UNIVERSIDAD NACIONAL SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO INGENIERÍA CIVIL FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
AGUAS SUBTERRANEAS Y DRENAJE. “INVESTIGACION
MICRO CUENCA DEL RIO SAPHY’’
DOCENTE: Ing. PERCY VARGAS. ALUMNOS: NOEL TUME SERRANO COD: 111846-G VICTOR RAUL RAUL CRUZ NAVARRO COD: 1105 CUSCO – PERÚ PERÚ 2015
PRESENTACIÓN
Me es grato presentar el siguiente trabajo el cual fue realizado por sus alumnos: Noel Tume Tume Serrano y Raúl Cruz Navarro del curso de AGUAS AGUAS SUBTERRANEAS Y DRENEJE en conformidad a todo lo aprendido en clases durante el semestre académico, el trabajo consta de: ESTUDIO DE LA MICRO CUENCA DEL RIO SAPHY. Absolviendo dudas con ayuda de libros, documentos afines y aplicando todo lo aprendido en clases para obtener la información más relevante referida al tema de investigación. inves tigación. Así mismo mostrando agradecimiento al docente del curso.
Atte. Sus alumnos.
Contenido
Historia ......................................................................................................................................... 4 1. Drenaje ..................................................................................................................................... 8 1.1. Sistemas de drenaje. ......................................................................................................... 8 2. Materiales Aledaños. ............................................................................................................... 8 2.1. Dioritas.- ............................................................................................................................ 9 2.2. Calizas.- ............................................................................................................................. 9 2.3. Dolomitas.- ........................................................................................................................ 9 2.4. Lutitas.- ............................................................................................................................. 9 3. Situación Actual del Rio Saphy. ........................................................................................... 11 4. Obras de estabilización, tratamiento, acondicionamiento y Recuperación de la quebrada de Saphy - Distrito Cusco ......................................................................................................... 14 4.1. Evaluación de la estabilidad y protección de un talud ................................................ 15 4.2. SOLUCIONES DE TIPO ESTRUCTURAL ............................................................... 16 4.2.1. Muros de hormigón o de gravedad: ....................................................................... 16 4.2.3. Muros de escollera (USADA POR LOS INCAS): ................................................ 17 4.2.4. Muros de gaviones: .................................................................................................. 18 4.3. OTRO TIPO DE SOLUCIONES .................................................................................. 20 4.3.1. Drenaje ..................................................................................................................... 20 4.3.2. Mallas y mantas orgánicas...................................................................................... 20 5. OBRAS DE PREVENCIÓN ANTE UNA AMENAZA ..................................................... 21 6. CONCLUSIONES ................................................................................................................. 23 7. ANEXOS ................................................................................................................................ 24
Historia Los Incas en su enorme sabiduría supieron contener y tratar las aguas pluviales y fluviales de la ciudad sin contaminarlas es así que existían en el pasado según el autor José María Blanco en su Libro "Cusco en 1835" señala que la ciudad estaba unida por 23 puentes de piedra labrada alineadas de trecho en trecho: 14 en el Rio Tullumayo, 6 en el rio Saphi y 3 en el Pijchu. Primeramente durante la Colonia se decidió separar la Plaza Inca en dos para la construcción de edificaciones quedando así dos espacios públicos conocidos hoy como Plaza Regocijo y Plazoleta Espinar.
Canalización Inca en la Calle Saphy.
Canalización Inca en la calle Saphy.
Puente a la altura de la Iglesia de Santa Teresa (Grabado de George Squier)
Puente a la altura de la Iglesia de Santa Teresa
Avenida el Sol canalizaciones Incas y el Puente del Rosario
La era republicana y la necesidad de las grandes avenidas y arterias de la ciudad ocasionaron el soterramiento de dichas canalizaciones hasta la época actual, se dice que la canalización Inca iba desde la cuenca del río Saphi hasta el Puente del Rosario en La Avenida el Sol.
Ubicación. La zona de estudio comprende desde el inicio de la canalización del Río SAPHI, aguas arriba, hasta la naciente del mismo (la unión de los riachuelos MUYOORCCO Y CHACAN).
1. Drenaje La presencia de agua es el principal factor de inestabilidad en la gran mayoría de las pendientes de suelo o de roca con mediano a alto grado de meteorización. Por lo tanto, se han establecido diversos tipos de drenaje con diferentes objetivos. Esta solución puede ser útil y de bajo costo en el caso de taludes hechos con materiales de baja resistencia, tales como arcillas y limos blandos o con presencia de materia orgánica en descomposición que tengan entre tres y ocho metros de altura y superficies de falla que no pasen de los cuatro metros.
1.1. Sistemas de drenaje. Sistema de campo.- junta el exceso de agua del terreno por medio de una red de drenes. Sistema de drenaje del agua del perfil. Sistema de drenaje superficial. Sistema principal.- recibe agua de los sistemas de campo y los conduce a la salida. En general está compuesto por canales de diferente orden. Salida.- punto terminal de todo el sistema y descarga el agua en un drenaje natural de zona.
2. Materiales Aledaños. Una vez comenzada la caminata aguas arriba en la ribera del río procedemos a identificar el tipo de material pétreo existente en la zona (en puertas de casas, en la calle, en la ribera opuesta), siendo los materiales encontrados los siguientes:
2.1. Dioritas.- es una roca plutónica de composición intermedia y origen volcánico; común en zonas de orogenia. Tiene un aspecto verdoso en general con la presencia de puntos en toda su extensión.
2.2. Calizas.- es una roca sedimentaria compuesta mayoritariamente por carbonato de calcio (CaCO3), generalmente calcita, aunque Frecuentemente presenta trazas de magnesita (MgCO3) y otros carbonatos. Como una recomendación para diferenciar a las calizas de los basaltos tenemos: El color de las calizas cuando presenta fracturación son negras u oscuras (lo que genera la duda) sin embargo las superficies que han sido expuestas por largo tiempo al agua y al intemperismo presentan una coloración blanquecina, lo que nos permite diferenciarlo claramente del basalto.
2.3. Dolomitas.- Son calizas de “segunda generación” producto de la sedimentación de las mismas en las partes altas de terreno, las calizas se sedimentan producto de las lluvias y se depositan las aguas con gran cantidad de carbonato de calcio disuelto en su interior, en las partes bajas, ya sea sobre otras rocas u otros tipos de materiales (materia orgánica) dando así lugar a esta roca. Un tipo de Dolomita lo constituye la “Tosca” que es en composición igual a la caliza pero con impurezas presentes en su estructura. Una vez disueltos los materiales orgánicos de su interior quedan huecos donde estos se encontraban, a este tipo de rocas se les denomina “Tobas calcáreas” haciendo alusión a las Tobas volcánicas debido a su similar estructura. 2.4. Lutitas.- Encontradas dentro del Campamento Municipal provenientes de la formación San Sebastián de las capas rojas (lutitas y areniscas). Las lutitas son arcillas solidificadas y son fácilmente reconocibles debido a que sus estratos de formación son más delgado a comparación de las areniscas (arena solidificada). Por el estado en que se encuentra deberían
ser llamadas milonitas debido a su trituración hasta llegar a tener tamaño de gravilla por esfuerzos regionales (fallas, cortes, movimientos en la corteza); sin embargo, como no se tiene este tipo de condición en el terreno visitado, la lutita existente en esta zona es denominada saprolito que posee el mismo aspecto que una milonita pero su formación fue dada gracias al intemperismo de la zona. Siendo que ambos tipos pueden llegar a confundirse, la diferencia entre ambos términos es la siguiente: Un saprolito tiene la superficie del terreno más dañada que la parte interna, en cambio la milonita tiene fracturación y deterioro hasta gran profundidad.
3. Situación Actual del Rio Saphy. Esta ciudad por su ubicación geográfica está expuesta a diversos fenómenos Climáticos, principalmente precipitaciones pluviales, las cuales se incrementan en los meses de diciembre a marzo, este incremento de las lluvias genera a veces daños en las viviendas e infraestructuras (Campamento Municipal), pero uno de los mayores riesgos es que aumentan la probabilidad de formación y ocurrencia de flujos de Detritos.
4. Obras de estabilización, tratamiento, acondicionamiento y Recuperación de la quebrada de Saphy - Distrito Cusco La ciudad del Cusco presenta recursos arqueológicos, culturales, paisajísticos naturales e históricos. Esto atrae a una gran cantidad de
turistas nacionales y extranjeros. Además esta ciudad presenta una población calculada de 367.791habitantes (Censo 2007, INEI). Para poder mitigar estos fenómenos geológicos climáticos (huaycos) se realizó obras de prevención como por ejemplo canalización del río Saphy, muros de contención, gaviones, etc., los cuales actualmente se encuentran sin mantenimiento, y en algunos casos favoreciendo la activación o reactivación de deslizamientos.
4.1. Evaluación de la estabilidad y protección de un talud La estabilidad de un talud natural de corte o relleno comúnmente se evalúa mediante métodos de estabilidad basados en el equilibrio límite del suelo. Estos métodos toman en cuenta los factores principales que influyen en la resistencia del suelo o masa rocosa.
Siempre que sea posible, y como paso previo a la aplicación de otras técnicas, se diseñarán actuaciones de remodelación de la geometría de los taludes, que permitan la disminución de la pendiente y/o de la longitud de ladera, tales como: Descabezado de taludes. Retirada de materiales inestables. Tendido o reperfilado de taludes. Banqueo de los taludes. El siguiente paso a la remodelación geométrica será la utilización de técnicas blandas propias de la bioingeniería (mantas y redes vegetadas, hidrosiembras, fajinas, plantaciones de cobertura, etc.), que deberán primar, siempre que sea posible, sobre tratamientos duros basados en estructuras (de hormigón, mampostería, gaviones, etc.), o técnicas mixtas, donde se mezclan estructuras con plantaciones. En todo caso, dadas las características intrínsecas de los proyectos y obras que nos ocupan, los elementos de protección y contención deberán estar
integrados en el paisaje, formados por materiales de la zona, ser duraderos y de bajos costes de ejecución y mantenimiento. Asimismo, la elección de la solución dependerá de ciertas condiciones asociadas al proyecto, como esfuerzos previsibles, espacio disponible, plazo de ejecución, impacto ambiental, etc. Los diferentes sistemas de protección y contención a aplicar en cada caso, dependerán del tipo de talud o ladera, de los materiales que lo forman y de los factores que afectan a la estabilidad de los mismos.
4.2. SOLUCIONES DE TIPO ESTRUCTURAL Según lo expuesto anteriormente, las soluciones de tipo estructural consistirían básicamente en: Muros de hormigón en masa y armado. Muros de escollera. Muros de gaviones. Definiéndose muro como toda estructura continua que de forma activa o pasiva produce un efecto estabilizador sobre una masa de terreno). 4.2.1. Muros de hormigón o de gravedad: Son muros con gran masa que resisten el empuje mediante su propio peso y con el peso del suelo que se apoya en ellos, no están diseñados para trabajar a tracción. Como ventajas de los muros de gravedad: Son de construcción rápida y simple. Pueden construirse en curva y con diferentes formas. Admiten fácilmente el chapado de sus paramentos, lo que favorece su integración ambiental. Las desventajas son: Necesita un volumen considerable de hormigón. Generalmente son antieconómicos para alturas mayores de tres metros. No se adaptan a los movimientos del terreno. 4.2.2. Muros de hormigón armado: Son muros amados interiormente con barras de acero, diseñado para poder soportar esfuerzos de tracción. Las principales ventajas de este tipo de muros son: Suponen un consumo mínimo de hormigón. Pueden emplearse en alturas grandes (superiores a cuatro metros). Como desventajas se puede mencionar: Requieren mejores terrenos de cimentación. Pueden ser antieconómicos en alturas superiores a siete metros. Su poco peso los hace poco efectivos en casos de estabilización de deslizamientos de masas grandes de suelo. El armado mediante redondos de acero en su estructura obliga a realizar una ejecución cuidadosa.
4.2.3. Muros de escollera (USADA POR LOS INCAS): Las obras de escollera están constituidas por bloques pétreos, con formas más o menos prismáticas y superficies rugosas. Entre las ventajas que presentan se puede destacar: Costes bajos. Capacidad drenante importante a través de los orificios creados por los bloques de roca. Es necesario dejar material granular filtrante, de tamaño menor de 15 cm, en el trasdós para facilitar el drenaje. Amortigua los posibles movimientos del talud sin perder sus propiedades resistentes. Se integra perfectamente en el medio ambiente debido al carácter natural de sus componentes, siendo fácilmente revegetados. Las desventajas que presentan serían: Requieren de la utilización de bloques o cantos de tamaño relativamente grande. Además, este tipo de estructuras deben ser estudiadas aplicando los principios de la mecánica de suelos, ya que existe la posibilidad de que se puedan producir procesos de roturas internas dependiendo de la geometría del contrafuerte. Por esta razón, para llevar a cabo un estudio teórico de estabilidad del muro de escollera, será imprescindible tener en cuenta el ángulo de rozamiento interno y la densidad de la escollera.
4.2.4. Muros de gaviones: Están formados por la superposición de cajas de forma prismática, fabricadas generalmente de enrejado de alambre galvanizado, rellenadas de rocas de pequeño tamaño. Como ventajas principales de los muros de gaviones, cabe comentar: No precisan cimentación. Adaptación al terreno. Fácil diseño y rápida construcción. Mano de obra no especializada. Estabilización de taludes Trabajan fundamentalmente por gravedad.
Son flexibles y son capaces de soportar ciertos asentamientos sin fracturarse. Presentan condiciones de drenaje y durabilidad excelentes.
Utilización de materiales de la zona. Bajo coste. Las principales desventajas son: Las mallas de acero galvanizado se corroen fácilmente en ambientes ácidos. Los bloques de roca no necesariamente están disponibles en todos los sitios y pueden condicionar el coste de la obra. Al ser muros de gravedad, su espesor aumenta proporcionalmente con la altura, por lo que para grandes alturas el volumen de piedra aumenta de tal forma que hace antieconómica la solución.
4.3. OTRO TIPO DE SOLUCIONES
4.3.1. Drenaje La presencia de agua es el principal factor de inestabilidad en la gran mayoría de las pendientes de suelo o de roca con mediano a alto grado de meteorización. Por lo tanto, se han establecido diversos tipos de drenaje con diferentes objetivos Esta solución puede ser útil y de bajo costo en el caso de taludes hechos con materiales de baja resistencia, tales como arcillas y limos blandos o con presencia de materia orgánica en descomposición que tengan entre tres y ocho metros de altura y superficies de falla que no pasen de los cuatro metros
4.3.2. Mallas y mantas orgánicas Se utilizan para proteger la superficie del talud frente a la erosión, retener las capas superficiales del terreno y aportar materia orgánica en su descomposición. También favorecen los procesos de enraizamiento y desarrollo de la vegetación. Las mantas se utilizan en taludes con mayor pendiente, pudiéndose superar los 45º, y con problemas erosivos fuertes. En el caso de las mallas o redes se utilizan generalmente en taludes de menor pendiente y cuando se pretende una estabilización temporal, ya que las mallas se descomponen en menor tiempo que las mantas, además su
coste es menor que las mantas.
5. OBRAS DE PREVENCIÓN ANTE UNA AMENAZA El GOBIERNO REGIONAL DEL CUSCO ha realizado obras de prevención en la quebrada de Saphy ante un posible desastre, entre las cuales tenemos: En el cauce del rio: Resaltos de concreto para disminuir la velocidad y por consiguiente quitarle energía al rio.
Gaviones ahogados para retener material sedimentario en caso de un huayco y mitigar su impacto.
Muros de gaviones a las riveras del rio para contener los deslizamientos de taludes y estabilizar los suelos inferiores.
Muros de contención(contrafuertes) en el cauce del rio para evitar una socavación por el flujo continuo, así disminuir la altura de los taludes y por consiguiente prevenir un desastre En los taludes : Cortes en la parte superior para el relleno en la parte inferior, así adelantarnos a la acción de la naturaleza (Hacer lo que la geodinámica externa de la tierra haría).
Mallas y mantas en los taludes, los cuales no fueron eficientemente colocados; lo que hace a esta medida ineficiente.
6. CONCLUSIONES Como pudimos observar por la rivera del rio, las obras de prevención fueron realizadas hasta antes del inicio del rio Saphy. La realización de obras más allá del inicio sería de poca utilidad ya que un deslizamiento, embalse y huayco provocaría menos impacto debido a las obras ya mencionadas realizadas en el cauce del rio. Vimos también que canalizar provoca más inundaciones y que la medida tomada en esta cuenca es el de estabilizar y frenar los posibles impactos ante una amenaza combinada
7. ANEXOS
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