoque, localizadas en el sector occidental de las microcuencas Río Frío y Oro Medio, con una extensión de 42 Has. Tabla 10. Coberturas y uso actual de las tierras. Fuente: Plan de ordenamiento y manejo ambiental de la subcuenca Rio de oro

En la parte media y baja de la cuenca afloran estratos de rocas areniscas y limolitas pertenecientes a la Formación Girón y estratos competentes masivos de areniscas de grano medio pertenecientes a la Formación Tambor. Complementariamente, el comportamiento y la evolución de las eventuales construcciones que sobre el área de planificación se desarrollen, estará

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supeditado al diseño y naturaleza de las mismas, así como al mantenimiento y conservación que se haga sobre ellas. En la actualidad el área de la cuenca no se encuentra afectada por deslizamientos. Solo existe presencia de procesos erosivos tipo laminar en sectores de Palo Gordo, Chocoita y alrededores de la Ciudadela Nuevo Girón. La presencia de materiales de desecho de construcción sobre el cauce del río de Oro, preocupa debido que estos desechos podrían hacer parte activa una creciente fuerte con un alto grado de generar avalanchas. Los suelos encontrados en el área del proyecto corresponden horizontes de limolitas intercaladas con areniscas para el sector de la Ciudadela Nuevo Girón, las cuales pertenecen a la Formación Girón. Para el sector de Chocoita predominan areniscas de grano grueso duras y compactas, en paquetes de 2.00 metros de espesor, que se intercalan con horizontes de arcillolitas de color gris claro e igualmente pertenecen a la Formación Girón. La clasificación geomecánica de los macizos rocosos dio como resultado rangos de clase IV que es un valor malo para los taludes de limolitas en el sector de Ciudadela Nuevo Girón y de un rango de clase II que es un valor bueno para los estratos de arenisca en el sector de Chocoita. De acuerdo al tipo de cobertura, de suelos y de la pendiente existe una tabla para seleccionar el número de curva CN correspondiente y que son representativos de las condiciones promedio que se pueden presentar en la cuenca. En la siguiente tabla se muestran los diferentes valores de CN para esta condición. Tabla 11. Valores de CN en función del uso y del grupo hidrológico del suelo. Fuente: Fronate, Fernando Oñate Valdivieso

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Figura 19. Tipos de suelo (sector río de oro alto). Fuente: CDMB- Estudio de amenaza por inundación en la Cuenca Media del Río de Oro.-modificado por consultoría.

6.2.5 Caudales de diseño para los diferentes sectores de la cuenca Teniendo en cuenta los anteriores características y demás parámetros que influyen en el análisis hidrológico en una cuenca y de acuerdo estudio realizado por CICICO Ltda. “Estudio de amenaza por inundación en la Cuenca Media del Río de Oro”, para la Corporación Autónoma Regional para la Defensa de la Meseta de Bucaramanga CDMB en el año 2008., se determinaron los caudales de diseño utilizando el método del hidrograma unitario. Este es el método más adecuado ya que toma en cuenta no solo el tipo de suelo, área, sino la forma; el volumen escurrido puede ser el mismo para dos cuencas similares pero el caudal máximo, y las demás Características del hidrograma varían de una cuenca a otra, el método del hidrograma unitario toma en cuenta

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estas variaciones considerando además la altura total de precipitación y el área de la cuenca, su forma, pendiente, vegetación, etc., aunque no de forma explícita. A continuación se presentan los caudales de diseño para los diferentes sectores del río de Oro: Tabla 12. Caudales de diseño del río de Oro. Fuente: CDMB- Estudio de amenaza por inundación en la Cuenca Media del Río de Oro.-modificado por consultoría.

Para el análisis del lote en estudio se tomaron los caudales del sector 1 debido a que se encuentra 150 metros aguas abajo del punto de encuentro y el área de demás que aporta al río no es significante para los caudales de diseño.

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7. EVALUACIÓN HIDRÁULICA Teniendo en cuenta su versatilidad, su amplia utilización a nivel mundial, y las facilidades computacionales y de manejo del programa, se seleccionó el modelo HEC-RAS (River Analysis System) para realizar el análisis de las condiciones de flujo en el río de Oro. El modelo fue desarrollado por el U.S. Army Corps of Engineers (Hydrologic Engineering Center), del Ejército de los Estadios Unidos de América. 7.1 CALIBRACIÓN DEL MODELO La calibración del modelo en su proceso de verificación de su adaptabilidad o capacidad de reproducir el fenómeno natural estudiado; para realizarla se utiliza información de campo – en este caso niveles, caudales y granulometría del lecho, con el fin de establecer el parámetro de rugosidad n del lecho del río involucrado en el modelo hidráulico. 7.1.1 Coeficiente de rugosidad de Manning n El valor del coeficiente de rugosidad del río de Oro en el tramo en estudio, será estimado con base en el reconocimiento visual de campo y la utilización de tablas con valores normales del coeficiente de Manning y con base en la fórmula presentada por Ven Te Chow en Open Channel Hydraulic, la cual se muestra a continuación: n = (nm + ni +nv +no +nve) * mm En donde: Para el Río se tiene: n=0.105 Para las áreas inundables: n=0.143 Se trabaja todo el modelo hidráulico con una rugosidad de 0.105 en canal y 0.143 Para el Río se tiene: n=0.105 Para las áreas inundables: n=0.143 Se trabaja todo el modelo hidráulico con una rugosidad de 0.105 en canal y 0.143 para áreas inundables.

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Tabla 13. Valores normales del coeficiente de Manning

Fuente: Consultoría.

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7.1.2 Coeficientes de contracción y expansión La expansión o contracción de la corriente debido a cambios en la sección transversal produce una pérdida de energía que se evalúa mediante la aplicación de coeficientes. Los coeficientes se multiplican por el valor absoluto de la diferencia de velocidades entre dos secciones transversales, la cual da la perdida de energía debido a la transición. Los valores de estos coeficientes de pérdidas localizadas recomendados en los manuales de usuario de HEC- RAS son los siguientes: Tabla 14. Coeficientes de contracción y expansión


Para el estudio actual tomamos los coeficientes correspondientes a transiciones graduales con valores de 0.1y 0.3 respectivamente en la anterior tabla, debido a que las secciones analizadas no sufren cambios abruptos según topografía del sector. 7.2 IDEALIZACIÓN DEL MODELO Lo siguientes principios de hidráulica se tomarán en cuenta para la idealización teórica del modelo y la simulación del mismo con los caudales estimados en el estudio Hidrológico: El cauce natural se asimila a un cauce artificial, en la medida en que el modelo no simula procesos de socavación o depositación de fondo o lateral. El modelo no tiene en cuenta la sinuosidad del río. Sin embargo, si tiene en cuenta que la sección transversal del río varía considerablemente en curvas y en las cercanías de obstáculos o controles geológicos. El flujo en el río es de tipo no permanente; la suposición de flujo permanente implícita en el modelo seleccionado no altera los resultados de niveles máximos esperados.

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La pendiente del fondo no es uniforme; existen rápidos y fosas, barreras y obstáculos, los cuales son simulados por el modelo. Aunque la rugosidad puede ser variable en la sección transversal y a lo largo del río, es preferible utilizar y ajustar a un solo valor de rugosidad compuesto tanto en la sección como en la longitud del tramo estudiado, el cual es homogéneo desde el punto de vista hidráulico. 7.3 CAUDALES DE DISEÑO El valor de caudal utilizado para simular el modelo, de acuerdo con la metodología de diseño que se desarrollará en el presente estudio corresponderá al generado para un periodo de retorno de 100 y 500 años. Tabla 15. Caudal de diseño

Periodo de retorno (años)Q (m3/s)

100 91

500 149


7.4 MODELO HIDRÁULICO DEL RÍO DE ORO EN EL SITIO DE ESTUDIO. El modelo hidráulico del Río de Oro se realizó teniendo como base la topografía actual y a las secciones batimétricas del presente estudio, este modelo se desarrolló con el programa HEC-RAS, a continuación se muestran los resultados para las secciones transversales definidas en el sector de estudio. Se simularon dos modelos en Hec-ras, utilizando valores de caudales para dos periodos de retorno 100 y 500 años los cuales se presentan continuación. Figura 20.Planta Hec-ras, geometría


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Figura 21. Vista Hec-ras, perspectiva Caudal de diseño 100 años.


Figura 22. Vista Hec-ras, perspectiva Caudal de diseño 500 años.


Figura 23. Modelos Hec-ras

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Periodo de retorno 100 años Periodo de retorno 500 años


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Modelos que arrojaron las siguientes tablas de datos: Tabla 16. Resultados Modelo Hidráulico Río de Oro, Periodo de retorno 100 años Fuente: Consultoría.


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Tabla 17..Resultados Modelo Hidráulico Río de Oro, Periodo de retorno 500 años Fuente: Consultoría

Al analizar el modelo hidráulico del río de Oro en el sector de estudio, podemos concluir que existe una zona potencial de inundación, para un caudal con periodo de retorno de 100 años y 500 años, en la parte baja del lote en estudio (planicie de aluvial de inundación).

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8. ANÁLISIS DE LA EROSIÓN En el análisis de las posibles amenazas por fenómenos de erosión, se revisaron los posibles avances de los procesos que afecten las laderas y las riberas de las corrientes. Teniendo en cuenta lo anterior se analizó la erosión en surcos de las laderas y taludes y la socavación y profundización del cauce de las corrientes. 8.1 EVALUACIÓN DE LA EROSIÓN POR SURCOS Y CÁRCAVAS En el lote en estudio se analizaron todas las posibles zonas o sectores donde las áreas se encuentran expuestas a la lluvia y a la escorrentía y se revisó que el talud que se encuentra junto al canal o acequia existente, presenta una amenaza media a la formación de surcos y cárcavas, debido a que no tiene una cobertura vegetal que impida que los materiales de suelo que se encuentran sueltos, se han desprendidos y transportados por el efecto del agua, tanto por golpeo de gotas de lluvia como por la acción de la escorrentía. Figura 24. Talud desprotegido


8.2 ANÁLISIS DE SOCAVACIÓN El análisis de la socavación tendrá por objeto definir las profundidades máximas ocasionadas por la socavación general producida por el arrastre de las partículas de fondo en el sector de estudio, para realizar el siguiente análisis se toma el caudal de un tiempo de retorno de 100 años; Se analizó las granulometrías de los sondeos realizados y el lecho del río de Oro y se decide optar por un diámetro

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medio de partícula de 20mm tomando como análisis lo propuesto en el libro Control de Erosión (Jaime Suárez) para tal análisis. Figura 25. Velocidad critica (Va) Vs material. Fuente: Consultoría.

Figura 26. Velocidad limite (Vb), de transporte (Vc), critica (Va) Vs diámetro de partículas (mm). Fuente: Consultoría.

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8.2.1 Socavación general La evaluación de la socavación general producida por el flujo del agua en el cauce será realizada utilizando la metodología de Lischtan – Levediev, aprobada por Invías en sus estudios y diseños de vías en Colombia. Según Líschtvan – Levediev (maza, 1967) las expresiones para evaluar la socavación general son las siguientes: Para suelos granulares:

Para suelos cohesivos:

Dónde:

ys = Desnivel entre la superficie del agua, al pasar la avenida y el fondo erosionado. Se obtiene al aplicar la metodología seleccionada para el análisis de socavación (formulación para suelos granulares). yo = Desnivel entre la superficie del agua, al pasar la avenida, y el fondo original (medio antes de la avenida).

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Este dato se obtiene de los resultados arrojados luego de la simulación del modelo en HEC-RAS y es la diferencia entre el nivel de aguas máximas obtenido con el caudal extremo y el nivel de fondo de la sección tomada del rio. ys , yo = Se miden en cada sección vertical donde se desea hacer el cálculo. En este caso solo se toman para el punto de menor nivel que corresponden al punto más crítico en la sección. A = área hidráulica de la sección. Corresponde al área de la sección analizada con el máximo nivel de aguas. βe = Ancho libre de la superficie al presentarse la avenida. Este dato corresponde al ancho del flujo en la sección analizada, con el máximo nivel de aguas y se toma de los resultados del análisis del modelo. Hm = Altura media de la sección. Este dato se obtiene de dividir el área hidráulica de la sección (A) entre el ancho libre de la superficie (βe). α = coeficiente de contracción o distribución de gasto. Se obtiene de aplicar una de las ecuaciones descritas anteriormente de acuerdo a la metodología para análisis de socavación que se seleccionó en el presente estudio. Qd = Gasto del diseño. Corresponde al caudal obtenido del análisis hidrológico del río para un periodo de retorno de 100 años. Dm = Diámetro medio; si el material del fondo es friccionante. Valor asumido del diámetro medio del material de fondo del rio de acuerdo a los análisis de granulometría hechos en los estudios en el sector. x , z = Exponentes en función de Dm o según el tipo de material del fondo. Coeficientes, de acuerdo a la metodología seleccionada para el análisis de la socavación en el presente estudio, están en función del diámetro medio de las partículas y del peso volumétrico seco de acuerdo al material del fondo del rio.

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= Coeficiente que depende de la concentración del material transportado en suspensión. Depende de la concentración del material transportado en suspensión (densidad del agua más sedimentos), debido a que no se tienen ensayos de donde tomar el valor se asume el valor más crítico para el análisis de socavación. β = Coeficiente en función de la frecuencia. Depende de la probabilidad en % de que se presente el caudal de diseño para un periodo de retorno de 100 años. = Coeficiente de contracción. Coeficiente que se toman de acuerdo a la metodología utilizada para el cálculo de la socavación y depende de la velocidad media de la sección para aguas máximas y el ancho libre de la superficie al presentarse la avenida. Vm = velocidad media del cauce. Velocidad del cauce para un nivel de aguas máximas, se obtiene de los resultados arrojados en la simulación del modelo. Tabla 18. Valores de coeficiente de concentración del cauce µ (Maza, 1967).


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Tabla 19. Valores de coeficientes x y z (Maza, 1967).

Fuente: Hidráulica de Ven Te Chow

Tabla 20. Valores de β (Maza, 1967).


Tabla 21. Valores de ψ (Maza, 1967).


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ANÁLISIS DE SOCAVACIÓN GENERAL Tabla 22. Análisis de socavación general. Fuente: Consultoría. El valor máximo de socavación general para las condiciones de flujo esperadas es de 0.972 m para un periodo de retorno de 100 años. Tabla 22. Socavación general en la sección del sitio de estudio. Fuente: Consultoría.

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Figura 27. Perfil de socavación. Fuente: Consultoría.

Teniendo en cuenta la velocidad critica a la cual se inicia el movimiento de las partículas de suelo, generadora de erosión y su relación con el tipo de material, se calculó que el diámetro medio de las partículas corresponde a 20mm. La socavación total esperada, ocasionada por la socavación general generada por el arrastre de las partículas de fondo en la sección de estudio sobre el río, es de 0.972 m.

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9. EVALUACIÓN EROSIÓN DE LAS AMENAZAS A INUNDACIÓN Y A EROSION

Teniendo en cuenta que el proyecto de acuerdo a la CDMB se clasifica como un potencial de riesgo A, se definieron los siguientes niveles de amenaza: Nivel de amenaza baja A la erosión Son terrenos no afectados por amenazas de erosión en surcos, cárcavas, o erosión hidráulica por corrientes de agua. No existe el riesgo de que área alguna del proyecto sea socavada por efectos de avance de los procesos erosivos en un período de 500 años. A la inundación o avenidas torrenciales. Son terrenos no afectados por amenazas de inundación o avenidas torrenciales por corrientes de agua. No existe el riesgo de que área alguna del proyecto sea inundada en la creciente máxima (Período de retorno de 500 años). Nivel de amenaza media A la erosión Son terrenos afectados por amenazas medianas de erosión en surcos, cárcavas, o erosión hidráulica por corrientes de agua, y para adelantar la construcción de obras es necesario la ejecución previa de trabajos que preserven suestabilidad o se establecen condicionantes para el manejo del terreno orientados a conservar o mejorar su estabilidad natural. Las obras de control y manejo deben garantizar la estabilidad total y permanente de los terrenos a las amenazas de erosión. Los estudios comprueban que no existe el riesgo de que área alguna del proyecto sea socavada por efectos de avance de los procesos erosivos en un período de 100 años. A la inundación o avenidas torrenciales. Son terrenos afectados por amenazas medianas de inundación o avenidas torrenciales por corrientes de agua y para adelantar la construcción de obras es necesaria la ejecución previa de trabajos de control de inundaciones o se establecen condicionantes para el manejo del terreno, orientados a conservar o mejorar su estabilidad natural. No existe el riesgo de que área alguna del proyecto sea inundada en la creciente básica (Período de retorno de 100 años), pero existe

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el riesgo de que áreas del proyecto sean afectadas por la creciente máxima (período de retorno de 500 años). Nivel de amenaza alta A la erosión Son terrenos afectados por amenazas graves de erosión en surcos, cárcavas, o erosión hidráulica por corrientes de agua, en los cuales no se debe adelantar ninguna obra de construcción, debido a que presentan riesgos altos para la vida y bienes de la comunidad, además su recuperación es muy compleja, o demasiado costosa. Se deben destinar a zonas verdes, reforestación o de tratamientos especiales a largo plazo. Existe el riesgo de que algunas áreas del proyecto sean socavadas por efectos de avance de los procesos erosivos en un período de 100 años. A la inundación o avenidas torrenciales. Son terrenos afectados por amenazas graves de inundación o avenidas torrenciales por corrientes de agua en los cuales no se debe adelantar ninguna obra de construcción, debido a que presentan riesgos altos para la vida y bienes de la comunidad, además su recuperación es muy compleja, o demasiado costosa. Se deben destinar a zonas verdes, reforestación o de tratamientos especiales. Existe el riesgo de que algunas áreas del proyecto sean inundadas en la creciente básica (Período de retorno de 100 años). 9.1 AMENAZA A LA EROSIÓN De acuerdo al análisis de las amenazas a erosión, en el lote se encuentran dos (2) niveles de amenaza: Nivel de amenaza baja. Es el área comprendida entre la vía al oriente del lote y el talud junto al canal existente al occidente del lote, esta área se proyecta la construcción del proyecto de vivienda. Nivel de amenaza Media. Es el área comprendida entre talud junto al canal existente y el río de Oro al occidente del lote, en esta área se deben realizar obras de protección contra la erosión y se debe destinar como zona verde o de protección.

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Figura 28. Amenaza por erosión. Fuente: Consultoría.

9.2 AMENAZA A INUNDACIÓN De acuerdo al capítulo 4 Evaluación hidráulica, en el lote se definieron tres (3) niveles de amenaza: Nivel de amenaza baja. Es el área comprendida entre la vía al oriente del lote y la proyección de las cotas de inundación para un periodo de retorno de 500 años, la cual no supera el talud existente que se encuentra al occidente del lote, esta área se proyecta la construcción del proyecto de vivienda. Nivel de amenaza media. Es el área comprendida entre talud junto al canal existente, proyección de las cotas de inundación para un periodo de retorno de 500 años y la proyección de las cotas de inundación para un periodo de retorno de 100 años, en esta área se deben realizar obras de protección contra inundación. Nivel de amenaza alta. Es el área comprendida entre talud junto al canal existente, proyección de las cotas de inundación para un periodo de retorno de 500 años y la proyección de las cotas de inundación para un periodo de retorno de 100 años, en esta área se deben realizar obras de protección contra inundación.

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Figura 29. Amenaza por inundación. Fuente: Consultoría.

9.3 AISLAMIENTOS MÍNIMOS EN CAUCES SECUNDARIOS Teniendo en cuenta que el río de Oro en el sector de estudio no se encuentra clasificado como corriente principal, debido a que se encuentra aguas arriba de la entrega del río Lato y que el caudal de creciente básica es inferior a 100 metros cúbicos por segundo (caudal para un periodo de retorno de 100 años, 91 m³/s), se clasifica como secundario. El aislamiento debe ser superior en todos los casos a la mayor de las siguientes distancias: a. A más de 15 metros de la corona del talud actual general del cauce. Este

aislamiento debe mantenerse independientemente de que se construyan canalizaciones, diques u obras para el control de erosión o de inundaciones.

b. A más de 10 metros de la línea de avance proyectada de la erosión del río para

un período de 100 años, de acuerdo al criterio de la CDMB.

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Esta restricción no se tendrá en cuenta si previamente a la construcción del proyecto se construyen las obras mínimas requeridas en las presentes normas para el control de la erosión e inundaciones a lo largo de la totalidad del borde del cauce frente al proyecto y en las longitudes aguas arriba y abajo del proyecto que lo requieran de acuerdo al criterio de la CDMB.

c. A más de 10 metros de la línea correspondiente a la cota de inundación de la

creciente básica (100 años) d. Para los proyectos de potencial de riesgo A y B, el proyecto debe localizarse

por fuera de la línea correspondiente a la cota de inundación de la creciente básica (100 años).

9.4 MAPA DE AMENAZA A INUNDACIÓN Y A EROSIÓN Con base a los lineamientos anteriores se determinó el mapa de amenaza a inundación y a erosión para el lote, que se muestra a continuación: Figura 30. Mapa de amenaza a inundación y a erosión Fuente: Consultoría.

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Se puede concluir de la anterior figura que la localización del proyecto Urbanización Nuevo Amanecer se encuentra en amenaza baja tanto a inundación como a erosión, sin embargo se debe tener en cuenta que al occidente del proyecto se encuentra una amenaza media y alta a inundación, por lo cual se recomienda la construcción de obras de mitigación que permitan disminuir el posible riesgo. Se recomienda la construcción de un muro de protección contra la inundación de por lo menos 1.5 metros de altura detrás del canal existente. Se recomienda además la adecuación del canal por medio de una estructura en concreto reforzado que evite que socave la base de la estructura propuesta, también se recomienda la revegetalización de las áreas de amenaza media a erosión.

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10. OBRAS DE MITIGACIÓN Para el diseño de la obra de protección contra inundación se ejecutaron investigaciones geotécnicas en las que se utilizaron criterios generales de ingeniería de acuerdo a la experiencia. Se programaron dos (2) sondeos geotécnicos a 4.0 metros de profundidad (ver anexo 2). Tabla 23. Localización de los sondeos

Sondeo 1 sector Norte 1264359.17 N 1114152.16 E

Sondeo 2 sector Sur 1264319.19 N 1114146.55 E

Fuente: Consultoría. A continuación se presentan los resultados de los ensayos de campo realizados: Tabla 24. Ensayos sondeo 1 Fuente: Consultoría.

Tabla 25. Descripción del sondeo 1 Fuente: Consultoría.

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Tabla 26. Ensayos sondeo 2 Fuente: Consultoría.

Tabla 27. Descripción del sondeo 2 Fuente: Consultoría.

De los anteriores resultados se puede concluir que en el sector norte no hay limitaciones para cimentación de la estructura proyectada y se recomienda emplazar el muro a una profundidad mínima de 0.50 metros. Pero en el sector sur se evidencia un manto de suelos arenosos sueltos de hasta 2.50 metros de profundidad, por lo que se recomienda la construcción de pilas en concreto ciclópeo de 3.0 metros de longitud separadas cada 3.0 metros y sobre estas construir el muro de protección. Para la realización del estudio se ejecutaron sondeos y ensayos de laboratorio, se analizó la geología regional local y se consultaron los estudios de otros sitios cercanos al área; sin embargo, al construir el proyecto pueden encontrarse condiciones diferentes, las cuales no fueron detectadas en el momento de la realización del estudio.

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Por la razón anterior, es importante que un Ingeniero Geotecnista revise si las hipótesis del estudio corresponden a las encontradas en el campo. 10.1 DESCRIPCIÓN DE LAS OBRAS PROPUESTAS Después de analizadas las posibles obras de mitigación se recomendó analizar la posibilidad de construir las siguientes obras: Figura 31. Planta de obras Fuente: Consultoría.

Obra No. 1 Canal en concreto reforzado Se recomienda la construcción de un canal en concreto reforzado de 1.70 metros de ancho y 137.0 metros de longitud, que reemplace el existente, con el fin de direccionar los flujos de agua y que no se dispersen ocasionando socavación en la planicie aluvial. Obra No. 2 Muro en gaviones Construcción de un muro en gaviones ubicado hacia la parte baja del talud junto al canal proyectado sobre terreno natural; Este muro además de protección contra la

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inundación, permite extender las áreas del relleno y así poder disminuir tanto los espesores como la pendiente de este. Se recomienda la construcción de un muro en gaviones de 80 metros de longitud, esta estructura se encuentra ubicado en la parte inferior del relleno y de 2.0 metros de alto de los cuales 0.50 metros va ir enterrado. En el sector sur se recomienda que se encuentre apoyado sobre pilas de concreto ciclópeo de hasta 3.0 metros de longitud o hasta que encuentren suelo competente. Obra No. 3 Reconformación y revegetalización Se recomienda la reconformación general del relleno y revegetalización, utilizando estolones y/o semillas. El área a revegetalizar y reconformar es aproximadamente 2600 m2. Figura 32. Perfil típico de obras Fuente: Consultoría.

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Figura 33. Detalle del muro en gaviones Fuente: Consultoría.

10.2 CANTIDADES DE OBRA Tabla 28. Cantidades de obra aproximadas


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CONCLUSIONES El caudal utilizado para la simulación hidráulica del río de Oro en este tramo, está basado en la información del Estudio de amenaza por inundación en la Cuenca Media del Río de Oro. De acuerdo a las cotas de inundación, no existe un riesgo directo de inundación sobre el área donde se plantea construir el proyecto. El muro tiene por objeto garantizar la integridad del lote en el caso de inundación en el que se podría presentar erosión en el talud en el momento de la inundación. Se seleccionó como obra de protección la construcción de un muro en gaviones revestido en concreto de hasta 2.0 metros de altura. El muro en gaviones de hasta 2.0 metros de altura no tiene problemas de estabilidad. El muro de control de inundaciones tiene una longitud aproximada de 80.0 metros y está conformado por dos (2) tramos. En el tramo 1 al norte tiene una longitud de 46.0 metros, la profundidad mínima de empotramiento del muro en gaviones no debe ser inferior a 0.50 metro. En el tramo 2 al sur tiene una longitud de 34.0 metros, se deben construir pilas en concreto ciclópeo hasta nivel de suelo competente, cada 3.0 metros. La necesidad creada para el mayor aprovechamiento de las áreas adyacentes al rio, conllevan a la formulación de este tipo de obras, las cuales modifican la geomorfología del rio aguas abajo. Los parámetros que se estudiaron son todos los segmentos morfológicos y geológicos que pueden afectar la dirección de la corriente, entre ellos se indican los siguientes: Controles geológicos. Se revisaron posibles afloramientos de roca que pudieran impedir el movimiento del canal en una determinada dirección o que lo pudieran desviar o direccionar en la dirección contraria. Formación de bermas o terrazas. La formación de bermas o terrazas indican el intento del río por establecer un sistema de estabilidad. Las gradas o bermas se forman por profundización, ampliación o movimiento lateral del río. Geometría del canal. Se observaron las dimensiones de la geometría del río y especialmente el ancho y profundidad.

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Estabilidad de las riveras. Se midieron las alturas y ángulos de inclinación de los taludes laterales de la corriente y se analizaron las secciones transversales. Vegetación. Se obtuvo una distribución espacial, tamaño y tipo de vegetación existente a lo largo de la corriente y en los planos de inundación. Sedimentos. Se determinaron las fuentes de los sedimentos y las propiedades de los materiales que se obtuvieron en los ensayos de laboratorio. Factores hidrológicos. Durante el reconocimiento del campo se obtuvo un estimativo del valor de la rugosidad n de Manning y se revisaron las evidencias de las zonas de inundaciones. Estructuras existentes. Se analizó la información de dimensiones y características de puentes y estructuras que atraviesan el canal y todas las estructuras que se encuentran en el plano de inundación. Con los anteriores parámetros se determina que el cauce del río, no ha sufrido modificaciones considerables, debido a que se encuentra controlado por los taludes en la margen izquierda y por el puente que se encuentra aguas arriba del sitio en estudio, el cual actúa como barreras direccionadoras. Cuando el río se acerca a un punto de control, este actúa como direccionador de la corriente que impide la divagación. También se reconocen zonas de inundación en la margen izquierda (dentro del lote en estudio) que corresponden a una planicie aluvial, que no han sido tan importantes para ocasionar cambios sustanciales en el curso del cauce.

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RECOMENDACIONES Es necesario profundizar en el compendio de los registros históricos; a mayor información retrospectiva del fenómeno permite resultados más confiables. No es recomendable realizar estudios hidrológicos puntuales debido a que el fenómeno varía por factores trópicos y antrópicos. Se recomienda construir primero el canal en concreto y después el muro de protección. Se recomienda realizar cortes para emplazar el muro en gaviones a una profundidad mínima de 0.5 metro del nivel actual del terreno. En el sector sur construir las pilas en concreto ciclópeo hasta el nivel de suelo competente. Colocar una capa de 3 centímetros de espesor de concreto pobre en la base del muro en gaviones. Se recomienda construir el muro de norte a sur. Se recomienda la construcción de lloraderos de PVC de 2 pulgadas de diámetro separados cada 2.0 metros en tres bolillo, en toda la longitud de la fachada del muro. En la fachada se recomienda colocar un recubrimiento en concreto de 0.08 metros de espesor en toda su longitud.

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ESTUDIO HIDROLÓGICO, DE INUNDACIÓN Y EROSIÓN … · El lote objeto del estudio se encuentra entre 1010 y 1021 m.s.n.m aproximadamente, sobre terreno semi-plano cuya pendiente varía