CRITERIOS Y PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO PARA EL DRENAJE TRANSVERSAL DE LAS RUTAS NACIONALES

*Por el Dr. Ing. Néstor Rolando Correa

Las rutas y sus obras de paso atraviesan los cauces naturales, las riberas y planicies de inundación de las cuencas hídricas. Atento a ello, la Dirección Nacional de Vialidad (DNV) promueve conceptos, instrumentos y acciones conducentes a lograr un Ordenamiento Territorial (OT) eficaz en cada jurisdicción. Asimismo, se describen nuevos criterios y procedimientos para diseñar y/o verificar las obras que sirven al drenaje transversal de las rutas nacionales, a fin de asegurar que éstas alcancen una vida útil superior a los 50 años, con un costo sostenible (bajo o nulo) para su mantenimiento y conservación.

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CRITERIOS Y PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO PARA EL DRENAJE TRANSVERSAL DE LAS RUTAS NACIONALES

e acuerdo al Código Civil, el cauce natural comprende la porción de tierra que las aguas bañan durante las “crecidas medias ordinarias”. El límite lateral y superior del cauce natural es la línea de ribera (LdR). El cauce natural está constituido por hasta tres elementos: los lechos del río, arroyo o lago, los albardones y/o terrenos inundables que no constituyen aluvión, y las riberas internas. Los terrenos de las rutas y del cauce natural son de propiedad y dominio público, y por ello de exclusivo uso público. La Figura 1 muestra estos conceptos

Figura 1.- Esquema simplificado sobre cauce natural y riberas de uso público.

La DNV observa un incremento de situaciones de inestabilidad hidrogeomorfológica de los lechos, cauces naturales y/o artificiales, de las riberas fluviales con respecto a los que se constataron y/o asumieron durante el diseño de las obras. La DNV presume que las citadas afectaciones a sus obras de paso devienen por aumentos de los caudales y arrastres sólidos.
Por lo tanto, atribuye dichos efectos a cambios regionales acaecidos con posterioridad al diseño, principalmente por cambios no regulados, fiscalizados y/o compensados en el uso del suelo y/o la cobertura vegetal en las cuencas, y accesoriamente por cambios en la variabilidad de las precipitaciones. La inestabilidad descripta afecta las rutas y sus obras de paso, y puede cambiar tanto las premisas, los datos empleados para el diseño de las obras, como su situación técnico-legal.
La Figura 2 indica como corresponde deslindar el dominio público y privado en las márgenes de cursos de agua según lo establece el Código Civil, y normativa complementaria. Estas normas definen las jurisdicciones (nacional, provincial y municipal), las autoridades de aplicación para deslindar, demarcar los espacios de dominio público y privado, y la jurisdicción responsable para administrar y/o fiscalizar el acceso y uso de estos espacios públicos. Son de destacar la naturaleza dinámica de las LdR y el nexo con el OT municipal.

Figura 2.- Deslinde entre objetos territoriales legales de derecho público.

La Ley 26.209 Nacional de Catastro es complementaria del Código Civil y establece a los Catastros (provinciales) como los organismos administradores y registros públicos de los datos concernientes a objetos territoriales legales de derecho público (bienes públicos) y privado de su jurisdicción.
Los Criterios de Diseño (preliminares) que se dan a continuación formarán parte de un Manual de Procedimientos para elaborar Estudios de Diseño y/o Verificación de Obras para Drenaje y/o Control de Erosión de Rutas Nacionales. La DNV planea imponer el Manual durante el año 2012 para todo estudio de obras para drenaje y control de erosión y diseño de rutas.

CRITERIOS Y PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO

CRITERIOS Y PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO PARA EL DRENAJE TRANSVERSAL DE LAS RUTAS NACIONALES

Los nuevos diseños deben asegurar que las obras alcancen una vida útil mayor a 50 años, sin sufrir daños importantes que afecten la conectividad vial. Del análisis de registros y antecedentes hidrometeorológicos se identificará si, por cambios regionales (del uso del suelo, climático y fenómeno ENOS), existen tendencias significativas en las precipitaciones máximas, los escurrimientos o niveles de inundación del curso de agua. Se requiere identificar, tipificar los aspectos hidrogeomorfológicos y de zonificación por riesgo hídrico del tramo fluvial que cruza la zona de camino. Asimismo, si por ello es de esperar que en los próximos 50 años ocurrirá un incremento de la erosión (vertical/lateral), un acrecentamiento en los cauces y/o las márgenes, y la vulnerabilidad de las obras sobre los cauces y las riberas.
El éxito o el fracaso en lograr una implantación estable de obras en un tramofluvial devienen de respetar los condicionantes, de comprender y acompañar la naturaleza y la evolución del curso o cuerpo de agua que se intenta controlar o cruzar. Cada caso es particular, el ingeniero debe entender los factores y procesos hidrológicos, hidro-geomorfológicos, hidráulicos y sedimentológicos dominantes que están presentes en cada caso. Si no hay información debe colectarse, inferirse o asumirse lo más aproximada a la realidad. Para ello son imprescindibles la idoneidad, el sano criterio de ingeniería fundado en las ciencias físicas y naturales, la experiencia y el ingenio del ingeniero.
Será obligatorio recabar correctamente las normas, restricciones, condicionantes que regulan el uso en cada jurisdicción, y aplicarlas a cada uso real (o potencial) que tenga el curso de agua que las obras atraviesan. Asimismo cumplimentar los procedimientos administrativos para demarcar las líneas de ribera y diseñar subestructuras que ocupen las riberas en congruencia con un OT, adaptado a los futuros cambios regionales en las cuencas.

RIESGO HÍDRICO ADMISIBLE

Los conceptos de la Tabla 1 y los criterios y procedimientos de diseño enunciados indican que la DNV admite un Riesgo Hídrico (RH) ? al 40% (riesgo de fallo por afectaciones hídricas) de que las rutas nacionales y sus obras de paso -durante una vida útil ? 50 años- puedan ser sobrepasadas durante crecidas excepcionales con una recurrencia Tr > 100 años.

Tabla 1.- Probabilidad de fallos en función del periodo de explotación previsto.

No obstante, el RH admisible será ? 10% para una cantidad reducida de obras (alcantarillas, puentes, viaductos, cobertizos y/o túneles) de naturaleza transitoria y/o estratégica. Para obras:
*  transitorias, la vida útil mínima a proyectar será ? 2 años, por ello la crecida de diseño tendrá una recurrencia Tr ? 20 años;
*  estratégicas, deberán emplearse dimensiones, materiales y protecciones para soportar crecidas de diseño históricas, con una recurrencia Tr ? 500 años.

Por su parte, los estudios hidrotécnicos deberán estimar las precipitaciones, caudales, velocidades, arrastres y niveles máximos de inundación para los hidrogramas de futuras crecidas** con Tr = 12, 25, 50 y 100 años, y su previsible evolución en los próximos 30 años, ya sea por efectos naturales y/o los cambios regionales observados. Son condicionantes del diseño tanto el deslinde de las líneas de ribera y zonas conexas como las afectaciones que las obras imponen al tramo fluvial y sus planicies de inundación. Asimismo gestionar ante cada autoridad competente la autorización de ocupación y/o uso de márgenes, la conformidad técnico-legal para el proyecto.

DISEÑO DE OBRAS PARA EL DRENAJE TRANSVERSAL A LA ZONA DE CAMINO

CRITERIOS Y PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO PARA EL DRENAJE TRANSVERSAL DE LAS RUTAS NACIONALES

Precauciones al definir el Emplazamiento y la Sección
Cruces de los cursos de agua. Las obras de paso deben proyectarse en tramos fluviales semi-rectos con aproximadamente 100m de longitud hacia agua arriba y aguas abajo del emplazamiento, evitando los meandros y cauces trenzados. Los cruces deben hacerse en alineamiento a 90º con la dirección del flujo en el momento de una avenida; y la luz del puente debe ser tal que afecte lo menos posible la sección del cauce natural.
Terraplenes de acceso. Los puentes y alcantarillas junto a asentamientos humanos son trampas mortales si no se es generoso en las luces del puente y secciones hidráulicas sobre el cauce. Deben evitarse los terraplenes altos junto a las obras que pueden actuar como represas, si ocurre inundación, y producir catástrofes por la limitación de la sección disponible para el paso de la corriente. Caso contrario deben incluirse aperturas paso fauna, que en ocasión de crecidas, puedan funcionar como obras de alivio.
Análisis hidrometeorológico e hidrológico. Es uno de los trabajos previos más importantes para el diseño de obras para el drenaje y control de erosión, independientemente de su tamaño o de su costo. Ese análisis es esencial para determinar las precipitaciones y los caudales máximos, y las velocidades máximas de la corriente; las cuales son indispensables para determinar las secciones hidráulicas y las fuerzas de erosión, debidas al flujo de agua. Si no se conocen con precisión y confiabilidad las intensidades máximas de precipitación y escorrentía, y los caudales máximos de las corrientes, no es posible diseñar adecuadamente las obras para drenaje y el control de la erosión.

Sección hidráulica. Cuando se diseñan las secciones para drenaje de la escorrentía y obras para el control de erosión se recomienda ser prudentemente generoso en la suposición de lluvias, caudales, velocidades, y no correr el riesgo de perder las obras al diseñar para caudales y/o fuerzas de erosión menores que las reales.
Sedimentos y erosión. Es una práctica peligrosa de ingeniería diseñar las obras de paso presuponiendo que pasará solamente el “agua pura”, mientras que en un caso particular el flujo de las crecidas estará constituido por una suspensión y/o mezcla agua-sedimentos, con diferentes propiedades físicas. Las secciones deben diseñarse teniendo en cuenta la fracción de los sedimentos, que pueden constituir un porcentaje importante del caudal (hasta el 40%), y que la concentración de sedimentos aumenta considerablemente la rugosidad del canal y el desplazamiento de las rocas y otros elementos de protección para las obras y las márgenes.

¿Qué aspectos hay que considerar?

CRITERIOS Y PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO PARA EL DRENAJE TRANSVERSAL DE LAS RUTAS NACIONALES

En los Estudios Hidrotécnicos para obras de drenaje transversal a la zona de camino de las rutas nacionales se deberá visitar el sitio de las obras propuestas y su entorno, recopilar, elaborar y/o determinar:
a)     Los Antecedentes Hidrológicos. Los rasgos climáticos, la geomorfología, flora y fauna, la cartografía y los antecedentes hidrotécnicos; un plano de las cuencas hidrográficas con ubicación en planta de las rutas, de las estructuras a proyectar, de las parcelas y/o infraestructuras relevantes, de otras obras o afluentes ubicados en hasta 5Km aguas arriba y 2Km debajo de las obras de paso, y de otras obras de relevancia ubicadas en las cuencas hidrográficas aledañas; planos topográficos, geológicos, edafológicos, climáticos y ambientales de las cuencas hidrográficas; un plano zonal que muestre la ubicación, planialtimetría y parámetros geométricos de las cuencas y subcuencas y sus cauces principales, la ubicación de las estaciones hidrometeorológicas y radares meteorológicos con registros; descripción y el análisis hidrometeorológico de los registros históricos y actuales, de pluviógrafos, de las isoyetas, los histogramas, las curvas I-D-F; los registros de hidrogramas, caudales, aforos, mediciones de velocidad y tirante, niveles y/o fotos de crecidas extremas que se utilizarán para calibrar los modelos hidrotécnicos.
b)    Los Datos de la Geomorfología Fluvial. La colecta de datos y el análisis fluvio-morfológico del cuerpo de agua que transcurre en la zona de camino, la tipificación del cauce natural, sus márgenes y riberas, identificar si existen conos aluviales, riesgos de aluviones, cauces trenzados o meándricos, deltas y/o estuarios, fenómenos de avulsión o de cortes de meandros, la tipificación sedimentológica de la escorrentía y los arrastres del curso de agua; la cuantificación de los arrastres sólidos, el tamaño de las piedras arrastradas, la granulometría, gravedad específica y velocidad de caída de los  sedimentos transportados en suspensión, saltación y el lecho móvil, el contenido de sales en el agua y/o suelo potencialmente agresivas (para las obras).
c)     El Diagnóstico sobre la Evolución Hidro-geomorfológica. Evaluar la estabilidad de la cuenca y del tramo fluvial y proyectar la evolución a 50 años: ¿El lecho y márgenes son estables?, ¿El tramo fluvial tiende a socavar/acrecer, o a migrar lateralmente?, ¿Cuántos cm por año?; determinar y/o justificar para las futuras crecidas de diseño: ¿Qué dimensiones máximas y fracciones tendrán los detritos y sedimentos que escurren por flotación, suspensión, saltación y/o arrastre en los álveos?, ¿Qué fracciones, densidades y viscosidades tendrán las suspensiones y las mezclas agua-sedimentos?; ¿Qué rugosidad (valor “n” de Manning) corresponde asumir para los cauces, sus márgenes y las planicies de inundación?.
d)     Las Líneas de Ribera y Zonas Conexas. Determinar los espacios que condicionan las obras (C. Civil, C. Aguas, Ley de Parques Nacionales 22.357, Ley 26.331 Protección de Bosques Nativos, Ley 26.562 Control de Quema, Ley 26.639 de Glaciares y Ambiente Periglacial), y cumplimentar los procedimientos administrativos para deslindar, mensurar y demarcar las líneas de ribera;
e)    Las Restricciones y/o Limitaciones al Dominio sobre las Márgenes. Determinar las prohibiciones, obligaciones y/o servidumbres administrativas continuas sobre parcelas linderas a las líneas de ribera (C. Civil, C. Aguas, Leyes Hidrográfica 19.922 y de Navegación 20.094, Código de Edificación y OT Municipal, Ley de Áreas Protegidas), a fin de diseñar subestructuras que ocupen las riberas sin conflictos con otras jurisdicciones, en congruencia con un OT, adaptado a los futuros cambios regionales en las cuencas hidrográficas;
f)    Los Hidrogramas de Crecidas* (niveles, caudales y velocidades medias), arrastres y los espacios inundables durante futuras crecidas con Tr = 12, 25, 50 y 100 años, y si la obra estuviera localizada en estuarios el incremento a considerar sobre los niveles anteriores, por la dinámica de las mareas y/o los vientos;
g)     Los Diseños y/o las Verificaciones para que las obras y sus protecciones satisfagan los criterios de congruencia normativa, riesgo hídrico, y de diseño autolimpiante y poco erosivo; y
h)     Las Evaluaciones del Impacto Ambiental y Económico que las obras y protecciones proyectadas tendrán de acuerdo a lo establecido en el MEGA II.

¿Cómo es la secuencia de determinaciones y de cálculos hidrotécnicos?

CRITERIOS Y PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO PARA EL DRENAJE TRANSVERSAL DE LAS RUTAS NACIONALES

El trabajo completo describe un proceso para lograr que los diseños de obras cumplan con los criterios establecidos, sean autolimpiantes y poco erosivas, con dimensiones y/o materiales que aseguren la vida útil proyectada y un costo de conservación y mantenimiento sostenible, que soporten los impactos en situaciones de crecidas -ordinarias y/o extraordinarias- de los ríos, arroyos, cauces aluviales, canales, drenes y/o desagües rurales, lagos, embalses, de las lagunas y otros cuerpos de agua, líquidos y/o sólidos -naturales y/o artificiales-.
Los proyectistas deberán justificar la dimensionalidad, aptitud del modelo hidrológico (computacional) que se empleará para determinar los hidrogramas de las futuras crecidas**, y asimismo para el modelo físico (y computacional) de flujos aplicado: hidráulico (agua limpia) y/o reológico (flujo cohesivo hiperconcentrado, de detritos, de suspensiones y/o mezclas agua-sedimento), para realizar los cálculos del caso bajo estudio.

EVALUACIÓN DE RESULTADOS

En algunas Provincias las normas que administran los cauces naturales presentan imprecisiones técnico-legales, lo que restringe la demarcación de las LdR.
Los diversos estudios que se describen permiten determinar y/o verificar la ubicación y previsible evolución de las LdR (jurisdicción Provincia), los antecedentes o previsiones municipales para materializar caminos o sendas públicas en las márgenes de los cauces naturales (jurisdicción Municipio), y las previsiones de espacio o condicionantes impuestos por Vías Navegables y/o Parques Nacionales (jurisdicción Nación).

CONCLUSIONES

Las mayores dificultades y desafíos son detectar a tiempo las amenazas, la prevención y/o mitigación de los daños por afectaciones hídricas / ambientales, la correcta gestión y validación de de los proyectos en los circuitos administrativos de los ámbitos nacional, provincial y/o municipal. Para finalizar cabe destacar que:
–    En algunas Provincias/Municipios faltan instrumentar algunos aspectos técnico-legales, conocimientos y/o datos para determinar la ubicación y/o evolución de las LdR, y el ancho del camino público en las zonas de ribera; y
–    Esta situación dificulta la sistematización, instrumentación y una rápida implementación del método y las tareas descriptas.

Por ello la DNV planea imponer -durante este año- un Manual de Procedimientos (preliminar) para que los estudios sean elaborados y revisados por ingenieros y/o geomorfólogos idóneos y con experiencia, según los criterios y procedimientos que se describen en el trabajo completo.

 


LISTA DE SÍMBOLOS
ENOS:    El Niño – Oscilación del Sur
LdR: Líneas de Ribera
Lr: Cota o nivel del agua alcanzado con una recurrencia de r años
OT: Ordenamiento Territorial
RH: Riesgo Hídrico
Tr: Tiempo r (en años) para la recurrencia de un evento hídrico


 

El autor ofrece enviar a los interesados el trabajo completo en formato Pdf. Para ello, escribir a ncorrea@vialidad.gov.ar o ncorreasig@gmail.com.

*El Dr. Ing. Néstor Rolando Correa se desempeña en la Dirección Nacional de Vialidad, 9° Distrito San Juan.