Dirección de abastecimiento Armada Nacional
ESTUDIOS, DISEÑOS Y CONSTRUCCIÓN DE LAS OBRAS DE PROTECCIÓN DE LA RIBERA DEL RÍO GUAVIARE EN EL BATALLÓN FLUVIAL DE INFANTERÍA DE MARINA No. 100, EN EL BARRANCÓN, GUAVIARE
Por: Ing. Carlos Rodríguez Amaya, PhD
Con el objeto de brindar protección contra la erosión sobre la margen derecha por el río Guaviare en el sector del Batallón Fluvial de Infantería de Marina No. 100, en El Barracón, departamento de Guaviare, dentro del Contrato 185–ARC–DIABA-2009, de fecha 18 de agosto de 2009, suscrito con la Dirección de Abastecimientos de la Armada Nacional de Colombia, se realizaron los estudios básicos y el diseño de un campo de paneles sumergidos que se describe posteriormente, para lo cual se realizaron actividades en las áreas de: Geomorfología y dinámica fluvial, topografía y batimetría, e hidrología, además de dos visitas de reconocimiento. Se anota que en razón a la existencia de estudios y diseños previos (Estudios y Asesorías, 2004), mediante los cuales se recomendó la construcción de estructuras de tipo convencional: espolones direccionales y protección directa de orillas con enrocado, se utilizó al máximo la información básica por ellos realizada.
Los resultados obtenidos a través de los estudios básicos referidos se evalúan y se utilizan con criterio interdisciplinario en los análisis hidráulicos y posterior diseño del campo de paneles sumergidos, con el fin de prevenir el progreso de la evolución del río Guaviare frente a las instalaciones militares del Batallón de Infantería de Marina No. 100, resultante de la erosión y de la socavación lateral del talud de la margen derecha del río, en longitud aproximada de 873,0m.
El campo de paneles sumergidos diseñados para construcción está conformado por un total de 64 unidades, sencillas o dobles, en concreto reforzado, aligeradas, de 2,175m x 6,175m x 0,20m y de 1,200m x 6,175m x 0,20m, distribuidas en 15 conjuntos de tres a siete paneles cada uno. El presupuesto correspondiente a las obras asciende a la suma de $1.339,5 millones, equivalente a un costo por metro de orilla protegida de $1 ́8 millones, muy favorable si se compara con soluciones de tipo convencional, como la anteriormente considerada (Estudios y Asesorías, 2004).
Como complemento de la solución básica descrita, se propone considerar la instalación de diez unidades adicionales, ubicadas a casi 100m aguas arriba del primer conjunto del campo, como se muestra en uno de los planos de obra, con el fin de orientar los flujos hacia el campo de paneles y contrarrestar un eventual ataque frontal de los flujos de creciente sobre el talud derecho del río en el sector, al inicio del meandro. En este caso, la solución tiene un costo de $ 1.604 ́926.994, lo que significa un déficit con respecto al valor del contrato de $265 ́359.015, equivalente al 19,81 del valor del mismo. De esta manera, se protegería una longitud aproximada de alrededor de 1.000m, para un costo por metro de orilla protegida de $1 ́600.000, solución también muy favorable. En la actualidad, el presupuesto asignado para las obras impide la aplicación de este complemento.
1. Visita de reconocimineto
Cumpliendo con la exigencia establecida en los términos de referencia de la licitación, el día 23 de julio de 2009 se realizó una primera visita de reconocimiento de la zona alrededor de la base de El Barrancón, la cual incluyó un recorrido en lancha por el río, desde aproximadamente 2,0Km aguas arriba hasta varios cientos de metros después del extremo de aguas debajo de la instalación militar. Se pudo entonces apreciar el alto grado de erosión lateral de la margen derecha del río frente a la base y la tendencia del río a evolucionar en la zona izquierda, aguas arriba, mediante la ampliación del meandro allí ubicado, con un eventual ataque frontal, futuro, de los flujos del río sobre la instalación militar.
Una segunda visita de observación fue realizada el día 31 de agosto de 2009, cuando simultáneamente se realizaban los levantamientos topográficos y batimétricos previstos para los estudios y diseños. En esta oportunidad, se hizo un recorrido en lancha desde San José del Guaviare, el cual permitió concluir la gran dinámica del río, la presencia de islas de sedimentos de considerable extensión, con buen nivel de consolidación general y con presencia de árboles de buen porte.
Como evidencia de las observaciones hechas durante las visitas, en el Anexo 1 del presente informe se incluye un registro fotográfico, en el cual se describen los principales aspectos de interés para el diseño y posterior construcción de las obras, algunos de los cuales se relacionan a continuación.
En general, por las visitas se pudo apreciar el proceso evolutivo del río y su gran dinámica, que se deducen de la continua erosión lateral de sus orillas, lo que incide notablemente en la variación temporal de la sinuosidad. No obstante, a primera vista el río en el sector se aprecia como estable, en general, con algunos procesos erosivos muy localizados, cuyo efecto deberá determinarse, en lo posible, por medio de la interpretación de fotografías aéreas, que complementen los estudios anteriores (Estudios y Asesorías, 2004) en este sentido.
Inmediatamente aguas arriba de las instalaciones militares del Batallón Fluvial No. 100, El Barrancón, existe una amplia y extensa barra de sedimentos formada por el transporte lateral de sedimentos desde la margen izquierda, donde se aprecia el proceso evolutivo referido previamente. Después de dicha barra, la margen derecha del río muestra un alto nivel de erosión, por efecto de los caudales de creciente; dicha margen presenta un talud vertical como resultado de la evolución del meandro en el sector, producto principalmente de la erosión en su base, mediante la cual el talud pierde soporte y caen al cauce los materiales de la parte alta. Es por esto importante procurar la estabilización del talud con estructuras que modifiquen la sección transversal del río, mediante la sedimentación en la base del talud ubicado frente a la base militar y el retiro de la vaguada hacia el centro del cauce. La margen derecha del río, sobre la cual se asienta la base militar de El Barrancón, está constituida por materiales arcillosos en la parte superior, arcillo arenosos en la parte intermedia y arenosos en su base (Estudios y Asesorías, 2004).
Las fechas de las visitas de observación referidas corresponden a las de los meses de más altos niveles y caudales del río (Figura 4.1); durante ellas se observó que la altura
del talud derecho frente a las instalaciones era del orden de 4,0m, con relación a los niveles de agua en esas fechas. Por lo mismo, no ocurren desbordamientos del río en el sector por esta margen, los cuales se suceden a lo largo de la otra margen.
2. Diagnostíco del problema en el sitio del proyecto
Cumpliendo con la exigencia establecida en los términos de referencia de la licitación, el día 23 de julio de 2009 se realizó una primera visita de reconocimiento de la zona alrededor de la base de El Barrancón, la cual incluyó un recorrido en lancha por el río, desde aproximadamente 2,0Km aguas arriba hasta varios cientos de metros después del extremo de aguas debajo de la instalación militar. Se pudo entonces apreciar el alto grado de erosión lateral de la margen derecha del río frente a la base y la tendencia del río a evolucionar en la zona izquierda, aguas arriba, mediante la ampliación del meandro allí ubicado, con un eventual ataque frontal, futuro, de los flujos del río sobre la instalación militar.
Una segunda visita de observación fue realizada el día 31 de agosto de 2009, cuando simultáneamente se realizaban los levantamientos topográficos y batimétricos previstos para los estudios y diseños. En esta oportunidad, se hizo un recorrido en lancha desde San José del Guaviare, el cual permitió concluir la gran dinámica del río, la presencia de islas de sedimentos de considerable extensión, con buen nivel de consolidación general y con presencia de árboles de buen porte.
Como evidencia de las observaciones hechas durante las visitas, en el Anexo 1 del presente informe se incluye un registro fotográfico, en el cual se describen los principales aspectos de interés para el diseño y posterior construcción de las obras, algunos de los cuales se relacionan a continuación.
En general, por las visitas se pudo apreciar el proceso evolutivo del río y su gran dinámica, que se deducen de la continua erosión lateral de sus orillas, lo que incide notablemente en la variación temporal de la sinuosidad. No obstante, a primera vista el río en el sector se aprecia como estable, en general, con algunos procesos erosivos muy localizados, cuyo efecto deberá determinarse, en lo posible, por medio de la interpretación de fotografías aéreas, que complementen los estudios anteriores (Estudios y Asesorías, 2004) en este sentido.
Inmediatamente aguas arriba de las instalaciones militares del Batallón Fluvial No. 100, El Barrancón, existe una amplia y extensa barra de sedimentos formada por el transporte lateral de sedimentos desde la margen izquierda, donde se aprecia el proceso evolutivo referido previamente. Después de dicha barra, la margen derecha del río muestra un alto nivel de erosión, por efecto de los caudales de creciente; dicha margen presenta un talud vertical como resultado de la evolución del meandro en el sector, producto principalmente de la erosión en su base, mediante la cual el talud pierde soporte y caen al cauce los materiales de la parte alta. Es por esto importante procurar la estabilización del talud con estructuras que modifiquen la sección transversal del río, mediante la sedimentación en la base del talud ubicado frente a la base militar y el retiro de la vaguada hacia el centro del cauce. La margen derecha del río, sobre la cual se asienta la base militar de El Barrancón, está constituida por materiales arcillosos en la parte superior, arcillo arenosos en la parte intermedia y arenosos en su base (Estudios y Asesorías, 2004).
Las fechas de las visitas de observación referidas corresponden a las de los meses de más altos niveles y caudales del río (Figura 4.1); durante ellas se observó que la altura
del talud derecho frente a las instalaciones era del orden de 4,0m, con relación a los niveles de agua en esas fechas. Por lo mismo, no ocurren desbordamientos del río en el sector por esta margen, los cuales se suceden a lo largo de la otra margen.
3. Los paneles sumergidos como solución al problema
El transporte de sedimentos en ríos y sus fenómenos derivados, como son: socavación; deposición o agradación del lecho; erosión de orillas; y, desarrollo y migración de meandros, son, quizá, los más importantes problemas de la hidráulica fluvial, cuyo control y manejo son indispensables para establecer condiciones con fines de navegación, garantizar el suministro de agua para diversos usos y prevenir la erosión de orillas, entre otras.
Algunos de los métodos tradicionales para contrarrestar los fenómenos mencionados son: 1) la protección directa de orillas por medio de gaviones, enrocados, placas de concreto y otros elementos; 2) la construcción de espolones direccionales que favorezcan la deposición del material y alejen el flujo erosivo hacia el centro del cauce; el dragado de material del lecho; 3) el cierre de brazos, con material dragado del mismo río o con estructuras especiales.
Los paneles sumergidos son placas que se instalan verticales sobre el lecho del río, con pequeños ángulos de ataque respecto del flujo principal, con el fin de generar flujos secundarios transversales a la corriente principal, para contrarrestar los flujos secundarios naturales causantes de la socavación de la banca y de las mayores velocidades cerca de las márgenes exteriores en los meandros o para inducir la profundización del cauce mediante la redistribución de los sedimentos en la sección transversal. (Odgaard and Spoljaric, 1985; Odgaard and Mosconi, 1987).
Varias son las ventajas de los paneles sumergidos, entre las cuales pueden mencionarse las siguientes: A diferencia de otros métodos, no incrementan la rugosidad local en el río; no son, en general, visibles desde la superficie; requieren bajos volúmenes de material, con bajos impactos ambientales sobre las fuentes de materiales y las vías de acceso a las obras; y al quedar sumergidos, prácticamente no retienen tarulla ni otros materiales extraños, comúnmente transportados por el río.
Para el caso de la instalación militar en El Barrancón, la finalidad del campo de paneles sumergidos es proporcionar la necesaria estabilidad al talud de la margen derecha, mediante la sedimentación en su base y el alejamiento de la vaguada hacia el centro del cauce. Por ser sumergidos, no debe esperarse que los paneles sean visibles a simple vista; posiblemente lo serán cuando los niveles de agua en el río sean inferiores a la cota que se alcanza con los caudales que llenan completamente la sección hidráulica del río en el sector.
Por lo anterior, y porque Hidroconsulta Ltda, cuenta con profundo conocimiento para el diseño y amplia experiencia en su construcción (www.hidroconsulta.com), son las razones por las cuales se propone la solución con la tecnología de paneles sumergidos, con la cual, además, se obtienen importantes economías y gran eficiencia en el control de los fenómenos de socavación y erosión, como los que es necesarios atender en El Barrancón, sobre la margen derecha del río Guaviare.
FOTOGRAFÍA 3. La creciente del día 7 de septiembre, 2016, sobrepasó la estructura de emergencia sobre el brazo derecho, el único construido para entonces, sin deteriorarla. (Hidroconsulta SAS, 7 de septiembre, 2016).
(*) En este total no están incluidos los 10 conjuntos adicionales propuestos para la zona de aguas arriba.
4. Conclusiones y recomendaciones
Con fundamento en los resultados de las actividades ejecutadas en desarrollo del Contrato 185-ARC-DIABA-2009, suscrito entre el Consorcio El Barrancón y la Dirección de Abastecimientos de la Armada Nacional, para el cual la firma HIDROCONSULTA LTDA. realizó el diseño del campo de paneles sumergidos, se puede concluir lo siguiente:
1) Las instalaciones militares del Batallón No. 100 de Infantería de Marina están localizadas en un meandro del río Guaviare, en la zona denominada El Barrancón, la cual es afectada por la permanente erosión y socavación del talud del río, por efecto de la dinámica fluvial del río en el sector.
2) A partir del año 1989 el meandro donde se localiza el Batallón No. 100 aumenta los procesos de erosión en las márgenes y cambia incipientemente la geometría de éste, insinuando, además, su acortamiento en el futuro. El punto de acortamiento del meandro se identifica en el punto A, situado, aproximadamente 3.250m aguas arriba de las instalaciones de El Barrancón.
3) La erosión y la socavación del talud en el sector es el resultado del efecto combinado de las fuerzas secundarias naturales generadas por la dinámica del río y por su morfología, y las fluctuaciones del nivel en el río. Tales fuerzas se ejercen sobre los suelos que forman el talud derecho, constituidos por arcillas limosas de color gris y habano entre 2,0m y 3,0m de profundidad; y, Arenas limosas de grano fino de color gris a habano a partir de los 3,0m.
4) Por lo anterior, es indispensable el control directo de los fenómenos de erosión y de socavación causados por el río Guaviare que afectan el sitio El Barrancón.
5) Para el control de los fenómenos erosión y de socavación del talud derecho del río Guaviare en El Barrancón, mediante la sedimentación a lo largo del pie del talud y el consecuente alejamiento de la vaguada hacia el centro del cauce, se diseñó un campo de paneles sumergidos en concreto reforzado, aligerados, de 2,175m x 6,175m x 0,20m y de 1,200m x 6,175m x 0,20m, instalados en el lecho del río mediante pilotes metálicos de tubería abierta, de acero ASTM-A36, de 0,152m (6”) de diámetro y 9,0m de longitud, para proteger un total de 872,9m de orilla. De acuerdo con el diseño, el número total de unidades, sencillas o dobles, es 64, distribuidos en 15 conjuntos de tres a siete paneles.
6) En concordancia con el presupuesto asignado para el contrato, el cual asciende a $1.339 ́517.736.oo (Anexo 7), se opta para el campo de paneles la opción 3. Con ésta se obtiene un costo unitario de $ 1 ́838.615 por metro de orilla protegida, lo que resulta altamente favorable en términos de costos con respecto de la solución inicialmente propuesta con espolones direccionales y protección directa con bolsacretos (Estudios y Asesorías, 2004).
7) Como complemento del campo de paneles descrito en los numerales anteriores, se propone considerar la instalación de diez unidades adicionales, ubicadas a casi 100m aguas arriba del primer conjunto del campo, con el fin de orientar los flujos hacia el campo y contrarrestar un eventual ataque frontal de los flujos de creciente sobre el talud derecho del río en el sector, al inicio del meandro.
8) La Opción 3 que se recomienda, junto con las diez unidades anotadas en el numeral anterior, tiene un costo de $ 1.604 ́926.994, lo que significa un déficit con respecto al valor del contrato de $265 ́359.015, equivalente al 19,81 del valor del contrato. De esta manera, se protegería una longitud aproximada de 973m, para un costo por metro de orilla protegida de $1 ́650.000.
9) La solución adoptada mediante el empleo de la tecnología de paneles sumergidos, a diferencia de las convencionales, implica que la obra no sea, en general, visible a simple vista, excepto cuando ocurren caudales menores de aquellos que llenan la sección hidráulica del río en el sector donde se instalan. Además, por estar sumergidos no se constituyen en obstáculo para la navegación.
Por lo anterior, se recomienda:
a). La construcción completa del campo de paneles sumergidos de acuerdo con la información contenida en los planos de diseño y las especificaciones generales y particulares correspondientes. El campo está conformado por 64 unidades, dobles o sencillas, de paneles en concreto reforzado, aligerado, de 2,175m x 6,175m x 0,20m y de 1,200m x 6,175m x 0,20m, instalados en el lecho del río mediante pilotes metálicos de tubería abierta, de acero ASTM-A36, de 0,152m (6”) de diámetro y 9,0m de longitud, para proteger un total de 872,9m de orilla. De acuerdo con el diseño, el total de unidades están distribuidas en 15 conjuntos de tres a siete paneles.
b). Observar con frecuencia la evolución del río Guaviare en el sector, en especial aguas arriba, donde aproximadamente a 3,25Km se ha observado un punto de posible inicio de acortamiento del meandro; de notarse una marcada evolución sería necesaria una intervención para controlar dicho desarrollo y evitar el eventual aislamiento de la instalación militar de El Barrancón.
c). Dada la importancia del posicionamiento de los paneles de acuerdo con el diseño y con eventuales modificaciones por efecto de la dinámica fluvial en el sitio, se exige un minucioso control de instalación y la consulta permanente con el diseñador para cualquier ajuste que deba realizarse.