afi nathalymorales

7/30/2019 AFI NathalyMorales

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International Institutefor Geo-InformationSciences and Earth

Observation

Universidad Mayorde San Simón

Responsable: Ing. Nathaly Rosario Morales Calvet

1

“Diagnóstico del comportamiento histórico del río Ichilo enel área de Puerto Villarroel”

Maestría en Ciencias de la Geo-Información y Observaciónde la Tierra, mención en Evaluación de Recursos Hídricos

Asesor: Ing. María René Sandóval Gómez, Msc.

Asesor: Ing. Pablo López Antezana, Msc.

Trabajo de GradoCochabamba - Bolivia

Diciembre de 2009



ACLARACIÓN

Este documento describe el proceso del trabajo de grado realizado como parte delprograma de la maestría respectiva en el Centro de Levantamientos

Aereoespaciales y Aplicaciones SIG para el Desarrollo Sostenible (CLAS). Todaslas opiniones expresadas al interior de este documento representan el punto devista del autor y no necesariamente el punto de vista del CLAS.

ii



Diagnóstico del comportamiento histórico del río Ichilo en el área de Puerto Villarroel

iii

Son días que dibujan un cuadro, en la esquina derecha de arriba, un trazo oscuro y fuerte esconde un sol plateado, no se lo ve, se lo adivina, si se tiene una especie de esperanza. En el cuadro llueve desde abajo, y la lluvia son marcas suaves que trae el papel. Casi en el centro, un nudo que arruga todo el dibujo. Encima de la fuerte lluvia flota un botecito, que no quiere ser jalado por el remolino que lo atrae, si se aproxima la tempestad. Son días que se esbozan en tonos grises, pero en una de las esquinas de abajo, hay un huequito, por el que seguro podré salir y escaparme. Necesito una mano, necesito salir….y dibujar otro cuadro.

Agabeyeux.




iv

Hoja de aprobación del proyecto de grado.

Elaborado por:

Ing. Nathaly Rosario Morales Calvet

Responsable

Asesorado por:

Ing. María René Sandóval MSc.

Asesor CLAS

Ing. Pablo López Antezana MSc.

Asesor Externo

Autorizado por:

Lic. J. Stephan Dalence Martinic MSc.Coordinador Académico

Lic. Benjamín Gossweiler Herrera

MPr. Coordinador de Investigaciones




v

RESUMEN

El objetivo principal de esta investigación es identificar y analizar los principalescambios que ha presentado el curso del río Ichilo en el área de Puerto Villarroel,

durante el periodo 1975 – 2008, para establecer en forma aproximada los sectoresdonde el cauce se hace inestable.

Dinámicamente este se caracteriza por presentar una forma meándrica. Se hanpresentado cambios muy relevantes en el transcurso de los 33 últimos años,principalmente en la confluencia entre los ríos Sajta e Ichilo. Llegando al inicio dela formación de un meandro justamente en Puerto Villarroel. Por física la energíaerosiva del río tiende a erosionar la ladera izquierda de cualquier curva meándrica,correspondiendo ésta al área de la zona en estudio.

Por medio de análisis multitemporal se podrá evidenciar los cambios realizadospor el desplazamiento de las curvas meándricas, en un tiempo determinado.

Además es posible determinar la tasa de erosión anual, la cual es expresada enm/año y por medio de este valor se calculará la distancia aproximada que sedesplazará la curva meándrica para el año 2020.




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Tabla de Contenido

1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................ 1

2 ANTECEDENTES ...................................................................................... 1

3 JUSTIFICACIÓN ........................................................................................ 2

4 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ....................................................... 4

5 OBJETIVOS ............................................................................................... 4

5.1 Objetivo General ......................................................................................... 4

5.2 Objetivos Específicos ................................................................................. 4

6 MARCO CONCEPTUAL ............................................................................ 4

6.1 Análisis Multitemporal ................................................................................. 4

6.2 Factores principales que afectan la erosión de la orilla de un río y elcambio en la sección .................................................................................. 5

6.2.1 Descarga ............................................................................................. 5

6.2.2 Suministro de sedimento ..................................................................... 6

6.2.3 Movilidad del material del lecho ........................................................... 6

6.2.4 Erodabilidad del material de la orilla .................................................... 6

6.2.5 Estabilidad de la orilla .......................................................................... 7

6.2.6 Vegetación de la orilla ......................................................................... 7

6.2.7 Influencia humana ............................................................................... 8

6.3 Modelos disponibles para tasa de erosión de orilla .................................... 8

6.3.1 Modelo Hooke...................................................................................... 8

6.3.2 Modelo de Hecking y nanson .............................................................. 9

6.4 Punto de acumulación y formación de remanso ....................................... 11

6.5 Altura del punto de acumulación .............................................................. 12

6.5.1 Función de la densidad probable de la altura del punto deacumulación ............................................................................................. 15

6.6 Altura de la orilla exterior .......................................................................... 15

6.7 Migración del río y reposición del plano de inundación en ríos aluviales .. 16

6.7.1 Migración del meandro ...................................................................... 17

6.7.2 Reformación del plano de inundación ................................................ 19

6.8 Sedimentación en los planos de inundación ............................................. 21

6.8.1 Factores principales que afectan la sedimentación ........................... 21




vii

6.8.2 Tasa de sedimentación ...................................................................... 23

6.8.3 Variabilidad espacial y temporal de la sedimentación ....................... 24

6.8.4 Tamaño de partícula y velocidad de sedimentación .......................... 26

6.8.5 Expresión para la valoración de la tasa de deposición ...................... 26

7 MARCO METODOLÓGICO ..................................................................... 27

7.1 Tipo de investigación ................................................................................ 27

7.2 Enfoque metodológico de la investigación ................................................ 27

7.3 Características del área de estudio .......................................................... 28

7.3.1 Ubicación ........................................................................................... 28

7.3.2 Clima ................................................................................................. 29

7.3.3 Precipitación ...................................................................................... 29

7.3.4 Vegetación ......................................................................................... 29

7.3.5 Hidrografía ......................................................................................... 30

7.3.6 Geología y Geomorfología ................................................................. 30

7.3.7 Suelos ................................................................................................ 31

7.4 Fuentes de información ............................................................................ 32

7.4.1 Procesamiento de imágenes satelitales ............................................ 34

7.4.2 Modelos matemáticos ........................................................................ 35

8 RESULTADOS ......................................................................................... 39

8.1 Análisis Multitemporal ............................................................................... 39 8.2 Determinación de la tasa de erosión anual ............................................... 48

8.3 Determinación de la erosión para el año 2020 ......................................... 49

9 CONCLUSIONES ..................................................................................... 51

10 RECOMENDACIONES Y DISCUSIONES ............................................... 51

11 BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................ 52




ix

Figura 18: Perfil fisiográfico y geomorfología del área ......................................... 31

Figura 19: Digitalización del río para el año 2003 ................................................ 34

Figura 20: Comparación entre imágenes satelitales correspondientes a los años1975 y 2008 ........................................................................................................... 35

Figura 21: Coeficientes propuestos por Urquieta (2006) ...................................... 37 Figura 22: Características estimadas para el meandro ........................................ 38

Figura 23: Trazado del curso del río en el sector de Puerto Villarroel para los años1975 y 1985 ........................................................................................................... 39

Figura 24: Trazado del curso del río en el sector para los años 1990 y 2000 ...... 41



ÍNDICE DE CUADROS

Cuadro 1: Descripción física del suelo ................................................................. 32

Cuadro 2: Lista de imágenes obtenidas para el estudio ....................................... 32

Cuadro 3: Datos proporcionados por otras fuentes .............................................. 32

Cuadro 4: Área del río para cada año de estudio ................................................. 47

ÍNDICE DE MAPAS

MAPA 1: Comportamiento del Río Ichilo durante los años 1975 y 1985 .............. 40




MAPA 5: Posible comportamiento de la curva meándrica para el año 2020 ........ 50




1

1 INTRODUCCIÓN

Según Parker (2004), los ríos son los autores de su propia forma. En la extensión deltérmino, un río establece su geometría, forma, talud y otras características paramantener un balance entre su capacidad de transporte y su gran cantidad de caudalimpuesta (Chang, 1988).

Para que un río se comporte de forma estable o inestable, generalmente intervienenuna serie de factores; entre los factores hidrogeomorfológicos que se destacan,están las características hidráulicas propias del río (sedimentos, pendientes,secciones y caudales) y el comportamiento hidrológico de la cuenca de aporte.

Además para que se produzca la inestabilidad de los cauces intervienen factoresque tienen que ver con el grado de afectación antrópica que ha sufrido la cuenca deaporte y el tramo del río en análisis (Balbis et al., 2005).

En el presente estudio la descarga de la sección llena del río es comprendida comouna caracterización morfológica del río, la cual esencialmente es el producto de los

procesos de erosión y deposición desarrollados dentro de la sección así como sobreel plano de inundación. De este modo, la descarga está asociada al nivel del planode inundación, el cual a su vez es utilizado como parámetro para la predicción de lasdimensiones de la sección del río (Urquieta, 2006).

Desde tiempos remotos hasta la actualidad, los estudios en la morfología de los ríoshan intentado llegar a una teoría universal para describir el equilibrio dinámico en lascorrientes naturales de los cauces. Para hacer esto las diferentes propuestas hanenlazado las características del río a variables básicas independientes. Entre lasmás importantes se pueden citar: la variación de descarga, carga del sedimento y eltamaño de la partícula.

La erosión lateral de la orilla de un río es el proceso primario para el cambio de lasección del río (Leopold et a.l, 1964). Mientras se da este progreso de cambio en lasección, el desarrollo de las curvas de los meandros es un resultado típico; loscuales por sí mismos pueden ir cambiando según las características de la zona.

El progreso de cambio de la sección típicamente resulta en el desarrollo de lascurvas de los meandros; los cuales por sí mismos pueden desplazarse en corrientesaguas abajo.

Por medio del análisis multitemporal se determinó que en el transcurso de losúltimos 33 años, el tramo del río en análisis, ha tenido importantes modificacionessegún el paso del tiempo y ha llegado a afectar a la población que habita en Puerto

Villarroel, debido a la amplitud de los meandros y afectación por erosión lateral.2 ANTECEDENTES

El Municipio de Puerto Villarroel se encuentra a orillas del río Ichilo justo aguas abajode la confluencia de los ríos Sajta e Ichilo. Este Municipio se destaca por ser elpuerto fluvial más importante que vincula a los departamentos de Cochabamba yBeni.




2

El río Ichilo se caracteriza por ser un río de tipo meándrico, nace en las estribacionesde la serranía de Racete, con el nombre de río Alto Ichilo, en la provincia Caballerodel departamento de Santa Cruz; éste al confluir con el río Moyle, pasa adenominarse río Ichilo; comprende una longitud de 400 [km], desde su nacientehasta confluir con el río Chapare y formar el río Mamorecillo. Sin embargo, el río

Ichilo propiamente dicho, desde la confluencia de los ríos Alto Ichilo y Moyle, hastaformar el Mamorecillo, escurre a lo largo de 370 [km] (Hidrogafía Naval, 1998).

Figura 1: Vista parcial de Puerto Villarroel sobre la ribera del río Ichilo

Se realizaron pocos estudios sobre la problemática de las inundaciones y la erosiónde la ladera izquierda del río que se traduce en daños no cuantificados a

infraestructuras localizadas a orillas de este río. Torrez (2003), realizó un estudiosobre la determinación de los planos de inundación en Puerto Villarroel. Entre lo másimportante que realizó en su estudio está la determinación de caudales pico ysecciones transversales del río.

Otro estudio fue realizado por el Servicio de Mejoramiento a la Navegación Amazónica (SEMENA), que se basa en un proyecto para la construcción de unespigón y muro de contención para el muelle de SEMENA y la complementación conel muro de los defensivos. Dicho proyecto encara una situación de emergencia por los desastres ocasionados en gestiones pasadas debido al fenómeno del Niño en laregión del Trópico de Cochabamba, más propiamente en Puerto Villarroel, es de

suma importancia porque el puerto está actualmente expuesto a una erosión de laribera por los turbiones que han elevado el nivel de aguas y los futuros turbiones quese avecinan en la época de lluvias (SEMENA, 2008).

3 JUSTIFICACIÓN

La amplitud de los meandros y la erosión lateral de la orilla izquierda del río Ichilo,ocasionada por fenómenos naturales o inducidos, incrementa su acción erosiva entemporadas de lluvias, a esto se suma las características hidrogeomorfológias de la



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4

La determinación de la tasa de erosión anual y la predicción del comportamiento delrío Ichilo, para el año 2020, son de gran importancia puesto que ayudará a la tomade decisiones en planes de intervención (en cuanto a una planificación territorial dela zona) y así ejecutar medidas correctivas o de prevención en los tramos necesariospara la atenuación de las crecidas del río Ichilo.

4 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Los diferentes procesos, ya sean naturales o inducidos, que han afectado de formarelevante el comportamiento del río Ichilo, han traído consigo impactos negativos degran magnitud para la población que habita en Puerto Villarroel.

El problema de las constantes inundaciones y la formación del meandro, justo en elárea que corresponde al municipio, responden a que un río forma su propia seccióny su propio plano de inundación. Por medio de este trabajo se pretende apuntar lasbases necesarias para una intervención en su curso o para posteriores estudios deplanificación territorial, que permitan mitigar los impactos negativos ocasionados.

5 OBJETIVOS

5.1 Objetivo General

Específicamente en Puerto Villarroel, diagnosticar el comportamiento del río Ichilo,mediante un análisis multitemporal a través de imágenes satelitales y por medio deun modelo matemático.

5.2 Objetivos Específicos

Para llevar a cabo el objetivo general se plantean los siguientes objetivos

específicos:- Evaluar la dinámica del cauce del río a través de imágenes satelitales de

diferentes años (1975, 1985, 1990, 2000, 2003, 2006 y 2008)

- Valorar la tasa de erosión anual de la ladera izquierda del río

- Predecir el comportamiento de la curva meándrica de la ladera izquierda delrío para el año 2020

6 MARCO CONCEPTUAL

6.1 Anális is Multitemporal

El análisis multitemporal es un procedimiento específico de análisis diferencial otemporal de imágenes. Con la disposición de imágenes de la misma área pero dediferente época o tiempo, es posible realizar el cálculo de la diferencia de imágenesy permite visualizar las áreas que han experimentado cambios sobre el tiempo.Realizando este análisis se puede generar nuevas imágenes con valores queexpresan los cambios ocurridos en el tiempo (LADA-FAO, 2005).




5

6.2 Factores principales que afectan la erosión de la orilla de un río y elcambio en la secciónFactores principales que afectan la erosión de la orilla de un río y elcambio en la sección

En un río meándrico en la medida en que evoluciona la curva, el radio de curvaturadecrece y su tasa correspondiente tiende a incrementarse. Por otra parte en lamedida que una curva meándrica crece, produciendo migración, muchasinteracciones complejas toman lugar entre el caudal y la morfología dentro de lasección de un río (Figura 3).

En un río meándrico en la medida en que evoluciona la curva, el radio de curvaturadecrece y su tasa correspondiente tiende a incrementarse. Por otra parte en lamedida que una curva meándrica crece, produciendo migración, muchasinteracciones complejas toman lugar entre el caudal y la morfología dentro de lasección de un río (Figura 3).

Figura 3: Interacciones que ocurren en la migración de un meandroFigura 3: Interacciones que ocurren en la migración de un meandro

Estas interacciones dependen de varios factores. Los más importantes son:descarga, suministro de sedimento, movilidad del material del lecho, erodabilidad dela orilla, estabilidad de la orilla, vegetación de la orilla y la influencia humana(Nanson y Hickin, 1986; Thorne y Osman, 1998; Hooke, 1992).

Estas interacciones dependen de varios factores. Los más importantes son:descarga, suministro de sedimento, movilidad del material del lecho, erodabilidad dela orilla, estabilidad de la orilla, vegetación de la orilla y la influencia humana(Nanson y Hickin, 1986; Thorne y Osman, 1998; Hooke, 1992).

6.2.1 Descarga6.2.1 Descarga

La magnitud y la frecuencia de los cambios de caudal, son los aspectos másrelevantes relacionados a la descarga del caudal, lo cual influye en la erosión de laorilla en la curva meándrica. Ackers y Charlton (1970) mostraron que con el tiempola geometría plana de un canal meándrico se ajusta a la descarga de su secciónllena. Por otra parte, por medio de otros estudios realizados, Hughes (1977) sostuvoel hallazgo de que los mayores ajustes de meandros están relacionados ainundaciones con un intervalo recurrente de 1,5 años los cuales usualmente sonutilizados para representar la descarga de la sección llena del río.

La magnitud y la frecuencia de los cambios de caudal, son los aspectos másrelevantes relacionados a la descarga del caudal, lo cual influye en la erosión de laorilla en la curva meándrica. Ackers y Charlton (1970) mostraron que con el tiempola geometría plana de un canal meándrico se ajusta a la descarga de su secciónllena. Por otra parte, por medio de otros estudios realizados, Hughes (1977) sostuvoel hallazgo de que los mayores ajustes de meandros están relacionados ainundaciones con un intervalo recurrente de 1,5 años los cuales usualmente sonutilizados para representar la descarga de la sección llena del río.

Por otro lado Schumm (1968), atribuyó los cambios en el río Murrumbidgee en Australia a las alteraciones en el régimen de descarga resultantes de los cambiosclimáticos y correspondientes a la variación del desvío. El movimiento de meandrosestá relacionado a la duración del promedio superficial de los eventos de descarga(Daniel, 1971). Hooke (1980), sugirió que muchas de las erosiones de orilla estánasociadas al caudal pico. Otros autores han relacionado también la erosión de laorilla al régimen de descarga como un factor importante (Laczay, 1977; Odgaard,1987; Hagert, 1983).

Por otro lado Schumm (1968), atribuyó los cambios en el río Murrumbidgee en Australia a las alteraciones en el régimen de descarga resultantes de los cambiosclimáticos y correspondientes a la variación del desvío. El movimiento de meandrosestá relacionado a la duración del promedio superficial de los eventos de descarga(Daniel, 1971). Hooke (1980), sugirió que muchas de las erosiones de orilla estánasociadas al caudal pico. Otros autores han relacionado también la erosión de laorilla al régimen de descarga como un factor importante (Laczay, 1977; Odgaard,1987; Hagert, 1983).

Características en

la velocidad de losperfiles

Orillaexterna

Dirección del flujo secundario

Flujo al otro lado del punto deacumulación

Superficie de agua elevada




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6.2.2 Suministro de sedimento

Algunos autores sugieren que el incremento de la carga de sedimento puedeincrementar la sinuosidad de los ríos, debido a un incremento en la tasa de erosiónde la orilla; asociado a la alta carga de sedimento (Ackers y Charlton 1975; Neill,1984).

Por medio de datos históricos, del movimiento de la curva de un meandro por unperiodo de 100 años, Lewin (1978) ilustró la influencia de la carga de sedimento enla tasa de migración de la orilla. Chang (1984), dio una explicación teórica para lavulnerabilidad de la formación de meandros según el suministro de sedimento, éldemostró como el radio de la carga y descarga del lecho, para el canal aluvial, detalud constante y tamaño de sedimento, pueden variar en respuesta al cambio dedescarga. Siguiendo una disminución en la descarga, la carga del sedimentosuministrada desde la superficie de la corriente decae proporcionadamente paramantener un talud constante. El canal responde incrementando su sinuosidad através del aumento de la formación de meandros y eso reduce el talud

paralelamente a la reducción del suministro del sedimento.

6.2.3 Movilidad del material del lecho

Se refiere a la habilidad del caudal para desgastar la tierra en la curva del meandrodebido a las corrientes de agua. La condición necesaria para el origen y formaciónde meandros en una corriente aluvial, es la erosión del material del lecho y ladeposición del material erosionado en la corriente aguas arriba (Nagabhushanaiah,1967). El desgaste de la resistencia del material generalmente se incrementa con eltamaño de la partícula, pero para una fina o muy fina resistencia en la erosión delsedimento y profundo desgaste en las aguas corrientes puede verse limitado por la

cohesión (Rhoads y Miller, 1991).Nanson y Hickin (1986), utilizaron el análisis estadístico de la erosión de la orilla y lamigración del canal en el oeste de Canadá, para mostrar que el 70% de lavariabilidad en la tasa de migración de 18 ríos Meándricos se puede explicar por lavariabilidad en la descarga y el tamaño de sedimento del lecho. En este fundamento,parece ser que mientras la descarga y el tamaño del material del lecho son loscontroles predominantes en la tasa de migración, otras variables también pueden ser significantes (Urquieta, 2006).

6.2.4 Erodabil idad del material de la ori lla

La erodabilidad del material de la orilla representa la habilidad de la orilla del río pararesistir los procesos de corte fluvial. Consecuentemente la migración del canal esafectada por la erosión del material que forma las líneas de la orilla del río Rhoads yMiller reportaron una respuesta menor del río Des Plaines en Illinois, USA a varioseventos de la sección llena debido a una alta resistencia de la erosión de las orillascohesivas.

Por otro lado Hasegawa (1989) desarrolló un coeficiente de erosión de la orillabasado en las propiedades del material de la orilla. Él encontró que el valor de la




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efectividad del coeficiente de la erosión de la orilla era similar en diferentes ríos,sugiriendo que tanto las características en la posesión de coeficientes que eranuniversalmente suficientes para justificar su uso como un fundamento para predecir la tasa de erosión de la orilla en las curvas meándricas. Como sea, la erodabilidadno es una propiedad conservativa de la orilla dado que es cambiante y está afectada

por otros factores, por ejemplo: humedad del suelo (Hooke, 1980; Lawler, 1987).Reforzando esto, Mosselman et al (1991), estableció que hasta aquí que no eraposible hablar acerca de un coeficiente de erodabilidad universal.

6.2.5 Estabilidad de la ori lla

La estabilidad de la orilla se refiere a las propiedades geotécnicas de las orillas delos ríos, tales como material de cohesión de la orilla y el ángulo de fricción delmaterial de la orilla (Thorne y Oman, 188a-188b). Ellos demostraron teóricamenteque estas propiedades tenían una influencia en el movimiento continuo lateral en lascurvas meándricas.

Básicamente se establece, según el autor, que la migración del canal es tambiéninfluenciada por la geotecnia de la orilla.

6.2.6 Vegetación de la ori lla

La importancia de la vegetación de la orilla es notable, dado que afecta en granmedida otros factores mencionados anteriormente (erosividad del caudal,erodabilidad de la orilla y la estabilidad de la orilla). La vegetación de la orillacomúnmente puede afectar la resistencia al caudal y la resistencia del material de laorilla.

Las raíces de la vegetación en las plantas refuerzan el suelo significativamente,

incrementando su resistencia y de esta manera reducen las tasas de erosión (Smith,1976). Por otra parte Thorne (1982), sugirió que la estabilidad de la orilla y laerosividad del caudal o flujo se pueden ver afectadas solo si las raíces de lavegetación se extienden profundamente más allá de la interface entre la superficiedel agua y la orilla y el plano potencial más crítico. Así, la altura de la orilla y relativaa la posición de la vegetación y profundidad de las raíces es importante, sinembargo la presencia de solamente vegetación en la orilla no garantiza unareducción en la tasa de migración.

Otro impacto importante en la erosión de la orilla asociado a su vegetación, es lavariación en la actividad del uso de la tierra próximo a la orilla del río, como por ejemplo el hecho de mover la vegetación de la ribera puede afectar ya sea a la

estabilidad de la orilla o erodabilidad de la orilla. En algunos casos las orillas sinvegetación de la ribera puede ser cerca de 5 veces más probable que sufran erosióndurante las temporadas de inundación y la erosión de la orilla puede ser 30 vecesmás resistente en las orillas con vegetación que las que no tienen vegetación(Urquieta, 2006).




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6.2.7 Influencia humana

Los impactos de la intervención humana por la regulación del río, la estabilización dela orilla y la actividad del río en general, entre una larga variedad de factores, sonalgunas medidas que afectan la tasa de migración. Brice (1983), por medio de lavaloración de 100 canales afectados por realineamientos y relocalizaciones y/oactividades humanas, encontró que la respuesta típica a una intervención era elensanchamiento de la sección del río y la aceleración de la tasa de crecimiento delas curvas adyacentes.

Otros autores establecen claramente el gran efecto de la intervención humana en latasa de erosión de la orilla (Bradly y Smith, 1984; Williams y Wollman, 1984).

6.3 Modelos disponibles para tasa de erosión de orilla

Aunque la erosión de la orilla es un proceso complicado, se han desarrollado unnúmero de métodos para predecir la tasa de erosión de las mismas a lo largo de los

ríos. Estos métodos pueden ser distinguidos en dos tipos, por un lado unorelacionado a un modelo matemático 2D y desarrollado para calcular u ordenar laerosión de la orilla basada en los cortes, la velocidad local (de la región) y eltransporte del sedimento de esa región, la geometría del canal, caudal, y procesosrelativos. (Mosselman, 1999). Otro modelo fue desarrollado por Ariathuri y

Aralanandan (1978), Ikeda et al. (1981), Parker (1981, 1983), Odgaard (1987),Mosselman (1992), Crosato (1990), por medio de una revisión de modelosmatemáticos de cambios de río discutieron la utilidad de varios modelosbidimensionales. Ellos concluyeron que como estos modelos son capaces de ayudar a entender como evoluciona el canal de un río, ninguno de ellos a alcanzado un nivelpara ser un modelo válido genéricamente y de fácil aplicación (Urquieta, 2006).

Por otro lado otro el método basado en el tiempo estima la tasa de erosión anual dela orilla según el área de la zona de influencia (Hooke 1980), los parámetros delcanal tales como la descarga y las características de los materiales de la orilla y lageometría de la región del canal son tomados en cuenta para la aplicación de estemétodo (Hickin y Nanson 1984).

6.3.1 Modelo Hooke

Hooke en 1980 vinculó la tasa de erosión de la orilla a la línea divisoria de aguamostró que la relación resultante de la regresión puede explicar 53% de la variaciónen medio de la tasa de erosión y 39% de la variación en la máxima tasa de erosión.

Las ecuaciones que se obtuvieron fueron: Ecuación 1 8,67 0,114 2,45 , Donde M’: Tasa media de erosión [m/año]; DA=área de la zona de influencia [km 2];Mmax=tasa máxima de erosión [m/año].




9

La relación implica que como el área de la zona de influencia puede esperarse queesté en proporción al ancho del río, la tasa de erosión de la orilla deberáincrementarse en proporción de esta también, por tanto esto sugiere que las tasasde erosión de la orilla son similares para todas las cuencas de todos los tamaños siestán normalizadas en términos de incremento en el ancho del canal por año

(Hessegawa, 1980).De cualquier manera esta relación es bastante amplia como muchos factores apartedel área de drenaje cuya influencia en la tasa de migración no está tomada encuenta.

6.3.2 Modelo de Hecking y nanson

Las tasas de migración lateral en los ríos Meándricos pueden ser correlacionadascon la proporción de curvatura en la curva del meandro (Bagnold, 1960; Hickin yNanson, 1984). Esto p

uede verse en la siguiente figura:

Figura 4: Relación entre la tasa de erosión de la orilla atura, ambos son

ickin y Nanson en 1984, encontraron que la tasa de erosión de la orilla es una

y el radio de curvnormalizadas por el ancho del canal (Hooke, 1991)

Hfunción mayormente del radio de curvatura con el ancho del río; tambiéndependiendo de la altura de la orilla en la curva externa, el poder de la corriente y uncoeficiente que representa la resistencia a la migración del canal.

, 2,5 2,5 1,5 1 2,5 , Ω Ecuación 2

Ecuación 3

Curvatura r/w

Tasa deerosión

m/w




10

Ω Donde M=tasa de erosión de la orilla [m/año]; M2.5=tasa máxima de erosión de la

orilla (m/yr); Ω=poder total de la corriente [Watts/m]; hob=altura de la orilla externa(m); Yb=resistencia al coeficiente de migración del canal (N/m2); Q5=caudal conperiodo de retorno de cinco años el coeficiente de resistencia para una partículaconocida el se puede utilizar gráfico siguiente propuesto por los mismos autores.

Figura 5: Relación entre el coeficiente de resistencia a la migración del meandro (Yb) y eltamaño de partícula de los sedimentos de la or illa externa (Hickin y Nanson, 1984)

Para aplicar el modelo matemático propuesto por Urquieta (2006), es importantedeterminar la pendiente de equilibrio para el río en estudio, para ello se aplica lasiguiente ecuación:

,

Donde: i=pendiente; ke=coeficiente de la pendiente; k=1; βb=Coeficiente querelaciona la sección llena del río y la descarga media anual; n= Coeficiente depotencia de carga de sedimentos en relación con la velocidad de flujo; m=Coeficiente que relaciona la carga del sedimento con la velocidad de flujo; αQ=Coeficiente de desviación promedio; Q= Descarga promedio anual; C= Coeficientede Chézy.

Ecuación 5

Ecuación 4

Ecuación 6

Ecuación 7




11

La tasa de erosión es determinada aplicando la siguiente expresión:

//.√ /

Donde: Mmax=Tasa máxima de erosión; ab =Coeficiente de relación Bb-Qb;θ=Parámetro de Shied’s; g=aceleración de la gravedad; ρ=Densidad del agua;Q=caudal promedio anual; Yb=Coeficiente de resistencia de la orilla obtenido por medio de la figura 5; Qb=caudal de la sección llena; Bb=Ancho del río.

6.4 Punto de acumulación y formación de remanso

La importancia de observar el punto de acumulación y la formación de remanso esdesde luego verdaderamente doble como puede esperarse. Primero, la formación deremanso determina la altura de la orilla del río, en la cuando el río golpea y erosiona,

esta zona de erosión es la curva externa siendo un importante factor que determinala tasa de migración del agua. Segundo, el punto de acumulación determina el nivelinicial de la deposición por encima de la orilla antes de que la acreción verticalcomience (cuando se cae la lama); nivel inicial de sedimentación de la corriente queinunda.

La formación del punto de acumulación determina, al menos como suposición parael presente estudio, el nivel inicial para la deposición antes de que la crecidacomience. En otras palabras puede ser observado como un nivel inicial para lasedimentación del plano de inundación.

Los puntos de acumulación se forman en la curvas de los ríos y pueden estar

compuestos de grava, arena, sedimento y arcilla. Su forma característicasemielíptica es fácilmente reconocible. Por la manera en la que están formados, lospuntos de acumulación que ocurren en los ríos tienen la misma forma que los puntosde acumulación que se formaron en los ríos hace millones de años atrás.

Los procesos que sedimentan los puntos de acumulación son los mismos en ríoslargos y cortos. Como un resultado, todos estos puntos también tienen la mismaforma ya sea si son largos o cortos o jóvenes o viejos (Figura 6).

Ecuación 8




12

Figura 6: Diagramas que ilustran la formación del punto de acumulación a) el efecto del canalcurvado en el caudal b) punto de acumulación (que dan lugar a la estrangulación del rio)

formado en la orilla interna y la erosión que ocurre en la orilla externa (Fuente: Urquieta, 2006).

Los puntos de acumulación obtienen sus formas únicas a causa de la manera enque el agua fluye a través de las curvas de los ríos. Conforme el agua va ingresandoen la curva del río, el caudal gira en un espiral. La corriente del caudal es mayor enel lado externo de la curva causando la erosión de la curva externa. Conforme elagua fluye alejándose de la orilla externa (después del impacto) y sube el talud de laorilla interna, o punto de acumulación, pierde algo de su energía y comienza adepositar sedimentos erodados de la orilla externa o remanso.

6.5 Altura del punto de acumulación

Por medio de una revisión literaria extensa no se encontraron estudios vinculados ala estimación de la altura del punto de acumulación. Para el presente estudio se harealizado una aproximación sencilla usando la ecuación 3. Esto implica que el puntode comienzo para la sedimentación será estimado por la topografía del lecho en elmeandro del río.

Considerando la morfología 2D, una redistribución del caudal y el sedimento ocurreen las curvas meándricas, lo que lleva a una solución de tipo simetría axial en unacurva larga con radio constante. El talud del lecho transverso β, puede ser definidapor la ecuación 1:

Donde: R=radio de curvatura de la curva; f(θ)=función del parámetro de Shield’s elcual expresa el efecto transversal de talud-lecho en la dirección de transporte desedimento; h= profundidad; A=coeficiente del caudal en espiral definido como(usualmente A es considerada más o menos 10):

Ecuación 9

Erosión en la superficie

Erosiónen laorilla

Punto deacumulación

Ondas

Declive enel flujo y

tamaño departícula

Orilla cóncava

Zona de erosión

Zona de acumulación odeposición

Corriente circulatoria de flujo de agua alrededor de lacurva del río

Punto deacumulación

Paso de corrientealrededor de la curva

Demostración del paso de las partículas en formade espiral por el paso de la curva de un río




13

La función f(θ) fue definida por Talmon et al. (1995) como:

9, √

En la práctica comúnmente la función que se muestra arriba es escrita así:f(θ)=0,85√θ para canales naturales.

La forma del punto de acumulación está determinada por la longitud de la curva Lp yla longitud de la humedad Ld expresada por Struiskma et al. (1985) así:

Donde: λs=es igual a la longitud del lecho; λw=longitud o largo de adaptación delcaudal o corriente principal; n=es una función del transporte del sedimento (S=mun,m-n=son coeficientes y u es la velocidad del caudal o flujo)

Por otra parte λs y λw son definidas com :o

La siguiente figura ilustra el perfil del lecho para la morfología 2D y la variación de lalongitud de la onda y la variación de la humedad para diferentes valores de n.

Ecuación 11

Ecuación 12

Ecuación 13

Ecuación 14

Ecuación 10




14

Figura 7: a) Perfil de la curva longitudinal en cond iciones de simetría axial b) Variación de lacurva y la longitud de la humedad con exponente de transporte de sedimento

Ahora asumiendo una esquematización de la sección de cruce del canal como semuestra en la Figura 8, la altura del punto de acumulación puede ser estimadaaplicando la ecuación 5 como se ve a continuación. 2

Por lo tanto si sustituimos A=10 y f(θ)=0.85√θ y simplificando, la ecuación 5 resultaen la ecuación siguiente:

4,25√

Donde: hpb=altura del puno de acumulación y B=ancho del canal.

Figura 8: Esquematización del corte de una sección para la estimación del punto deacumulación

Ecuación 15

Ecuación 16




15

6.5.1 Función de la densidad probable de la altura del punto de acumulación

Siguiendo la función de densidad probable de ríos Meándricos propuesta por (Camporeale et al., 2005) la función de densidad de los puntos altos de acumulaciónpuede ser estimada. Con esto se puede establecer la función de densidad probable.Para lograrlo una relación entre el radio de la curvatura y la altura del punto deacumulación es necesaria. Entonces usando la ecuación 13 relacionada a los radiosde curvatura y altura del punto de acumulación y la función de distribución probablede radios de curvatura proporcionados por Camporeale et al. (2005), permite obtener la función de distribución probable de la altura del punto de acumulación.

Primero que nada una curva estimada es ajustada a la función de distribuciónprobable del radio de curvatura, cumpliendo los requerimientos del área inferior a lacurva fijada que es igual a 1.

Segundo, la relación de la altura del punto de acumulación puede ser simplificadausando la relación empírica entre el largo del meandro y ancho del río que sugiereque λ es más o menos 10B.

Simplificando y expresando todo esto en una función de la curvatura adimiensionalresulta en: 0.425√ Donde hpb=altura promedio del punto de acumulación; h=altura promedio del caudal;θ= parámetro del Shield’s; λ/Rc=radio de curvatura

6.6 Altura de la ori lla exterior

La altura de la orilla exterior es causada por el flujo secundario, asociado al flujo en

el comienzo de la curvatura. La corriente necesita cierta longitud para la distribucióndel flujo y del sedimento, puesto que tienen que adaptarse a las nuevas condiciones.

El caudal o flujo espiral tiende a transportar partículas hacia la corriente de la curvainterior, hasta que se forme un talud lateral empinado y el equilibrio entre las fuerzaslaterales de los componentes del lecho afectado, las fuerzas que producen estelecho cortado y las fuerzas de gravedad se establezca (Fanvendegom, 1947).

El nivel del lecho de curvatura en dirección transversa esta dado por Jansen (1979),como sigue:

Donde: hy=profundidad del agua; hc= profundidad promedio del agua (mitad del río);Ry=radio de la curvatura en la localidad y; Rc= radio de la curvatura; ic=talud del niveldel agua en la mitad del rio; Δ=densidad relativa; D=tamaño del material del lecho.

Esta ecuación fue derivada asumiendo la descarga continua del material con tamañouniforme del material del lecho, transporte de carga y orillas fijas.

Ecuación 17

Ecuación 18




16

Struiksma (1988), presento un gráfico (Figura 9) para estimar la altura máxima de laorilla exterior y la altura de los canales curvados en términos de promediotransversales. En la figura hob/h es la relación entre la profundidad máxima y laprofundidad promedio; B/Rc es la relación entre el ancho del río y el radio de lacurvatura; θ=es el parámetro de Shield’s; y A es el coeficiente de flujo secundario

que depende del coeficiente de Chezy. 1 √ Donde εob= factor de calibración (1); k= coeficiente Von karma (0,4); g=aceleraciónde la gravedad; C=coeficiente de Chezy.

Figura 9: Método para encontrar la profundidad de escurrimiento máxima (Strusikma, 1998)

El método de predicción basado en el talud transversal del lecho y la distribución delas velocidades transversal, es válido para grandes curvaturas circulares o corrientes

circulares. El talud transversal del lecho esta expresado como: Donde: δh/δn=talud transversal; A=coeficiente secundario de flujo; f(θ)=funciónrepresentando la influencia del parámetro de Shield’s.

6.7 Migración del río y reposición del plano de inundación en ríos aluviales

La importancia de este aspecto está en usar el proceso de migración del río(deposición y erosión) y la formación de corrientes de agua como una herramientaque representa los complejos mecanismos involucrados en el juego entre deposición

y acción erosiva dentro de un determinado sistema fluvial a una escala que se puedallegar, ocupándose esencialmente de la interacción de canales, corrientes de aguade una manera más simple y general. En otras palabras por medio del usocombinado de la migración y la recuperación de los lechos de río se pretendesimplificar la alta variabilidad espacial y temporal de algunas variables dependientes.

La migración de ríos esta relacionada a la forma del canal, características del flujo,erosión de las orillas, y otros factores (Yojansen y Parker, 1975). Localmente la

Ecuación 19

Ecuación 20




17

distribución de la velocidad y la presión de corte y las características del lecho y delsedimento del lecho y de la orilla y el control de la conducta del canal determina por lo tanto la morfología del canal; tal como dimensiones, ancho profundidad, ritmo decorriente del meandro y amplitud, forma (sinuosidad, radio de curvatura del diámetrode la curva) y el talud no solamente se reflejan en corrientes arriba sino además

proveen información de la dirección y de la migración del canal. Por ejemplo, canalesaltamente sinuosos y de igual ancho son relativamente estables mientras que menoscanales sinuosos de variable ancha pueden migrar rápidamente.

Los procesos fluviales involucrados en predecir tasas de migración son muycomplicados y variables de importancia, los factores que afectan los cambios de lascorrientes en canales aluviales son: descarga de la corriente (magnitud y dirección),carga del sedimento incluyendo tipos y tamaño de los sedimentos, talud longitudinalde la cuenca, resistencia a la erosión de la orilla y del lecho, vegetación, geología,incluyendo rocas primarias, trozos de arcilla y cambios en la forma de la cuenca yactividad humana.

La morfología y la conducta de un rio están determinadas fuertemente por elsedimento y descarga corrientes arriba. Por lo tanto cualquier modificaciónsignificativa de la caga del semiento y la descarga de agua como resultado deeventos humanos naturales puede impactar tasas locales de cambio de canal.

6.7.1 Migración del meandro

La migración de un meandro es el proceso por el cual un meandro se mueve dentrode su área del plano de inundación disponible. La migración incluye el cambio lateraldel canal, expresado normalmente en términos de distancia recorrida perpendicular a la línea central del canal.

Las migraciones del canal tienen generalmente dos componentes (lateral yposterior), varios tipos de movimientos se originan; traslación, cuando la curvacambia de posición contra la corriente o río abajo sin la alteración de su formabásica; rotación, cuando el eje de la curva cambia su orientación; y extensión,cuando la longitud del río aumenta. Éstos se ilustran en la figura 10; además sepresenta un ejemplo en la figura 11 con respecto a las migraciones de los meandros.



Figu

ro

Fig

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18

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l

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19

Para mejor comprensión de los términos se presenta la siguiente figura:

Figura 12: Características del meandro de un río (Urquieta, 2006)

6.7.2 Reformación del plano de inundación

El plano de inundación es formado por el río durante las migraciones laterales delcanal y por la deposición del sedimento. El canal de río se mueve lateralmente por laerosión de una orilla y la deposición simultánea en la otra. Mientras que se estáreconstruyendo un plano de inundación, puede haber características físicasevidentes en el terreno de aluvión tal como erosión y deposición en las curvas delmeandro. Otras características, tales como canales laterales (canales inclinados) olagos, pueden ser evidencia de que un canal se ha movido cortando una curva delmeandro. Estas características aumentan la complejidad del canal y todas juntasconstruyeron la morfología de un canal en la migración.

Si los procesos de la erosión y de la deposición están en equilibrio, puede haber unpequeño cambio en la superficie transversal, incluso cuando los meandros del canalemigran a través del terreno de aluvión (Dunna y Leopold, 1978). A lo largo de esteproceso de movimiento lateral y de la deposición, el río está construyendocontinuamente nuevas tierras planas por la deposición, mientras que se muevelateralmente, y el valle plano es la evidencia más directa de la migración lateral.

Muchos estudios se han llevado a cabo utilizando el término de reformación delplano de inundación, también llamado renovación o rejuvenecimiento (Salo y otros,1986; Schoor, 1992; Leys y otros, 1999; Wolfert, 2001; Sala, 2001; Geerling, 2005),de aquí en adelante este proceso será referido como reformación del plano de

inundación.La correspondiente tasa de reformación del plano de inundación, representa lacantidad de inundación reconstruida por medio del proceso geomorfológico, es decir cambio del canal, progresión del meandro, cortes. Sus unidades de medida puedenser área por año por la longitud del río, m2m-1 año-1 (Leys y otros, 1999).

Así pues, dos aspectos principales son considerados en la reformación del plano deinundación. Los procesos en primer lugar de la erosión y de la sedimentación son

Longitud del meandro

Radio de curvatura Ancho

Franja delmeandro

BB

Amplitud



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n la

s dedel




21

río que se erosiona como movimiento del canal a través del plano de inundación; por lo menos para este estudio.

Para determinar la tasa promedio de reformación es necesario estimar la tasapromedio de erosión la cual es calcu d io de la siguiente expresión:la a por med

Donde: M=tasa promedio de erosión; Mmax=tasa máxima de erosión; δM=Coeficientepara la tasa promedio de erosión (0,62).

Una vez obtenido este valor se ap uación, para calcular la tasapromedio de reformación (RE)

lica la siguiente ec

Donde: Lc= longitud del río del tramo en estudio

El coeficiente αRE, si no hay datos relevantes de los tipos de reelaboración de estecoeficiente, puede ser utilizado como parámetro de calibración. Por el momento, se

asume como 1.6.8 Sedimentación en los planos de inundación

6.8.1 Factores principales que afectan la sedimentación

Como los flujos de ribera se producen sobre una base anual hay en efecto unaacumulación del sedimento en los planos de inundación. Consecuentemente elterreno de aluvión aumentará a largo plazo. Por otra parte las tasas desedimentación son variables espaciales, principalmente debido a las diferencias enfrecuencia de la inundación, topografía del terreno de aluvión y la distancia hasta elcauce del río. Las variaciones temporales en tasas de sedimentación se pueden

relacionar con los cambios hidráulicos y con los cambios en el uso del suelo y lasprácticas de conservación de suelos en las áreas aguas arriba (Middelkoop, 1997).

La deposición depende de los factores que varían temporal y espacialmente, por ejemplo elevación del nivel del mar, flujo y el suministro de sedimentos (Florsheim etal., 2003).

Por lo tanto considerando la variabilidad temporal y espacial de los factoresimplicados, los factores que afectan la deposición en la orilla interna se puedendividir en: factores hidrológicos, hidráulicos y físicos.

Factores hidrológicos

- Clima: clima en un sentido amplio, precipitación, viento y temperatura.- Descarga: hidrología, frecuencia y duración; sobre una base anual- Suministro de sedimento: el material en suspensión- Morfología: degradación, serpenteo, trenzado, etc.- Efectos de marea sobre límite río abajo: nivel del mar en aumento.

Factores hidráulicos

- Velocidad

Ecuación 24

Ecuación 25




22

- Talud- Pérdidas de energía (rugosidad, obstrucción, etc.)

Factores físicos

- Geología- Topografía- Vegetación- Sedimento (tamaño y características físicas)

Además, una división más simple puede ser adoptada sobre el objetivo de estainvestigación. En cuanto a la capacidad y a la disponibilidad asociada al tramo delrío, los siguientes factores que afectan las tasas de deposición de ribera se puedenidentificar como:

Flujo de la orilla interna

Se refiere a las características de los flujos de la ribera: frecuencia deldesbordamiento, descarga, velocidad de flujo, tiempo de la inundación, profundidad

de agua y magnitud de la inundación.Sedimentos en suspensión

Esto implica las características de la carga del sedimento: concentración, tamañosde las partículas, velocidad de sedimentación.

Topografía

Se relaciona con las características topográficas principales del sistema del río: tipodel río (meándrico o trenzado), franja del meandro (anchura del terreno de aluvión),sinuosidad, y relevación.

Los factores antedichos son los factores considerados en este estudio. Por otra parte

debe notarse que la influencia de la vegetación no está considerada de momentocon respecto a nuestros planteamientos. La vegetación aumenta la resistencia alflujo y por lo tanto reduce la velocidad de flujo a través del terreno de aluvión. Suinfluencia depende del tipo de vegetación y de la profundidad de agua (grado deinmersión).




23

Figura 14: Sistema de un río y algunas de sus características que influencian la tasa desedimentación

6.8.2 Tasa de sedimentación

Si bien se sabe que los planos de inundación desempeñan un papel importante en elalmacenaje del sedimento, poco se sabe sobre la cantidad de almacenaje delsedimento en los depósitos de la ribera (Asselman, 1995). Al igual que la tasa dedeposición, la tasa de sedimentación también es una variable espacial y temporal.Esto se da por la variación de la frecuencia de los flujos en la ribera y la topografíadel terreno. Son variables temporales principalmente debido a la variación del aportede sedimentos asociados al cambio climático, uso de la tierra, etc. Por otra parte, lavariación espacial y temporal se puede atribuir a los constantes desbordamientos,

mientras que crece el plano de inundación causa un aumento de la capacidad detransporte del canal y paralelamente una disminución de la cantidad de sedimentostransportados desde el cauce del río a las llanuras de inundación.

Después de obtener la tasa promedio de erosión de las orillas, la siguiente etapaconsiste en calcular el tiempo disponible para la sedimentación en los planos deinundación, para ello se aplica la ecuación siguiente:

Profundidadde agua

Vegetación

Características delsedimento

Sinuosidad

Plano deinundación

Franja delmeandro

Nivelesnaturales

Borde inundado




24

Donde: ξ=Coeficiente de la franja del meandro (0,25)

6.8.3 Variabil idad espacial y temporal de la sedimentación

Como se mencionó anteriormente la sedimentación del terreno de aluvión varíaespacial y temporalmente. La variación espacial puede ser debido a una variación enel tamaño de la partícula y la composición de los depósitos del terreno de aluvión yla variación temporal puede ser principalmente por la variación de la frecuencia delos desbordamientos.

La variación espacial fue estudiada hasta ahora por varios autores. Por ejemplo,Thonon (2006), Asselman y Middelkoop (1993), Middelkopp y Asselman (1994), él yWalling (1998), Simm y Walling (1998). Según estos estudios, con respecto a unadirección seccionada transversalmente (sección del terreno de aluvión), el índice de

deposición disminuye mientras que la distancia a los márgenes del río aumenta, ycomo la distancia al río aumenta el tamaño de partícula mediano disminuye.

Algunos estudios de caso prácticos han demostrado una distribución exponencial dela deposición del sedimento en la zona de inundación. En la Figura 15 y 16 se ilustrala disminución de la tasa de sedimentación del terreno de aluvión y del tamaño delas partículas respectivamente, en función de la distancia de la fuente de sedimento(canal principal). Estos gráficos se basan en los datos del campo de los planos deinundación del río Stour, Dorset, Reino Unido.

Figura 15: Variación de la tasa de sedimentación en función de la distancia del canal principal(Tomado de Urquieta, 2006).

T

a s a d e s e d i m e n t a c i ó n ( g c m - 2 a

ñ o

- 1 )

Distancia desde el canal (m)

Ecuación 26




25

Figura 16: Variación del tamaño de partícula en función de la distancia del canal principal(Tomado de Urquieta, 2006).

Por otro lado una serie de factores y procesos que influyen en la deposición desedimentos pueden cambiar con el tiempo, causando una variación temporal en lastasas de deposición.

- El cambio climático puede alterar el régimen de descarga de los ríos,cambiando así las condiciones para la deposición de sedimentos como laduración y las frecuencias (Middelkoop, 1997).

- El cambio de uso de la tierra debido a la reforestación o a la deforestación, alabandono de las tierras por las prácticas agrícolas, pueden aumentar odisminuir el suministro de sedimentos a los ríos. (Asselman et al., 2003).

Los pasos para el cálculo de la sedimentación son los siguientes:

1. Para estimar la descarga a lo largo del plano de inundación se aplica la siguienteecuación:

,

2. Calcular el área efectiva para sla edimentación: 3,4 0,05 Donde: p=sinuosidad del río (se asume como 1)

P o r c e n t a j e d e p a r t í c u l a s

< 0 , 0

6 3 m m ( %

)

Distancia desde el canal (m)

Ecuación 27

Ecuación 28




26

6.8.4 Tamaño de partícula y velocidad de sedimentación

El tamaño de partícula del sedimento que se deposita sobre el terreno de aluvión esun aspecto importante a considerar, puesto que puede definir indudablemente latasa de incremento en la llanura de inundación. Como fue discutido antes, el materialconsiderado para la sedimentación es una carga de lavado, que está compuestasobre todo por el sedimento fino (arcilla, limo) cuyo tamaño de partícula esprincipalmente <60μm. Por lo tanto estas partículas pueden experimentar un procesode floculación durante la sedimentación. La floculación es un proceso por el cual laspartículas finas (material cohesivo) se agrupar en un flóculo. Este proceso puedeafectar a la velocidad de sedimentación de las partículas (Urquieta, 2006).

Respecto a la sedimentación Thonon (2006), realizó la medida in situ del sedimentoen los planos de inundación. Entonces él propuso una expresión para estimar lavelocidad de sedimentación del flóculo, según el tamaño de partícula por medio deuna relación exponencial. Esa expresión es como sigue:

2,7 4,

Donde: ws=velocidad de establecimiento del flóculo (mm/s); D= Tamaño de partícula(µm).

Thonon (2006), también mencionó a otros autores que indican la importancia deltamaño del flóculo y la caída en relación a las velocidades de sedimentación sobrelos terrenos de aluvión, Asselman y Middelkoop (1993), Asselman (1999).

Por otra parte, en relación con los modelos de sedimentación, Asselman y VanWijngaarden (2002) y Middelkoop y Van der Perk (1998) utiliza en su modelo unavelocidad de establecimiento total de 7E-2 [mm/s]. Esto corresponde a un tamaño deflóculo del 34 [µm], utilizando la expresión de Thonon (2006). El mismo autor sugirió

que el tamaño de partícula eficaz pueda estar en el rango de 18,2-35,4.Puesto que la velocidad de sedimentación es sobrestimada por la ley de Stokes, serecomienda el uso de relaciones empíricas o in situ, midiendo las velocidades desedimentación (Thonon, 2006).

Por lo tanto, para el actual estudio la relación propuesta por Thonon (2006) seráutilizada para estimar la velocidad de sedimentación. Por otra parte el tamaño de lapartícula será de 34 [µm].

6.8.5 Expresión para la valoración de la tasa de deposición

En este punto se describe una expresión mejorada para varios desbordamientos,

incluyendo la reducción de la superficie disponible para la sedimentación, así comolos parámetros de calibración.

Ahora introduciendo un factor de calibración, la expresión da lugar a:

Ecuación 29




27

∑ 1 ∑

∑ ·

Donde: Qfp0 = Descarga inicial; AR = Tasa de erosión; ws = Velocidad desedimentación efectiva; k = índice Braiding; αfp = Coeficiente de descarga de planosde inundación; α A = Coeficiente para el área de sedimentación; Afp = Área del planode inundación; Cc = Concentración (relación entre en coef. de Chezy y el QT); f f =frecuencia inicial de la inundaciones

Por una parte usando la ecuación, puede ser posible estudiar el efecto de cambiosen variables independientes. Por ejemplo, la concentración, concentración del flujodebido a los efectos externos sobre influencias a largo plazo como el uso de tierra, elcambio de clima, etc.

7 MARCO METODOLÓGICO

El análisis multitemporal del cauce del río Ichilo para el sector de Puerto Villarroeltiene por objetivo el reconocimiento preliminar de los sectores donde la actividaddinámica del cauce del río es mayor, la cual se refleja en los frecuentes cambios decurso, sinuosidad, configuración y apariencia general del río.

Dadas las características de este estudio, el análisis multitemporal del cauce seapoyó principalmente en la utilización de información secundaria y la interpretaciónde imágenes satelitales.

7.1 Tipo de investigación

El tipo de investigación es descriptiva no experimental puesto que se basafundamentalmente en caracterizar un fenómeno, considerando la interpretación yanálisis de datos empíricos recopilados de estudios realizados en la zona de estudio.

7.2 Enfoque metodológico de la investigación

La evaluación del comportamiento del río se realizará mediante un análisismultitemporal del sector, con la base de imágenes satelitales de distintas épocas,

para ello se cuenta con imágenes de los años 1985, 1990, 2000, 2003, 2006 y 2008. Además se logró conseguir una fotografía aérea del año 1975.

Por otro lado se determinará la tasa de erosión anual [m/año] (para el año 2008) , enla ladera izquierda del río, que afecta a la población de Puerto Villarroel, con estedato se realizará una estimación de la tasa de erosión anual para el año 2020 con elfin de predecir el comportamiento del río y las posibles afectaciones en dichapoblación. Para ello se utilizarán modelos matemáticos propuestos por Hickin yNanson (1984) en un estudio realizado por Urquieta (2006).

Ecuación 31

Ecuación 30




29

ubicado entre los paralelos 16º45’ y 17º15’ Latitud Sur, y los meridianos 64º40’ y65º7’300’’ de Longitud Oeste (SEMENA, 2008).

El sistema del río Ichilo y Mamoré transcurre entre lo 150 y 200 m.s.n.m. Su ejecentral tiene una pendiente promedio aproximada de 0,006%. En cambio la

la Temperatura anual en el área de Puerto Villarroel sobrepasa los20ºC. Los promedios mensuales de temperatura más altos (27 – 32 ºC) se alcanzan

distribución espacial de la precipitación total anual elaboradopor el proyecto Nuevo IBTA – Sistema de Generación, Transferencia de Tecnología

ltitud de la cuenca,

inco

getación de Bolivia elaborado por Beck et al. (1993) y Navarro(1990), la zona está clasificada fitogeográficamente como Bosque Húmedo de

pendiente promedio determinada específicamente para el río Ichilo en la región de

Puerto Villarroel es de 0,00092. El sistema tiene una profundidad promedio de 7[m],aunque existen sectores con profundidades mayores a 10[m].

7.3.2 Clima

El promedio de

entre noviembre y marzo. En junio y julio llegan a 20,4ºC y 21,3ºC respectivamente.La temperatura de 27ºC puede ser excedida por el promedio de temperaturasmáximas mensuales, en la mayoría de los meses del año. La estación fríacorresponde a los meses de junio y julio, con una media de19ºC y los meses más

calurosos están entre noviembre y enero (± 27º C) (SEMENA, 2008).7.3.3 Precipitación

De acuerdo al Mapa de

Agropecuaria y Servicios de Diagnostico, en el Trópico de Cochabamba se registranen la cuenca los valores más altos de precipitación en Bolivia.

La precipitación media anual varía entre unos 4000 mm en la cuenca baja,incrementándose en la medida en que se incrementa su aalcanzando un máximo de 5000 mm, es decir que la precipitación es del tipo

orográfico. Siendo el valor promedio de todo el Trópico Cochabambino de 4250 mm.De acuerdo con esta información de precipitación anual, el Trópico de Cochabambaes una región clasificada como muy lluviosa, lo que genera condiciones de altahumedad en el aire y el suelo durante la mayor parte del año (SEMENA, 2008).

La estación seca ocurre generalmente entre los meses de Mayo a Septiembre, endonde la cuenca recibe el 20% de su precipitación anual; en los restantes cmeses de la estación lluviosa, de noviembre a marzo, el aporte corresponde al 80%de la precipitación anual (SEMENA, 2008).

7.3.4 Vegetación

Según el mapa de ve

Llanura, que a su vez forma parte de la “Región Biogeográfica del Amazonas”. Estosbosques forman un complejo de comunidades vegetales de bosques de altura,bosques inundados temporalmente durante un largo período hasta aquellosanegados estacionalmente. En este complejo, aún cuando las especies deciduas sepueden reconocer con facilidad, las especies siempre-verdes son las dominantes.




30

7.3.5 Hidrografía

Uno de los principales ríos de la cuenca del Amazonas es el río Ichilo, que desdeconfluencia con el río Chapare constituye el río Mamorecillo.

Tiene una Longitud de 280 [km] y es un medio de transporte fluvial muy importante

a boca

El área de estudio, forma parte de la llanura Beniana y la cordillera oriental de

glomerados de areniscas y arcillitas del terciario,rocas clásticas no consolidadas aluvión reciente ricas en arenisca de cuarzo, limo,

ondulado a plano con relieves moderados,

aciones de los

y valles estrechos en algunos sectores, formados por la

Santa Cruz hasta la

para el país (SEMENA, 2008).

La hidrovía Ichilo – Mamoré es el principal eje fluvial de la Amazonía boliviana con1380 [Km] navegables entre los puertos de Puerto Villarroel y Guayaramerín.

En el tramo inicial desde Puerto Villarroel se presentan zonas con palos, tal como enEl Peligro (± Km 77). Los afluentes con régimen irregular producen curvas deremanso y sedimentación, es así como se forman las "panduras" tal como en ldel río Chimoré (SEMENA, 2008).

7.3.6 Geología y Geomorfología

Bolivia, su geología comprende con

arcilla y calizas del cuaternario, corresponde a la gran unidad morfo estructural delsubandino, que bordea el extremo oriental de los andes y se caracteriza por surumbo Sur–Norte (SEMENA, 2008).

La región corresponde a un sistema de lomeríos con una altitud máxima de 200 mcon una diferencia de relieve de aproximadamente 80 m y un declive en direcciónSE-NO (Figura 18). El paisaje essistemas de lomeríos, terrazas aluviales (grava, arena, limo y arcilla) y llanurasaluviales como diques y quebradas abandonadas (SEMENA, 2008).

La región está clasificada como “Amazónica Preandina”, compuesta de depósitos desedimentos aluvionales y fluviolacustres que pertenecen a deslaves, sobre el áreade los innumerables ríos y riachuelos que son drenados de las estrib

Andes (SEMENA, 2008).

La unidad morfo estructural típica de la zona puede definirse como: Llanura aluvialpropia del cuaternario, que forma sistemas de valles anchos con lomas y laderasanchas hasta quebradaserosión de los ríos; en su mayoría las rocas son sedimentarias y metamórficas(SEMENA, 2008).




31

Figura 18: Perfil fisiográfico y geomorfología del área

7.3.7 Suelos

Los procesos y agentes pedogenéticos actúan en mayor intensidad, en función a laposición fisiografía, (topografía, clima, vegetación y tiempo), dando lugar a lameteorización química, (oxidación, hidratación, hidrólisis, carbonatación ydisolución), desempeñando una función importante en la formación y evolución delos horizontes del suelo.

El área de estudio, comprende la llanura Beniana con una pendiente plana (<2 %),los suelos son de origen aluviales antiguos estratificados alternativamente de arena,limo y arcilla, de textura mediana. Poseen una estructura débil, causadaprincipalmente por el alto contenido de limo, moderado porcentaje de materiaorgánica y por la asociación de las arcillas, caolinitas e illitas La región posee una

topografía plana o casi plana (1 a 2 %) con algunas morrenas aisladas y dunas.Tierras que soportan una cubierta vegetal formando un bosque de especieslatifoliadas siempre verdes, barbechos con bosque secundario y asentamientos decolonos de hace más de 30 años (SEMENA, 2008).

Los parámetros indicados en el párrafo anterior, permiten asociar con el alto gradode meteorización y sensibilidad a factores degradantes que presentan estos suelos,especialmente por la deforestación, la agricultura extensiva, ganadería, proyectospetroleros y otras actividades económicas (SEMENA, 2008).

La descripción física detallada se presenta en el siguiente cuadro, y es resultado dela inspección visual de campo en el área de Puerto Villarroel.




32

Cuadro 1: Descripción física del sueloParámetros de análisis Características del suelo

Cobertura Pastos (gramíneas), bosques secundarios ralosColor Entre los 0 a 10 [cm] se observa un color

marrón oscuro, > a 10 [cm] color amarilloentremezclado con un color marrón oscuro

Olor Natural agradableTextura al tacto Arenoso a franco arenosoErosión Laminar

Presencia antrópica Permanente

7.4 Fuentes de información

La fuente de información se basa en estudios e investigaciones realizadas por elServicio de Mejoramiento a la Navegación Amazónica (SEMENA), InstitutoGeográfico Militar (IGM), Centro CLAS, imágenes satelitales, Programa de ManejoIntegral de Cuencas (PROMIC) y Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología

(SENAMHI). Además se contará con el apoyo de la Honorable Alcaldía Municipal dePuerto Villarroel en función al apoyo del registro histórico de inundaciones einformación primaria.

Las imágenes satelitales proporcionadas por el CLAS son de tipo LANDSAT, lascuales corresponden al año 1990, 2000, 2003 y finalmente dos imágenes ASTER delaño 2006 y 2008. Además se logró conseguir la fotografía aérea del año 1975 y lacartografía correspondiente a la zona para año 1985, información que fue obtenidaen el IGM de La Paz y Cochabamba respectivamente (Cuadro 2).

Cuadro 2: Lista de imágenes ob tenidas para el estudioNº Fecha Imágenes Proporcionado por:

1 1975 Fotografía Aérea IGM La Paz2 1985 Cartografía IGM IGM Cochabamba

3 Mayo -1990 Landsat CLAS

4 Julio - 2000 Landsat CLAS

5 Novi - 2003 Landsat CLAS

6 Sept - 2006 Aster CLAS

7 Ago - 2008 Aster CLAS

Cuadro 3: Datos proporcionados por otras fuentes

Datos Valor Unidad Proporcionado por:

Descarga promedio anual 1542.9 m3/s SEMENA

Carga de sedimentos 28.7 mill.ton/año SEMENA

Tamaño de partícula 0.425 mm SEMENA

Densidad del sedimento 2650 Kg/m3 SEMENA

Talud medio actual 0.00092 - Estudios previos

Descarga total 7279.1 m3/s SEMENA




33

Análisis de la información



7.4.1

En edeter

Las s

hidro

1. Pr

2. Pacomoespede es

3. Padigitavisualdistin

4. Ficalcul

Procesa

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34

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35

Año 1975 Año 2008

Figura 20: Comparación entre imágenes satelitales correspond ientes a los años 1975 y 2008

7.4.2 Modelos matemáticos

En esta fase se determinará una tasa de erosión anual mediante un modelomatemático propuesto por Urquieta (2006), en base a otro modelo matemáticodesarrollado por Hickin y Nanson; en la zona específica de Puerto Villarroel. Este

modelo fue elaborado específicamente para ríos de característica meándrica, es por ello que se aplica al río Ichilo, además cabe resaltar que el modelo solo se aplica aun segmento del río, que corresponde al Municipio de Puerto Villarroel (Figura 22).

Datos iniciales

- Descarga: caudal promedio anual y caudal máximo- Carga del sedimento: carga del sedimento total anual- Características del sedimento: tamaño promedio de la partícula del lecho del

río.




36

Flujograma de la aplicación del modelo matemático propuesto por Urquieta(2006)




37

Etapa 1

1. Para el cálculo de la pendiente de equilibrio del río se aplica la ecuación 6. Paradeterminar el coeficiente ke se aplica la ecuación 7.

Los coeficientes βb y αb son obtenidos a partir de la siguiente figura que fueelaborada por Urquieta, 2006. Donde βb=0.798 y α

b=13,78.

Figura 21: Coeficientes propuestos por Urquieta (2006)

2. La tasa máxima de erosión se determina aplicando la ecuación 8.

3. Para determinar la altura del punto de acumulación se aplican las ecuaciones 9 ala 16. Input

4. Para estimar la longitud promedio del meandro, radio medio de curvatura y franjadel meandro se emplearon las ecuaciones 21, 22 y 23.

Descarga promedio (m /s)

D e s c a r g a d e l a s e c

c i ó n l l e n a d e l r í o

( m 3 / s )




38

Figura 22: Características estimadas para el meandro

5. Para determinar la tasa promedio de reformación se aplica la ecuación 24 y 25.

Etapa 2

Calcular el tiempo disponible para la sedimentación en los planos de inundaciónaplicando la ecuación 26.

Etapa 3

Los pasos para el cálculo de la sedimentación son los siguientes:

1. Para estimar la descarga a lo largo del plano de inundación se aplica la ecuación

272. Calcular el área efectiva para la sedimentación con la ecuación 28:

3. La velocidad de sedimentación de las partículas se calcula por la expresión 29

Etapa 4

Después de calcular los valores iniciales el siguiente paso es calcular la tasa deacumulación para el tiempo disponible para la sedimentación de planos deinundación (TRE). Con el fin de hacerlo se utiliza la ecuación 30

λ=2027,3 [m]Rc=160

B=202,73 [m]




39

8 RESULTADOS

8.1 Anális is Multitemporal

Dinámica del cauce en el periodo 1975 y 1985

En base a las imágenes del cauce del río para los periodos 1975 y 1985 se analizanlos principales cambios que ha sufrido el trazado del curso, con el propósito deidentificar los sectores donde la dinámica fluvial es más activa y el cauce del río sehace inestable. A continuación se describen los principales aspectos de la dinámicadel río Ichilo en el periodo analizado con base en el comportamiento predominantedel curso en diferentes sectores del río.

Área del cauce principal: 675,668 [ha] Área del cauce principal: 605,770 [ha]

Año 1975 Año 1985

Figura 23: Trazado del curso del río en el sector de Puerto Villarroel para los años 1975 y 1985




40

MAPA 1: Comportamiento del Río Ichilo durante los años 1975 y 1985




41

La principal característica dinámica de este sector del río, para los añosmencionados, es la alta variabilidad que presenta su cauce en su configuración,representado por el desplazamiento de curvas y moderada variabilidad del canalprincipal, particularmente en la confluencia de los ríos Sajta e Ichilo (Mapa 1).Resalta en la dinámica puntos donde el río ha mantenido una relativa estabilidad,

presentando un moderado desplazamiento de las curvas meándricas, de su caudalúnico, dando la apariencia de presentar algún control; estos puntos se encuentranubicados después de la confluencia de los ríos.


La principal característica dinámica de este sector del río, durante esta década, es laalta variabilidad que presenta su cauce en su configuración, representado por eldesplazamiento de curvas y elevada variabilidad del canal principal, particularmenteen la confluencia de los ríos Sajta e Ichilo (Figura 24). Para el año 1990 el ríopresenta un canal único; para el periodo 2000, se observa que ocurrió un corte degran relevancia en el río Ichilo, puesto que el canal único es desplazado, existiendouna estrangulación en el río Ichilo (después de la confluencia) debido a la deposiciónde sedimentos, cambiando el curso normal del río (Mapa 2).

La principal consecuencia de la estrangulación del río en esa sección, es que laEnergía erosiva del río es más impactante, afectando directamente en la laderaizquierda que corresponde a la población de Puerto Villarroel. Puesto que, como sevio en el marco conceptual, la erosión se produce en la orilla externa del río y ladeposición de sedimentos en la orilla interna, correspondiendo para este caso laerosión en la orilla izquierda del río Ichilo.


Año 1990 Año 2000

Figura 24: Trazado del curso del río en el sector para los años 1990 y 2000




42





43

Una característica muy impactante que se observa en el mapa 2, es que por laestrangulación del río y el nuevo cauce del mismo, son las pérdidas en cuanto ainfraestructura puesto que donde se encuentra el nuevo cauce del río, antiguamenteestaba el campamento base de la compañía de petróleo YPFB (YacimientosPetrolíferos Fiscales Bolivianos) y el COE (Centro de operaciones especiales de la

Fuerza Naval) los cuales fueron arrasados por la fuerza del río.Dinámica del cauce en el periodo 2003 y 2006

La característica principal para el año 2003 es que el antiguo curso del río haquedado como un cuerpo de agua que posteriormente se convirtió en un meandroabandonado (año 2006). Además se observa que a causa de la energía erosiva delrío, sobre la ladera izquierda del río, Puerto Villarroel queda más vulnerable. Puestoque, como se puede observar en el Mapa 3, el río Ichilo después de la confluenciacon el río Sajta va erosionando cada vez más la ladera izquierda.

Aguas arriba de la población de Puerto Villarroel se observa una aparenteestabilidad en la posición del cauce, que en general es buena. Hasta el año 2006

son muchos los cambios que se observan en cuanto a la dinámica del río Ichilo,representado por el desplazamiento de curvas, elevada variabilidad en el cauceprincipal y el desplazamiento de la confluencia ente los ríos Sajta e Ichilo.


Año 2003 Año 2006





44





45


Este periodo es posiblemente el más estable, puesto que no se presentan muchoscambios relevantes en los desplazamientos de las curvas meándricas. En la Figura26, se puede observar pocos cambios en el río, sin embargo a pesar de la aparenteestabilidad, la zona más vulnerable continúa siendo Puerto Villarroel, porque en el

transcurso de estos dos últimos años se puede evidenciar un pequeñodesplazamiento en la ladera izquierda afectando directamente a la población. Laspérdidas en cuanto a infraestructura son las más frecuentes.

El año 2006 se construyó un pequeño mirador a orillas del río Ichilo, en la poblaciónde Puerto Villarroel, con fines turísticos. Sin embargo, para el año 2008 este mirador fue arrasado por la crecida y fuerza del río.


Año 2006 Año 2008





46





47

Por medio de la obtención de los mapas se logró determinar el área del cauceprincipal del río, solamente para el tramo en estudio, los resultados son presentadosen el siguiente cuadro:

Cuadro 4: Área del río para cada año de estudio

Año Área [ha]

1975 675,66

1985 605,77

1990 854,09

2000 747,79

2003 637,82

2006 551,02

2008 623,45

Durante los años 1975 y 1985 no existe gran diferencia en el área del cauceprincipal del río, en comparación de los años subsiguientes, pues la diferencia llegaa ser de aproximadamente 70[ha].

Se puede observar que para el año 1990 el área corresponde a 854,09 [ha], este esel resultado de los cambios presentes en el río durante la década de los 90’s. En elmapa 2 se observa el desplazamiento de la confluencia de los ríos Sajta e Ichilo,además cabe resaltar que el río Sajta presenta una serie de bifurcaciones del río, lascuales se unen al desembocar sus aguas en el río Ichilo. Estos cambios sondeterminantes para el cálculo del área.

Posteriormente se observa que para el año 2006 el área corresponde a 551.02 [ha],esto es consecuencia de los cambios entre los años 2003 y 2006, puesto que para el2003 el meandro abandonado aún forma parte del cauce principal del río Ichilo(después de la confluencia de los ríos Sajta e Ichilo), en cambio para el 2006 esevidente el abandono del meandro (Ver mapa 3).

Para el año 2008 el área del cauce principal corresponde a 623,45 [ha], existe unevidente aumento en el área del río a comparación del año 2006.El cual es resultadode la unión del meandro abandonado con el cauce principal, es decir que estemeandro vuelve a ser parte del río (Mapa 4).




48

8.2 Determinación de la tasa de erosión anual

Aplicando los expuestos teóricos y ecuaciones plateadas anteriormente, en la tablasiguiente se realiza el cálculo de la tasa de erosión anual para el año 2008.

Variable Símbolo Unidades Valor ObservacionesVariables Independientes

Descarga promedio anual Q' m3/s 1542.9 SEMENA

Carga de sedimentos S' mill.ton/año 28.7 SEMENATamaño de partícula D50 mm 0.425 SEMENA

CoeficientesCoeficiente de desviación promedio αQ - 1.07

Asumido(modelo de

Urquieta, 2006)

Coeficiente de potencia de carga desedimentos en relación con la velocidadde flujo

n - 3.3

Coeficiente que relaciona la carga delsedimento con la velocidad de flujo

m - 0.00006

Coeficiente de potencia que relaciona lasección llena del río y la descargamedia anual

αb - 13.78 Figura 21

Coeficiente que relaciona la secciónllena del río y la descarga media anual

βb - 0.798 Figura 21

Coeficiente que relacion Bb-Qb aB - 6.4 Asumido(modelo de

Urquieta, 2006)Índice de Braiding k - 1Coeficiente de Chézy C m0.5/s 50

Otras VariablesDensidad del sedimento ρs Kg/m3 2650 SEMENA

Aceleración de la gravedad g m/s2 9.81

Densidad del agua ρ Kg/m

3

1Cálculo de la pendiente de equilibrioCoeficiente Ke - 3.67432403 Ecuación 7

Talud medio actual i - 0.00092Estudiosprevios

(Torres,2003)Pendiente de equilibrio calculada ie - 0.019247825 Ecuación 6

Cálculo de la tasa máxima de erosiónDescarga máxima Q m3/s 7279.1 SEMENA

Coeficiente de la fuerza de la orilla Yb N/m2 12 Ecuación 4

Parámetro de Shield's θ - 3.23 Ecuación 10

Cálculo de la tasa máxima de erosión Mmax m/año 1.891078 Ecuación 8

Con la aplicación del modelo matemático y la obtención de las diferentes variablesse obtuvo la tasa de erosión anual siendo este valor de 1,89 [m/año].




49

8.3 Determinación de la erosión para el año 2020

Valores inicialesVar iable Símbolo Unidades Valor Observaciones

Descarga total QT m3/s 7279.1 SEMENADescarga inicial del plano de

inundación Qfpo m3

/s 1,246

Ecuación 27

Nivel inicial del plano deinundación

zfpo m 5,71SEMENA

Frecuencia de lainundaciones

f fo 0,0012SEMENA

Concentración inicial CC ppm 825 Cc=a*Q

Tasa de acumulación Aro mm/año 1,2

Aro=DR/(α Afp)DR= α Qfpo CC f fo

Área del plano de inundación Afp km2 48,1 Ecuación 28

Velocidad de sedimentación ws m/s 0,00004 Ecuación 29

Coeficiente para lasedimentación

- 1 Asumido (modelos de Asselman et al.,2002 yMidelkoop et al., 1998)

Coeficiente para ladeposición

- 1

Tiempo disponible para ladeposición

TRE años 2.348Ecuación 26

Nivel promedio del planode inundación para n-años

∑ Ar i m 12,04Ecuación 30

Para el año 2020 la curva del meandro que corresponde al área en estudio se podrádesplazar 12,04[m], lo cual es un valor alarmante puesto que el meandro iríaerosionando (por fuerzas naturales) más la ladera izquierda del río.

Por medio del mapa 5, se puede observar cómo sería este desplazamiento de lacurva del meandro que corresponde al área de Puerto Villarroel.




50

MAPA 5: Posible comportamiento de la curva meándrica para el año 2020




51

9 CONCLUSIONES

Por medio del análisis multitemporal se logró evidenciar diversos cambios ocurridosen el río Ichilo y en el río Sajta durante los últimos 33 años. Entre los cambiosprincipales se observa el desplazamiento de la confluencia de los ríos Sajta e Ichilo.

Durante la dinámica del río entre los años 1975 y 1985, este punto de unión sedesplazó aproximadamente unos 786 [m] en dirección noreste. Para los años 1990 y2000 este punto sufrió una serie de cambios muy relevantes, puesto que sedesplazó aproximadamente 1285 [m] en dirección noroeste; además se presenta elcambio violento del curso del río Ichilo debido a la estrangulación del mismo por ladeposición de sedimentos; formando, años más tarde, un meandro abandonado.

Para los años 2003, 2006 y 2008 no se presentan cambios relevantes en el cursodel río representado por una cierta estabilidad en al cauce principal, sin embargo lafuerza erosiva del río va afectando cada vez más la ladera izquierda del río. Puestoque entre el 2006 y 2008 el desplazamiento del meandro correspondeaproximadamente a 4,23[m], valor determinado por medio de las imágenessatelitales. Esto quiere decir que el desplazamiento anual obtenido medianteimágenes es de aproximadamente 2,1[m], siendo un valor aproximado a la tasa deerosión anual determinada por medio del modelo matemático aplicado. Se tiene queel valor obtenido por el modelo matemático es aproximadamente 1,9[m/año], valor que se acerca a la realidad de los dos últimos años de estudio.

10 RECOMENDACIONES Y DISCUSIONES

Entre las recomendaciones se puede citar:

- Establecer un ordenamiento territorial en Puerto Villarroel, con el fin deorganizar adecuadamente el uso del suelo y la ocupación del territorio, enfunción a las características de la zona.

- Ejecutar obras de protección hidráulicas en los sectores más afectados por la erosión lateral

- Se deberá hacer un seguimiento de las obras a ejecutar, como así tambiénde otros sectores críticos

- Implantar especies arbóreas de raíces profundas o pasturas que seadapten al paisaje y que contribuyan a proteger la orilla izquierda del río

- Fortalecer las instituciones de investigación que pertenecen al Sistemanacional de Defensa Civil que coadyuvan y participan en la preparación deplanes y programas referentes a la atención de los desastres naturalesque se presentan en el país. (IHH-UMSA, SENAMHI, GEOBOL, LIDEMA,INGEOMIL, etc.)

- En lo posible, siempre y cuando los estudios específicos de IngenieríaCivil, Geología, Hidrología, Hidrogeología, Hidráulica lo determinen, sedeberá evacuar las zonas de mayor peligro.

Por otra parte se observa que la acreción de la curva del meandro para el año 2020corresponde a 12,04[m]. Es un valor teórico resultado de muchas variables y puedepresentar mayor incertidumbre, pues si la tasa de erosión anual, para el año 2008,




52

corresponde a 1,89[m], para el año 2020 debería ser de aproximadamente 20[m].Sin embargo no deja de ser un valor alarmante pues la población se verá muyafectada.

11 BIBLIOGRAFÍA

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