Resistencia relativa a la erosión fluvial de los suelos ...
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Universidad de La Salle Ciencia Unisalle Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería 7-4-2019 Resistencia relativa a la erosión fluvial de los suelos que conforman la ribera del río Cravo Sur – tramo : casco urbano Yopal, Casanare Francisco Alberto Sandoval Olaya Juan Pablo Cruz Rojas Follow this and additional works at: hps://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil is Trabajo de grado - Pregrado is brought to you for free and open access by the Facultad de Ingeniería at Ciencia Unisalle. It has been accepted for inclusion in Ingeniería Civil by an authorized administrator of Ciencia Unisalle. For more information, please contact [email protected]. Citación recomendada Sandoval Olaya, F. A., & Cruz Rojas, J. P. (2019). Resistencia relativa a la erosión fluvial de los suelos que conforman la ribera del río Cravo Sur – tramo : casco urbano Yopal, Casanare. Retrieved from hps://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil/518
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Universidad de La SalleCiencia Unisalle
Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería
7-4-2019
Resistencia relativa a la erosión fluvial de los suelosque conforman la ribera del río Cravo Sur – tramo :casco urbano Yopal, CasanareFrancisco Alberto Sandoval Olaya
Juan Pablo Cruz Rojas
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Citación recomendadaSandoval Olaya, F. A., & Cruz Rojas, J. P. (2019). Resistencia relativa a la erosión fluvial de los suelos que conforman la ribera del ríoCravo Sur – tramo : casco urbano Yopal, Casanare. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil/518
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RESISTENCIA RELATIVA A LA EROSIÓN FLUVIAL DE LOS SUELOS QUE
CONFORMAN LA RIBERA DEL RÍO CRAVO SUR – TRAMO: CASCO URBANO
YOPAL, CASANARE.
FRANCISCO ALBERTO SANDOVAL OLAYA
JUAN PABLO CRUZ ROJAS
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL
BOGOTÁ D.C.
2019
2
Resistencia relativa a la erosión fluvial de los suelos que conforman la ribera del río Cravo
Sur – tramo: casco urbano Yopal, Casanare.
Francisco Alberto Sandoval Olaya
Juan Pablo Cruz Rojas
Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de Ingeniero Civil
Director temático
Ing. Alejandro Franco
Mag. PhD.
Universidad de La Salle
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Civil
Bogotá D.C.
2019
3
Agradecimientos
Los autores de este proyecto de investigación expresamos nuestro agradecimiento a:
Ingeniero Alejandro Franco Rojas director del trabajo de investigación por la colaboración
y apoyo prestado a este trabajo investigativo.
4
Dedicatoria
Dedico este proyecto de grado a las personas que me acompañaron durante mi
formación académica por su apoyo incondicional y entrega ante cualquier situación adversa
que se presentó en el camino a mis padres y hermanos.
Francisco Alberto Sandoval Olaya.
Dedico este proyecto de grado a las todas las personas que estuvieron presentes
durante mi formación académica, Gracias ante todo a DIOS y a mis padres que me cuidan
siempre, por su grandeza y por su apoyo permanente e incondicional, como mi hermano
Juan Sebastián por la motivación para seguir adelante, a mis abuelos y demás familiares,
compañeros y profesores que compartieron conmigo e hicieron posible este logro: Gracias,
Gracias, Gracias.
Juan Pablo
5
Tabla de contenido
Introducción ....................................................................................................................... 9
Descripción del problema ................................................................................................. 10
Delimitación del Proyecto ................................................................................................ 11
Objetivos ......................................................................................................................... 13
Objetivo general ........................................................................................................................13
Objetivos específicos ................................................................................................................13
Marco referencial ............................................................................................................. 14
Marco conceptual ............................................................................................................. 29
Marco normativo.............................................................................................................. 31
Marco contextual ............................................................................................................. 32
Metodología ..................................................................................................................... 34
Dinámica fluvial .............................................................................................................. 36
Recolección y selección de fotografías aéreas ............................................................................36
Georeferenciación en ArcGis ....................................................................................................37
Trazado del cauce y geoformas..................................................................................................38
Evaluación de la dinámica fluvial ..............................................................................................49
Dinámica de las barras de sedimento .........................................................................................61
Análisis de resistencia del suelo ....................................................................................... 64
Campaña exploratoria ...............................................................................................................64
Recuperación de las muestras ....................................................................................................65
Ensayos de laboratorio ..............................................................................................................67
6
Humedad natural ...................................................................................................................68
Determinación de los tamaños de las partículas de los suelos .................................................68
Límite líquido, límite plástico e índice de plasticidad .............................................................68
Gravedad específica ..............................................................................................................69
Resistencia a la fuerza tractiva ...................................................................................................70
Mapa de resistencia a la erosión fluvial......................................................................................81
Análisis de resultados ....................................................................................................... 87
Conclusiones .................................................................................................................... 92
Bibliografía ...................................................................................................................... 94
7
Lista de tablas
Tabla 1. Registro historio del IGAC ..............................................................................................12
Tabla 2. Ensayos de laboratorio realizados ....................................................................................14
Tabla 3. Análisis de socavación en las bancas. ...............................................................................17
Tabla 4. Resistencia relativa de materiales litológicos a la erosión fluvial ......................................26
Tabla 5. Registro historio del IGAC ..............................................................................................36
Tabla 6. Registro del desplazamiento del río Cravo en el tramo de estudio, segmentos 1 al 5. ........55
Tabla 7. Registro del desplazamiento del río Cravo en el tramo de estudio, segmentos 6 al 10........56
Tabla 8. Tasa de desplazamiento por año y por segmento para el río Cravo ....................................58
Tabla 9. Áreas de cauces, barras de sedimento y vegetación por año. .............................................62
Tabla 10. Áreas de cauces, barras de sedimento y vegetación por año. ...........................................63
Tabla 11. Distribución de apiques..................................................................................................65
Tabla 12. Resumen de ensayos de laboratorio ................................................................................71
Tabla 13. Expresiones matemáticas para el cálculo de resistencia a la fuerza tractiva. ....................74
Tabla 14. Resultados de cálculo de la resistencia a la fuerza tractiva por ecuación y por muestra... 79
Tabla 15. Resumen de la resistencia a la fuerza tractiva por muestra. .............................................80
Tabla 16. Resumen de la resistencia a la fuerza tractiva por geoforma............................................81
Tabla 17. Ejemplos de resistencia relativa de algunos materiales litológicos a la erosión fluvial .....82
Tabla 18. Resistencia relativa a la erosión fluvial por geoformas ....................................................84
Tabla 19. Mayores desplazamientos por márgenes y por periodos. .................................................89
8
9
Introducción
El municipio de Yopal en el departamento de Casanare ha presentado un crecimiento
demográfico considerable en los últimos años y dada su inmediación al río Cravo sur es
importante conocer la vulnerabilidad de la población ante la posible amenaza que puede
representar este afluente, siendo este el principal de la ciudad. Los procesos erosivos que se
han generado en el río han ocasionado problemas con la perdida de banca en el casco
urbano, la socavación acelerada del río, generada por la presencia de la cantera Mico la cual
desequilibran el fondo del lecho al explotar parte del material del cauce.
Este proyecto tuvo como finalidad identificar y analizar los procesos erosivos
causados por el rio en el lecho, el cauce y sus orillas frente al municipio de Yopal, con la
ayuda de investigaciones que se han realizado a lo largo de este, además se realizó una
caracterización litológica, estructural, textural de los materiales, los cambios
geomorfológicos notables como la modificación y creación de geo formas dentro del cauce
del río en el objeto de valorar su resistencia relativa de los procesos erosivos; para lo anterior
se tomaron muestras de suelo (apiques) en donde se analizaron sus propiedades índices y
compilación y el análisis de la información existente, la adquisición, procesamiento e
interpretación de imágenes de satélites de diferente resolución espacial y espectral, así como
un registro que comprende desde el año 1938 hasta el 2017, el control y los levantamientos
de campo. Este documento presenta, con la información obtenida a lo largo de la
investigación; un mapa de susceptibilidad del suelo ante procesos erosivos del sector, un
mapa de resistencia de los suelos a la erosión en presencia de agua según ensayos de
laboratorio, mediante herramientas de información geográfica SIG.
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Descripción del problema
En la actualidad Yopal se encuentran a las orillas del rio Cravo Sur y no cuenta con
los estudios pertinentes sobre los efectos erosivos que por cuenta del desarrollo normal
e intervención humana del río se han venido dando en gran medida.
El análisis preliminar de aerofotografías comprendido entre los años 1938-2017
evidencia que la cuidad se ha ido acercando progresivamente a las riberas del río Cravo
Sur, de manera que el crecimiento del casco urbano de Yopal ha dejado expuestas
viviendas e infraestructura ante de la acción erosiva del rio.
El cambio climático, la variación en las temporadas de lluvia, el uso indebido del
suelo y demás actividades humanas que para mal han dado como resultado procesos
acelerados de erosión que sin el debido estudio pueden acarrear problemas serios en el
desarrollo económico y social de la ciudad. Por esto es importante establecer esta
clasificación de los suelos para conocer la vulnerabilidad y el riesgo para futuros
proyectos que se vayan a desarrollar en el tramo de estudio, anticipando su dinámica
fluvial.
A partir de esto nació el cuestionamiento principal de la investigación ¿Cuál es la
susceptibilidad de los suelos conformantes de la ribera del río Cravo Sur a la erosión
fluvial determinado por medio de una relación del análisis de la geomorfología, la
caracterización geotécnica y el análisis multitemporal?
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Delimitación del Proyecto
Alrededor de la problemática actual donde se centra en los procesos erosivos que están
situados en las riberas donde el crecimiento del casco urbano se ha visto progresivamente
durante las últimas décadas dejando así un claro ejemplo de la falta de evaluación del río y
regulación de los entes encargados, el bienestar común y propio de las personas que habitan
en estos barrios llevando así un riesgo para sus vidas y la posible pérdida de su patrimonio
no obstante el estudio realizado por la Fundación AZ tiene como eje principal el cauce del
rio Cravo Sur, dejando de lado el análisis de sus riberas.
Este proyecto se llevó a cabo en un tramo aproximado de 7,5 Km que abarcan desde el
lugar conocido como puente la Cabuya hasta la vereda Guayaque con un ancho máximo de
200 metros en las dos márgenes del río, para la determinación de la resistencia relativa de la
erosión se realizaron los siguientes tipos de ensayos de conservación y transporte de
muestras de suelos, determinación en el laboratorio del contenido de agua (humedad) de
muestras de suelo, roca y mezcla de suelo-agregado; determinación del contenido orgánico
de un suelo mediante el ensayo de pérdida por ignición, determinación del límite líquido de
los suelos, límite plástico e índice de plasticidad de los suelos, gravedad específica
mediante picnómetro, ensayo de corte directo en condición consolidada drenada y
granulometría.
El tramo de estudio cuenta con un área de 2,52 km2 y una serie de 14 apiques los cuales
cuyo objetivo fue analizarlos en el laboratorio para su propósito ya enunciado, los apiques
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fueron realizados desde el puente la Cabuya hasta nuestro punto de cierre vereda
Guayaque con un número de muestras a extraer según zona geomorfológica, de esta forma
que en cada geoforma se tuvo al menos una muestra de suelo, priorizando aquellas zonas
con viviendas e infraestructura.
Respecto al registro de las fotografías digitales se tuvieron en cuenta desde el año 1938
hasta el año 2017 con un número total de 7 fotografías digitales adquiridas de registros
históricos del IGAC y una orto fotografía del contrato 699 del 2013.
Tabla 1. Registro historio del IGAC.
Vuelo No Sobre No Fotografía Año
B-115 10489 832 1938
M-518 355 5363 1958
R-650 3339 45 1971
R-650 3339 47 1971
C-2489 36411 43 1992
C-2693 38892 99 2003
C-2693 38893 115 2003
Fuente: los autores.
De acuerdo con el mapa que representa la resistencia relativa a la erosión fluvial correlacionando
su análisis geomorfológico, caracterización geotécnica y análisis multitemporal fue realizado en
ArcGIS software de sistema de información geográfica o SIG, producido y comercializado por ESRI.
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Objetivos
Objetivo general
Realizar un mapa que indique la susceptibilidad de los suelos conformantes de la
ribera del rio Cravo Sur a la erosión fluvial, mediante el análisis geomorfológico,
caracterización geotécnica y el análisis multitemporal.
Objetivos específicos
1. Identificar cambios geomorfológicos del río Cravo Sur entre el puente la Cabuya y la
vereda Guayaque, por medio de un análisis multitemporal con imágenes de sensores
remotos.
2. Determinar la resistencia relativa a la erosión fluvial de los suelos conformantes de la
ribera del río, las propiedades físicas y geomecánicas mediante exploraciones en sitio
y ensayos de laboratorio.
3. Clasificar la resistencia relativa a la erosión fluvial de los suelos conformantes del
lecho de la ribera del río, mediante un análisis geomorfológico aplicando los criterios
propuestos por Vargas, G. (Agosto 2012).
4. Construir un mapa que representa la resistencia relativa a la erosión fluvial
correlacionando su análisis geomorfológico, caracterización geotécnica y análisis
multitemporal.
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Marco referencial
Según la investigación de Carlos Plazas y Andrés Cifuentes publicada en el 2017, en el
trabajo de grado titulado “susceptibilidad a la erosión fluvial y laminar hídrica de los suelos
ribereños del río Magdalena mediante análisis geológico y geotécnico – área urbana de
Neiva”, fue necesario realizar ensayos de laboratorio a muestras de suelos, donde muestran
gran predominancia de arenas con estructuras que van desde granular fina hasta granular muy
fina con bajos porcentajes de arcillas y limos además de arenas mal graduadas con pocas
cantidades de limos. A continuación, se indican los ensayos desarrollados:
Tabla 2. Ensayos de laboratorio realizados.
NOMBRE SECCIÓN
Conservación y transporte de
muestras de suelos.
I.N.V.E - 103-13
Determinación en el
laboratorio del contenido de
agua (humedad) de muestras
de suelo, roca y mezcla de
suelo-agregado.
I.N.V.E - 122-13
Determinación del contenido
orgánico de un suelo
mediante el ensayo de
pérdida por ignición.
I.N.V.E - 121-13
Determinación del límite
líquido de los suelos. I.N.V.E - 125-13
Límite plástico e índice de
plasticidad de los suelos.
I.N.V.E - 126-13
Determinación de la
gravedad específica de las
partículas sólidas de los
suelos y de llenante mineral,
empleando el picnómetro
con agua.
I.N.V.E - 128-13
15
Ensayo de corte directo en
condición consolidada
drenada (CD).
I.N.V.E - 154-13
Determinación de los
tamaños de las partículas de
los suelos.
I.N.V.E - 123-13
Fuente: Universidad de La Salle. (2017). susceptibilidad a la erosión fluvial y laminar
hídrica de los suelos ribereños del río magdalena mediante análisis geológico y geotécnico
– área urbana de Neiva
Con estos ensayos de laboratorio y las investigaciones que se han realizado en este tramo
del río Magdalena, se buscaba identificar los procesos erosivos causados por el río en su
ribera frente a la ciudad de Neiva, como aporte para analizar las condiciones de amenazas
que se presentan en el tramo anteriormente mencionado.
Con los resultados de estos ensayos calcularon el esfuerzo cortante de estos suelos, por
el criterio de Lane, que se basa en el peso específico y los diámetros de las partículas de los
materiales y es utilizado para suelos no cohesivos.
Plazas y Cifuentes concluyen que las zonas donde se presenta mayor erosión en función
de la resistencia a la fuerza tractiva, corresponde con aquellas donde predominan las arenas
con presencia de arcillas y limos, y menor tamaño de las partículas, sumado a esto los índices
de plasticidad de las muestras que se encuentran en estas zonas representan suelos muy
susceptibles de pasar de la condición semisólida a la condición liquida lo que los hace en el
caso de los que tienen partículas más pequeñas vulnerables a la acción del río.
En el otro caso predominan las arenas mal graduadas de tamaño de partícula más grande
respecto a las zonas en donde la susceptibilidad a la erosión fluvial es muy alta, en estos sitios
los porcentajes de dispersión son altos debido a que al tener el tamaño de las partículas más
uniformes y con poca presencia de limos o arcillas la cohesión entre ellas es baja haciendo
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que el agua ocupe estos lugares con mayor facilidad y en consecuencia son más sensibles a
la dispersión.
Por otro lado, Jorge Suarez y Miguel Sandoval en su trabajo de grado titulado
“geomorfología y resistencia relativa a la erosión fluvial de los suelos conformantes del cauce
del río Magdalena – tramo: Neiva-Prado”, donde principalmente analizan la socavación
acelerada del río, generada por la presencia de las hidroeléctricas Betania y Quimbo las cuales
desequilibran el fondo del lecho al retener gran parte del caudal sólido natural del cauce, para
ello utilizan fotografías aéreas que permiten realizar un análisis sólido del comportamiento
geomorfológico de la zona. Con esto determinan, a partir de sensores remotos y observación
en campo, la correlación entre la resistencia relativa de los suelos a la erosión fluvial, la
geomorfología y la dinámica fluvial del cauce.
Para determinar la resistencia a la erosión fluvial de los suelos que conforman la cuenca
del río utilizaron la metodología de Vargas quien dice que “los materiales depositados
recientemente presentan mayor erodabilidad que los materiales antiguos. Cada formación
geológica o manto de roca o suelo presenta condiciones específicas de erodabilidad, lo cual
equivale a una dinámica particular de los ríos o corrientes al pasar por materiales diferentes.”
Como resultado, elaboraron la siguiente tabla:
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Tabla 3. Análisis de socavación en las bancas.
Fuente. Universidad de La Salle. (2017). geomorfología y resistencia relativa a la
erosión fluvial de los suelos conformantes del cauce del río magdalena – tramo: Neiva-
Prado.
De esta tabla se puede concluir que los lugares donde se presenta la menor resistencia a
la erosión son donde hay mayor longitud de socavación.
En el año 2013 la alcaldía de Yopal a través del contrato de consultoría No. 699 de 2013
con la Fundación AZ, realizó un estudio titulado “Estudio técnico integral sobre la hidráulica
fluvial de la cuenca del río Cravo Sur” donde para esta zona se realizó un análisis
multitemporal de morfología y de dinámica fluvial a través de la revisión bibliográfica, de
fotografías aéreas e imágenes de satélite y algunos estudios regionales que incluyen la zona
y permitieron hacer una aproximación.
El área de trabajo se localiza en la parte proximal del abanico de Yopal, formado por el
río Cravo Sur, con un aporte formidable de sedimentos, generando uno de las más grandes
formas de acumulación de la Orinoquía. Una dinámica fuerte, con variaciones de anchos de
200 metros antes del puente La Cabuya para dar paso a una vega de inundación, (vega activa)
de al menos 700 metros, sin embargo, su dinámica pasada fue notoriamente más activa.
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La fundación AZ explica que la dirección preferencial del canal principal del río Cravo
Sur mantiene una regularidad durante casi todo su tramo, la carga de sedimentos acarreada
se deposita casi en su totalidad en el abanico, mientras que las demás corrientes que drenan
la vertiente oriental de la cordillera Oriental, han sido afectadas por los eventos tectónicos
del sistema de fallas del borde llanero, generando una especie de “trampa de sedimentos” de
manera que cuando generan sus abanicos las cargas de sedimentos no son tan extremas. Esto
explica en parte el tamaño del abanico de Yopal.
Por lo anterior, ya que no se han realizado estudios para determinar completamente el
nivel de resistencia a la erosión de los suelos que conforman la ribera del río Cravo Sur en el
tramo del casco urbano de la ciudad de Yopal, se ve la necesidad de realizar nuevas
investigaciones, así como también su influencia en posibles cambios geomorfológicos,
detectando la vulnerabilidad y el riesgo para futuros proyectos que se vayan a desarrollar en
el tramo de estudio, anticipando su dinámica fluvial.
Marco teórico
Cauces trenzados
El río con cauce trenzado posee varios canales y brazos que se entrelazan y separan
dentro del cauce principal debido a cambios de pendiente longitudinal y trasversal, a
incrementos bruscos de la carga aluvial durante las avenidas y a la pérdida de la capacidad
de transporte de material al disminuir la pendiente o el caudal. Los materiales gruesos se
acumulan en barras o puntas que actúan como obstáculos naturales, desviando la corriente
hacia uno o ambos lados o taponando brazos. Esto tiene lugar en las crecientes, produciendo
inundaciones y el súbito abandono de un canal para ocupar otro. Al bajar el caudal, quedan
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islas de sedimentos que, con el tiempo, pueden convertirse también en islas con vegetación
permanente, relativamente.
El trenzado se desarrolla de preferencia en los tramos alto-medio de los ríos y en las
corrientes donde se presentan los abanicos aluviales.
Figura 1. Cauce trenzado.
Fuente: Rodríguez, H. (2010) Hidráulica fluvial, fundamentos y aplicaciones socavación.
Las barras de lecho de los cauces trenzados están conformadas por material arenoso,
grava gruesa y tienden a crecer por adición de sedimentos en el extremo de aguas abajo
y en los lados; el extremo de aguas arriba es erosionado en parte. Los materiales que
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conforman las barras son depósitos residuales, es decir, acumulaciones de los tamaños
mayores dado que los más finos son llevados por la corriente. Una vez que se forma la
isla o barra de lecho, puede estabilizarse gracias a la sedimentación de material fino en
la superficie durante crecientes y puede cubrirse con vegetación.
Respecto a los cauces trenzados se tiene en cuenta su cambio morfológico a través
del tiempo correlacionando su dinámica fluvial, las distintas geoformas son parte de una
serie de acontecimientos los cuales son respectivos en un río de estas características, unos
conceptos claves para el desarrollo de este proyecto serán explicados a continuación:
Abanico de explayamiento
Forma de acumulación forzada, similar al cono de deyección, pero con una topografía
menos inclinada y forma de abanico más abierto y menos abombado, pendiente
longitudinal menor, del orden de 1 a 4% (hasta 15% en el caso del cono de inyección) y
multiplicidad de las vías de escurrimiento, mientras que el cono de deyección tiene un
solo eje principal de drenaje, el cual se desplaza lateralmente sobre su propia
acumulación. El material que conforma la geoforma es heterométrico, pero con mayor
selección al nivel de los cantos. (Rodríguez,2010. p.209).
Cono de deyección
Es una forma de modelo fluvial cuya característica en planta es una silueta cónica o
en abanico y una suave pendiente (entre 1 y 10 grados). Es un deposito aluvial formado
al final de un valle torrencial, en la denominada zona de piedemonte, donde se va a realiza
el empalme entre una zona de alta pendiente y una zona de pendiente suave.
21
Hacia abajo del cono de deyección, la energía disponible por la corriente, que en
general es unicanal, se disipa en sentido vertical y horizontal debido a los procesos de
erosión, trasporte de material y a ampliación del cauce. El río puede formar curvas o
meandros, así como adquirir otras configuraciones. (Rodríguez,2010. p.24).
También denominado abanico aluvial, es la acumulación forzada de material aluvial
heterométrico, caracterizado por una forma de abanico abombado (convexo en el sentido
trasversal), localizada en un piedemonte o a veces en la confluencia de dos ríos.
(Rodríguez,2010. p.210).
Los abanicos aluviales son depósitos de sedimento cuya forma semeja un segmento
de sección cónica, visto en plata parece un abanico y tiene una pendiente casi uniforme
desde el ápice hasta el borde final, véase la fig. 11.7, se presentan normalmente en
áreas áridas y montañosas con pendientes fuertes, aunque en ocasiones también se
encuentran en zonas húmedas. Ocurren en el punto donde la corriente pasa de un cauce
estrecho a otro muy amplio, o bien cuando la pendiente se disminuye abruptamente
como se muestra en la figura 2.
22
Figura 2.Abanicos aluviales
Fuente: Manual de ingeniería de ríos, (García, J.2002 p.32)
Dique aluvial
Llamados también albardones, barreras naturales que impiden el desborde lateral del
río hacia las llanuras en épocas de inundación; en épocas de aguas máximas, estas pueden
superar tal impedimento e inundar grandes zonas. Si junto a los diques aluviales existen
cubetas de inundación, sus dimensiones deberán definir las necesidades de drenajes
adicionales ante la presencia de eventos extraordinarios y en el caso de obras
longitudinales se deben prever la magnitud de las estructuras de paso y las dimensiones
de las luces y gálibos de los puentes. (Rodríguez,2010. p.61).
Acumulación dominantemente de composición arenosa en forma de camellón o
albardón alargado, convexo, que bordea de manera relativamente continua las orillas de
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un río. Se origina en zonas con bajas pendientes por la sedimentación durante el
desbordamiento del río por exceso de carga de la corriente. El dique contiene al caudal
del río y si lo sobrepasa se desarrolla una inundación. El ancho del dique se relaciona
directamente con la magnitud del río. (Martin,1997. p.80).
Lecho aluvial
Superficie que ocupa las aguas del cauce natural sobre esta superficie existe un lecho
menor, ocupando por las aguas, y un lecho mayor o zona de inundación ordinaria o
extraordinaria, dependiendo de la magnitud y de la frecuencia del evento.
El río fluye en un canal cuyo fondo y márgenes están construidos por material
trasportado en las condiciones actuantes de flujo. En este caso hay libertad para ajustar
dimensiones, forma, patrón y pendiente del cauce, en respuesta a los cambios que
produzcan. (Rodríguez,2010. p.71).
Morfología fluvial
La morfología de ríos estudia la estructura y forma de los mismos incluyendo la
configuración del cauce en planta, la geometría de las secciones transversales, la forma
del fondo y las características del perfil (Gracia & Maza, 1997. p. 1-2) hoy en día se sabe
que el proceso mediante el cual se forman los cauces depende de características como
tipo de suelos, geología, hidráulica, hidrología y capacidad de transporte por lo que lo
convierte en un proceso dinámico donde el río constantemente deposita o arrastra
sedimentos en las orillas o en su lecho. Sin embargo, la mayoría de las teorías acerca de
ríos se han elaborado con base en canales idealizados en cortos lapsos de tiempo.
Es necesario aclarar que varios autores consideran que para facilitar el estudio de los
ríos es importante generar una clasificación de estos por medio de variables como edad,
estabilidad, grados de libertad, tipo de material en su lecho y geometría. Las aplicaciones
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de la morfología fluvial se pueden dividir en dos ramas importantes: en primer lugar,
desde el punto de vista ecológico estas variaciones pueden condicionar un ecosistema
por lo que es necesario restaurar morfología original para evitar degradaciones; en
segundo lugar, es empleada para delimitar proyectos de ingeniería que se pretendan
desarrollar en el cauce.
Piedemonte
El piedemonte representa una zona de transición entre las zonas altas de mayor
pendiente y áreas bajas, con pendiente limitada; además, allí se depositan casi todos los
materiales erosionados en la parte alta de la cuenca. En esta zona los ríos divagan en
menor o mayor grado, en su intento por trasportar agua y los sedimentos. Aunque se
presenta el almacenamiento local de los sedimentos en forma de abanicos y terrazas
aluviales, estos son en realidad apenas depósitos temporales en el camino hacia el delta
y el mar. (Rodriguez,2010. p.57)
El patrón de drenaje más frecuente es el paralelo (sin ser excluyente), presentándose
también el distributivo y raras veces el multicubeta.
Otras características del ambiente de piedemonte que deben revisarse son:
- Aspectos litológicos.
- Lineamientos y fallas activas.
- Depósitos y terrazas aluviales.
- Dinámica fluvial, migración lateral, erosión del cauce e inundaciones.
- Paleocauces. ((Rodríguez,2010. p.57).
Planicie de explayamiento
Es una planicie similar a la de desborde, pero con pendiente general, a pesar de seguir
siendo baja, es mayor. El desborde de aguas se realiza por varios ejes y el río principal
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se divide en varios brazos de crecientes, a partir de los cuales se efectúa el escurrimiento
de las aguas y de los sedimentos. Esta planicie es típica de la zona de piedemonte, donde
se presenta un cambio brusco de pendiente en el perfil longitudinal del río.
(Rodríguez,2010. p.214.)
Resistencia relativa a la erosión fluvial
Como se mencionó anteriormente, los ríos son estructuras dinámicas condicionadas
por el transporte de sedimentos, los estudios de dinámica fluvial están soportados por
registros fotográficos, cartográficos y satelitales del cauce del río en un periodo de tiempo
de por lo menos 30 años, del mismo modo es importante tener en cuenta que este proceso
también depende de la geología del cauce particularmente con énfasis en la
caracterización litológica, estructural y textural de los materiales del lecho del cauce y
sus orillas con el objeto de valorar su resistencia relativa a proceso erosión. (Vargas,
2012. p. 8) como por ejemplo la tabla expuesta por el ingeniero Guzmán Vargas,
presentada a continuación.
26
Tabla 4. Resistencia relativa de materiales litológicos a la erosión fluvial.
Fuente: Vargas, G. (2012) Geología, geomorfología y dinámica fluvial aplicada a
hidráulica de ríos.
Erodabilidad
Se entiende como la resistencia a la erosión fluvial de los materiales que conforman
el cauce. Generalmente, los materiales depositados recientemente presentan mayor
erosionabilidad que los materiales antiguos. Cada formación geológica o manto de roca
o suelo presenta condiciones diferentes de erosionabilidad, lo cual equivale a una
dinámica diferente de los ríos o corrientes al pasar por materiales diferentes. (Suárez, p.
119) La erodabilidad de los suelos puede ser determinada mediante el establecimiento y
27
mantenimiento de parcelas de escorrentía bajo condiciones de lluvia natural, por un
período de 3 a 5 años como mínimo. Este método es costoso y requiere de mucho tiempo
en las operaciones. En Colombia se ha determinado la erodabilidad en forma indirecta a
partir de modelos y métodos empíricos (ecuaciones), además se han utilizado
simuladores de lluvia para evaluar la resistencia relativa del suelo a la erosión mediante
diferentes metodologías, lo cual ha permitido establecer diferentes categorías, desde
suelos muy resistentes a la erosión (como aquellos derivados de cenizas volcánicas) hasta
suelos altamente susceptibles (como los derivados de rocas sedimentarias). (Ramírez,
2009. p. 59-60)
Erosión
La erosión comprende el desprendimiento, transporte y posterior depósito de
materiales de suelo o roca por la acción de la fuerza de fricción de un fluido en
movimiento, generalmente agua o viento. Las partículas son erosionadas cuando las
fuerzas de tracción, levantamiento y abrasión exceden las fuerzas de gravedad, cohesión
y fricción, que tratan de mantener las partículas en su sitio. En el proceso de erosión
ocurre una profundización y ensanchamiento del cauce.
La resistencia a lo largo del contacto de la corriente de agua con el suelo se le llama
fricción hidráulica, la cual forma una zona de «turbulencia» en la corriente. El espesor y
características dinámicas de esta capa dependen de la rugosidad de la línea del suelo y
de la velocidad, dirección y tipo de flujo. La turbulencia está caracterizada por un flujo
irregular en todas las direcciones. Las fuerzas generadas pueden desprender las partículas
de suelo por fenómenos de arrastre, cavitación, etc. (Suárez, p.13 y 43).
28
Dinámica fluvial
Entre los aspectos geomorfológicos también es necesario identificar en la
fotointerpretación las terrazas y depósitos aluviales, puesto que estas geoformas registran
la dinámica y evolución de un río. La presencia de grandes depósitos revela eventos y
etapas muy trascendentales, asociadas con el aporte y la sedimentación ocurridos en el
pasado reciente.
En el estudio de los procesos de dinámica fluvial hay que identificar los ríos de alta
montaña, los ríos trenzados como es en la zona del piedemonte y los ríos meandricos,
generalmente en la zona media y en la zona de inundación para identificar el
comportamiento de los ríos por sectores.
En los indicios de erosión y dependiendo de la escala de las fotografías, deben
identificarse y señalarse los movimientos en masa, principalmente los más grandes. Hay
que tener presente que los movimientos en masa de gran magnitud son, en general, de
difícil manejo, por lo cual posiblemente pueden descartarse estas zonas como alternativa
para un proyecto longitudinal, de ubicación de un puente, o cualquier otra obra de
magnitud importante. (Rodríguez,2010. p.60).
Migración lateral
Desplazamiento del cauce hacia los lados de la orilla, la presencia de dos cauces, es
decir, la existencia de áreas de inundación se debe a los movimientos laterales que ha
efectuado el río a lo ancho de una planicie aluvial a lo largo del tiempo.
El movimiento lateral de los ríos (desplazamiento de cauce) trae como consecuencia
que los nuevos cursos fluviales abandonen ciertas áreas que luego pueden construir
terrazas fluviales. (Rocha,1998. p.57)
29
Marco conceptual
• Abanicos aluviales: Son depósitos de sedimento cuya forma asemeja un segmento
de sección cónica, se presentan normalmente en áreas áridas y montañosas con
pendientes fuertes. (Maza, p. 31).
• Barras: Las barras son depósitos de sedimentos junto a la orilla o dentro del cauce
del río (Suárez, p. 104).
• Depositación: Es la fase final del proceso erosivo, se define dinámicamente como la
inhabilidad del agua para transportar sedimentos por encima de una cierta capacidad
límite. (Ordóñez, 1983. p.6)
• Erosión: Proceso de denudación de la corteza terrestre está compuesto en general de
tres partes diferentes: la meteorización de la roca, la remoción del material meteorizado
y su transporte hacia lugares distintos al origen. (Ordóñez, p. 5)
• Erosión fluvial: Erosión generada debido a las fuerzas tractivas de la corriente
generando desprendimiento, transporte y depositación de las partículas de suelo o
sedimentos tanto en el fondo como en la ribera de la corriente. (Suárez, p. 78).
• Fuerzas de erosión: Fuerza que ejerce el flujo sobre las partículas o sedimentos en
el perímetro del cauce, son básicamente fuerzas de tracción y levantamiento. (Suárez, p.
42).
• Meteorización: Fenómeno físico-químico de desgaste mediante el cual la roca
parental se fractura y separa mecánicamente y/o se descompone químicamente en
algunos elementos primarios. (Ordóñez, p. 4).
• Morfología de ríos: Estudia la estructura y la forma de los ríos, incluyendo la
configuración del cauce en planta, la geometría de la sección transversal, la forma y las
características del perfil. (Gracia & Maza, p. 1)
30
• Río: Elemento del sistema de drenaje de una cuenca, encargado de evacuar los
excesos de precipitación de la misma, así como los residuos del proceso de
intemperización. (Ordóñez, p. 3).
• Sinuosidad: Es la relación entre la longitud total del thalweg en el tramo de corriente
y la longitud en línea recta. (Suárez, p. 104).
• Socavación: Descenso del fondo de un río cuando se presenta una avenida, debido a
la mayor capacidad que tiene la corriente de transportar partículas en suspensión que
toma del fondo del lecho. (Maza, p. 38).
• Terrazas: Antiguos planos de inundación, los cuales fueron abandonados al
profundizar el valle (Suárez, p. 98).
31
Marco normativo
DECRETO 2811 DE 1974 Por el cual se dicta el Código Nacional de Recursos
Naturales Renovables y de Protección al Medio Ambiente. En el artículo 8 donde estipula la
contaminación se entiende como cualquier elemento, combinación de elementos, o forma de
energía que actual o potencialmente puede producir alteración ambiental. La contaminación
puede ser física, química, o biológica entre ellos se considera la erosión y en el artículo 314,
donde se estipula que la administración pública debe velar por Prevenir la erosión y controlar
y disminuir los daños causados por ella.
DECRETO 1449 DE 1977. En el artículo 7, el cual dicta: En relación con la
protección y conservación de los suelos, los propietarios de predios están obligados a
proteger los suelos mediante técnicas adecuadas de cultivos y manejo de suelos, que eviten
la salinización, compactación, erosión, contaminación o revenimiento y, en general, la
pérdida o degradación de los suelos.
DECRETO 1449 DE 1997. En el artículo 62, el cual dicta: Para el rio Cravo Sur se
le establece un manejo ambiental especial con una ronda de protección mínimo de 100 metros
a cada lado del lecho dejándolo como área de reserva y zona de protección; por el carácter
torrencial y la influencia directa que tiene sobre el municipio se convierte en una amenaza
latente, razón por la cual se hace necesario planificar y ejecutar las acciones para prevenir y
mitigar el riesgo sobre el área urbana. Además, se ve la necesidad de incrementar la zona de
protección por cuanto hace parte de un ecosistema de alta significancia ambiental para el
municipio
32
Marco contextual
Yopal es un municipio colombiano, capital del departamento de Casanare. Su
extensión es de 2595 km² y está localizado a 335 km del Distrito Capital de Bogotá, cerca
del río Cravo Sur, en el piedemonte de la cordillera Oriental.
En los últimos 54 años el municipio ha experimentado un extraordinario crecimiento
con ritmos elevados, aunque irregulares. De los 213 habitantes de Yopal en 1951, su
población ha ascendido a 86.860 en el 2003, lo que significa que se ha multiplicado 29 veces
en el periodo. El mayor auge se ha observado en los últimos 32 años, cuando su población se
ha incrementado en más de 8 veces. Solo en los últimos 10 años, casi se duplica el número
de sus habitantes, pasando de 44.761 en 1993 a 86.860 en el 2003. No sobra advertir que el
municipio registra en la actualidad tasas de crecimiento casi cinco veces superiores a las del
promedio nacional. Ahora está en 142.982 habitantes según proyección estimada para el
2016.
La cuenca del río Cravo Sur nace en la cordillera Oriental en territorio del municipio
de Mongua Boyacá, en la cota 3600 metros (páramo de Pisba), bañando a los municipios de
Mongua y Labranzagrande en el departamento de Boyacá, los municipios de Yopal, San Luís
de Palenque y Orocué en el departamento de Casanare, presentando un tramo navegable de
138 km, desde el corregimiento del Algarrobo en Orocué, hasta su desembocadura en el río
Meta. El cauce del río Cravo Sur es considerado uno de los cuatro más ríos de mayor caudal
en Casanare, con un caudal de 151.0 m3/s.
La cuenca del río Cravo Sur incluye una amplia zona desde el Altiplano Boyacense
en la región de Duitama y Sogamoso hasta el Piedemonte Llanero. En ella son ubicuas las
formaciones sedimentarias de edad cretácea y terciaria conformadas por una secuencia de
33
areniscas, lodolitas y lutitas. La diferencia entre una y otra formación geológica radica sólo
en la presencia o ausencia, o el predominio de un tipo u otro de roca.
La geomorfología regional está dominada por grandes unidades, algunas de ellas de
tipo estructural. La dinámica morfogenética está asociada al contraste altitudinal de la
cordillera y las llanuras. En la cuenca puede distinguirse tres provincias o unidades
geomorfológicas mayores: el Altiplano Boyacense, la vertiente oriental de la cordillera
Oriental y las zonas bajas de la Orinoquia. La dinámica morfogenética en esta provincia es
predominantemente erosiva. Alcaldía del municipio. (2017, mayo). Información general,
municipio de Yopal, Casanare. Recuperado de http://www.yopal-
casanare.gov.co/informacion_general.shtml.
34
Metodología
Durante este proyecto se realizaron cuatro diferentes fases las cuales contemplan en su
totalidad la finalidad de este:
FASE 1. Revisión de antecedentes e información digital:
En esta etapa, se realizó la revisión del material bibliográfico relacionado con
resistencia relativa a la erosión fluvial, modificación geomorfológica de los ríos y
clasificación del material según su resistencia a la erosión. Además, usando la
información obtenida por medio del IGAC donde se encuentran imágenes de sensores
remotos identificando cambios geomorfológicos del río Cravo Sur entre el puente La
Cabuya y la vereda Guayaque realizando un análisis multitemporal.
FASE 2. Determinación de la resistencia relativa a la erosión y realización de
ensayos de laboratorio:
En esta etapa, se realizó la búsqueda de material que permita determinar las
propiedades física y geomecánicas requeridas por medio de ensayos de laboratorio ya
nombrados anteriormente, la extracción de este material se realizó por medio de apiques
con la identificación de las geoformas existentes y comparaciones de los sitios donde se
presenta algún cambio en geomorfología de la zona al examinar las secciones en
diferentes años, esto se puede identificar en sitios donde el río ha cambiado su sección
transversal de manera irregular aguas arriba y aguas abajo.
FASE 3. Clasificación de erodabilidad:
A partir de la identificación de zonas con procesos activos de dinámica fluvial se
realizó la priorización de zonas con baja resistencia a la erosión fluvial, a los cuales se
les visito para verificar las unidades geomorfológicas y el tipo de suelo. Entre los sectores
a priorizar se debieron considerar las riberas donde hay un alto índice de residencia de
35
habitantes, En esta etapa se uso la tabla enunciada en la publicación: geología,
geomorfología y dinámica fluvial aplicada a hidráulica de ríos (Vargas, G. agosto 2012).
En ésta se clasifica la erodabilidad los suelos según su geomorfología que presenta en sus
cercanías.
FASE 4. Resultados:
Los diferentes tipos de suelos encontrados por la identificación se organizaron de las
siguientes formas.
1. Tablas donde se muestra su grado a la vulnerabilidad erosiva, tipo de suelo y la
abscisa en donde se encuentra.
2. Modelación por medio del software ArcGIS, este permite organizar la información
de forma gráfica en donde se determinó la erodabilidad del suelo y el área que abarca en
la sección de estudio.
36
Dinámica fluvial
Para este capítulo de dinámica fluvial, se realizó el procesamiento de fotografías aéreas, las
cuales fueron procesadas por medio del software ArcGis; dicho proceso comprendió las
siguientes etapas:
Recolección y selección de fotografías aéreas
Se buscaron aerofotografías para el tramo de estudio en el Instituto Geográfico Agustín
Codazzi (IGAC), donde se encontraron fotografías correspondientes a los años 1958, 1971,
1992 y 2002. Dado lo anterior dado que año más reciente del cual se poseía información era
el año 2002, para este estudio fue necesario observar en la actualidad el estado del río Cravo
Sur en el tramo de interés, por lo cual, de Google Earth se extrajo una última imagen
correspondiente al año 2018, de manera que se tuvo cobertura para un periodo comprendido
entre los años 1958 y 2018, a continuación se enlistan las imágenes procesadas.
Tabla 5. Registro historio del IGAC.
DESCRIPCIÓN
AÑO VUELO No SOBRE No
FOTOGRAFÍA
1958 B-115 10489 832
R-650 3339 45
1971 R-650 3339 47
1992 C-2489 36411 43
C-2693 38892 99
37
2002 C-2693 38893 115
2018 Imagen extraída de Google Earth de
Fuente: los autores.
Georeferenciación en ArcGis
El proceso de georreferenciación de cada una de las fotografías aéreas, requirió establecer
como mínimo tres puntos, esto debido a que entre más puntos se tengan en cuenta, mayor es
la precisión de los datos.
Los puntos usados en el proceso de georreferenciación, se escogieron teniendo en cuenta que
debieron cumplir la característica de fijación, para ello fueron tenidos en cuenta carreteras,
el casco urbano de Yopal, evidenciando que en cada una de las imágenes presentaran en lo
posible la misma recurrencia de observación.
Se implementó el origen Magna Colombia Este el cual corresponde a un sistema de
coordenadas planas proyectadas.
A continuación se muestran las imágenes correspondientes a cada uno de los años luego de
la georreferenciación en el tramo de interés.
38
Figura 3. Aerofotografías georreferenciadas por año en el tramo de interés
Fuente: Fotografías aéreas recuperadas del IGAC y Google Earth.
Trazado del cauce y geoformas
En la sección anterior, se observó que claramente se distinguen los cuerpos de agua de los
cuerpos de tierra, de manera que se pudo detallar en cada imagen las orillas del río Cravo
Sur, lo cual permitió delimitar el margen del cauce para cada año, del mismo modo, se
identificaron otras geoformas de interés para esta investigación, de manera que para describir
2018 2002
1992 1971 1958
39
de detalladamente el tramo de estudio, se realizó un recorrido y un registro fotográfico de la
zona.
En las fotografías aéreas, se destacaron pigmentos claros grandes a lo largo del cauce, lo cual
dejó en evidencia la presencia de barras de sedimento de tamaños considerables en el tramo
de interés; con la inspección visual, se observó que dichas barras de sedimento se encontraban
constituidas por limos, arenas y alto contenido de gravas (Ver Figura 4)
Figura 4 Barras de sedimento en el rio Cravo Sur aguas arriba de Yopal.
Fuente: recuperada por los autores.
Terraza Alta
Terraza Baja
Barra de Sedimento
Barra de Sedimento
40
Es de resaltar, que en el procesamiento de las fotografías aéreas tomó importancia la
cobertura de años que se tuvo, pues se fue evidente que la formación de las barras de
sedimento que se observan actualmente estas no obedece a un proceso de formación reciente.
A lo largo del recorrido hecho en campo, se detalló que las barras de sedimento se encuentran
definidas por los canales del cauce, de manera que estas no presentan orillas permanentes, lo
cual permitió clasificar este cauce como un río trenzado (Ver Figura 5).
Figura 5 Río Cravo Sur, aguas arriba escarpe, márgen izquierda (sección derecha) y márgen
derecha casco urbano de Yopal Casanare (sección izquierda).
Fuente: recuperada por los autores.
De la figura 5, que es una fotografía aguas arriba del tramo de estudio, es importante destacar
la forma de la vegetación en las orillas, la cual se hace más espesa y alta en el margen
izquierdo que en el derecho; en campo también se observó que aguas arriba, es decir hacia el
puente La Cabuya la pendiente del terreno era pronunciada, observándose una zona
montañosa.
Escarpe
Terraza Alta
Barra de Sedimento
Terraza Baja
41
“El paisaje de montaña, fue la resultante de una intensa actividad tectónica que actuando
sobre rocas sedimentarias consolidadas, dio origen a diferentes tipos de relieve, entre los que
se destacan hogbacks, cuestas, lomas, escarpes y mesas […] Este sector, al sufrir
solevantamiento, plegamiento y erosión severa, dio origen a los paisajes piedemonte,
altiplanicie y lomerío […]Se caracteriza por las fuertes pendientes (De Onduladas a muy
escarpadas, suelos superficiales y de vocación forestal. Comprende las cuencas altas de los
ríos Cravo Sur, Tocaria, Payero y Charte.” (Gobernación del Casanare-Alcaldía Municipal
de Yopal, 2003, pp. 238-239).
Con base en lo anterior y teniendo en cuenta lo observado en campo se asignó la geoforma
de escarpe aguas arriba del tramo de estudio; en segunda instancia la inspección ocular dejó
al descubierto que desde el casco urbano de Yopal hacia aguas abajo en el sentido del flujo,
el terreno y la vegetación son más altas en la márgen izquierda que en la márgen derecha,
además del hecho de que la pendiente en las orillas aguas abajo no es tan pronunciada como
aguas arriba, distinguiendo así terrazas en las orillas del cauce.
“Los valles son superficies alargadas generalmente angostas, labradas por la incisión de
algunos ríos, tales como el Casanare, Guachiría, Pauto, Cravo Sur, Cusiana, Upía y Meta, en
donde se van depositando materiales que traen los sectores por donde pasan. Los principales
tipos de relieve que ocurren en este paisaje son: abanico - terraza, terrazas y vegas.[…]
Terrazas: Son superficies de acumulación de origen aluvial, constituidas por materiales que
vienen de lejos, su relieve es plano ligeramente ondulado y tienen abundante pedregosidad
sectorizada.” (Gobernación del Casanare-Alcaldía Municipal de Yopal, 2003, p. 242).
42
Figura 6. Río Cravo Sur, Terraza alta márgen izquierda (sección derecha), terraza baja márgen
derecha (sección izquierda).
Fuente: recuperada por los autores.
Dado lo anterior, fue posible asignar otra geoforma en las márgenes del río; en la margen
izquierdo aguas arriba se detallaron algunos taludes verticales no muy elevados, en cambio
el margen derecho, los taludes no son pronunciados como en el derecho, por el contrario se
encuentran tendidos y su altura es mucho menor en relación al margen derecho.
Lo anterior implica que en el margen derecho se encuentra una terraza baja, siendo una de
sus características más importantes la posición en las que observan, normalmente se
encuentran enfrentadas a zonas de barras de sedimento; en segunda instancia en el margen
izquierdo, también se observó una terraza que va de media a alta ya que su altura es mayor
que la descrita anteriormente. Otra de las características de las terrazas es que el suelo que
las conforma, generalmente es muy fértil, esto hace que la vegetación predomine o que
incluso se usen las planicies para la siembra de cultivos.
Escarpe
Terraza Alta
Vegetación Barra de Sedimento
Terraza Baja
Vegetación
43
Figura 7. Río Cravo Sur aguas abajo.
Fuente: recuperada por los autores.
En figura 7, se pudo constatar que a lo largo de la zona de interés, los canales del cauce son
estrechos en comparación con el área total del río, y que predominan las barras de sedimento
a lo largo del cauce.
Terraza Alta
Terraza Baja
Barra de Sedimento
44
Figura 8. Barras de sedimento y terraza baja.
Fuente: recuperada por los autores.
Una vez comparados los elementos observados en las imágenes satelitales y lo observado en
el recorrido, se crearon archivos tipo shapefile, de tipo línea, polígono y/o punto en ArcGis,
donde se delimitaron los cauces, también se demarcaron las barras de sedimento y la
vegetación dentro de las barras, así como las terrazas tanto baja como alta para cada una de
las fotografías aéreas comprendidas entre 1958 y 2018. Se destaca que las fotografías del año
2002, no fueron procesadas en cuanto al análisis geomorfológico, ya que no se tuvo cobertura
de toda el área de estudio para este año, por lo tanto de ser procesadas no se hubiesen podido
comparar las geoformas de este año con los otros.
Barra de Sedimento Terraza Alta
Terraza Baja
45
Figura 9. Geoformas del río Cravo Sur 1958.
Fuente: los autores.
46
Figura 10. Geoformas del río Cravo Sur 1971.
Fuente: los autores.
47
Figura 11. Geoformas del río Cravo Sur 1992.
Fuente: los autores.
48
Figura 12. Geoformas del río Cravo Sur 2018.
Fuente: los autores.
Evaluación de la dinámica fluvial
Una vez dibujados cada uno de los cauces (elementos tipo polígono en ArcGis), se procedió
con la evaluación de la dinámica fluvial, para lo cual se adoptó la metodología expuesta en
un trabajo de grado de La Universidad de La Salle que evalúo la dinámica fluvial en un tramo
del Río Guaviare en el departamento de Guainía la cual detalla que “se superpusieron los
cauces para cada uno de los años, con el fin de observar en cada intervalo, la dirección del
movimiento y del mismo modo poder cuantificar el desplazamiento; con el fin de detallar el
movimiento se trazaron segmentos de control […] dichos segmentos se trazaron de tal
manera que quedaran perpendicular a las márgenes del río, esto a medida que cambia el curso
del cauce. Se superpusieron en cada intervalo de años los cauces correspondientes y con la
herramienta de medición, se determinó sobre cada uno de los segmentos el desplazamiento
de los márgenes del río (izquierdo y derecho en el sentido del flujo) y la dirección del
desplazamiento.” (Ramírez Chávarro & Pardo Aguilar , 2018).
Para el caso puntual del río Cravo Sur, se subdividió el área de estudio en tres tramos,
denominados A, B y C, donde a su vez se trazaron diez (10) segmentos de control para luego
superponer los cauces como se muestra en la figura 13.
49
50
Figura 13. Tramos y segmentos de control sobre el río Cravo Sur.
Fuente: los autores.
51
Figura 14. Superposición de los cauces y segmentos de control tramo A.
Fuente: los autores.
52
Figura 15 Superposición de los cauces y segmentos de control tramo B.
Fuente: los autores.
53
Figura 16. Superposición de los cauces y segmentos de control tramo C.
Fuente: los autores.
Se cuantificó el desplazamiento de las márgenes del cauce, adicionalmente se caracterizaron
dichos desplazamientos tomando el registro de la dirección del movimiento de cada una de
las orillas entre años y con respecto al anterior en la serie; como se puede apreciar en las
figura 14 y 15 de los mapas 6 y 7 relacionados a la dinámica fluvial de los tramos A y B, se
tuvo en cuenta en la evaluación de la dinámica fluvial el cauce del año 2002 únicamente para
los segmentos del 1 al 5, pues en el resto del tramo de estudio al no poseer fotografías aéreas
no se pudo comparar este cauce con el resto de segmentos. Los resultados obtenidos se
muestran a continuación.
54
55
Tabla 6. Registro del desplazamiento del río Cravo Sur en el tramo de estudio, segmentos 1 al
5.
DESPLAZAMIENTO EN METROS POR SEGMENTOS, AÑO Y MÁRGEN DEL RÍO CRAVO
TRA. SEG AÑO MÁRGEN IZQUIERDO MÁRGEN DERECHO
M 1971 M 1992 M 2002 M 2018 M 1971 M 1992 M 2002 M 2018
1958 D 63,25 D 70,24 D 74,64 D 70,44 D 20,73 D 41,52 D 34,33 D 44,61
A 1 1971 --- D 69,91 D 12,21 D 9,47 --- D 21,00 D 14,67 D 24,49
1992 --- --- D 4,64 D 2,06 --- --- I 6,85 D 3,37
2002 --- --- --- I 2,15 --- --- --- D 10,23
1958 D 23,71 D 27,56 D 49,07 D 52,16 D 41,27 D 55,67 I 107,34 I 71,50
A 2 1971 --- D 1,85 D 23,55 D 26,41 --- D 14,19 I 146,38 I 112,90
1992 --- --- D 21,82 D 25,01 --- --- I 162,01 I 126,96
2002 --- --- --- D 4,01 --- --- --- D 34,03
1958 I 126,51 I 139,54 I 156,36 I 173,48 I 18,27 D 45,97 I 374,94 I 292,26
A 3 1971 --- I 11,98 I 28,38 I 47,59 --- D 64,24 I 350,27 I 276,07
1992 --- --- I 19,49 I 35,42 --- --- I 422,91 I 342,95
2002 --- --- --- I 16,24 --- --- --- D 80,68
1958 D 68,66 I 43,11 D 7,20 D 73,68 D 52,61 D 54,67 D 19,86 D 62,09
A y B 4 1971 --- I 111,72 I 60,30 D 4,93 --- D 1,88 I 30,66 D 9,60
1992 --- --- D 51,53 D 116,08 --- --- I 33,27 D 7,72
2002 --- --- --- D 64,37 --- --- --- D 40,41
1958 I 69,66 D 82,90 D 98,76 D 124,62 D 12,09 D 10,43 D 11,55 D 28,11
B 5 1971 --- D 152,48 D 170,11 D 194,26 --- I 1,41 D 0,16 D 16,35
1992 --- --- D 16,24 D 42,87 --- --- D 1,69 D 17,74
2002 --- --- --- D 26,63 --- --- --- D 16,34
Fuente: los autores.
56
Tabla 7. Registro del desplazamiento del río Cravo Sur en el tramo de estudio, segmentos 6 al
10.
DESPLAZAMIENTO EN METROS POR SEGMENTOS, AÑO Y MÁRGEN DEL RÍO CRAVO
TRA. SEG. AÑO MÁRGEN IZQUIERDO MÁRGEN DERECHO
M 1971 M 1992 M 2018 M 1971 M 1992 M 2018
1958 D 0,86 D 130,18 D 154,95 D 12,598 D 36,20 I 85,31
B 6 1971 --- D 129,51 D 153,59 --- D 24,02 I 97,61
1992 --- --- D 23,85 --- --- I 122,51
1958 D 20,55 D 22,59 D 612,00 D 54,16 I 119,36 I 1,13
B 7 1971 --- D 2,46 D 584,72 --- I 172,83 I 56,36
1992 --- --- D 585,73 --- --- I 117,66
1958 I 25,27 I 12,96 D 210,81 D 22,87 I 185,49 I 11,25
C 8 1971 --- D 12,65 D 235,09 --- I 209,73 I 36,85
1992 --- --- D 223,55 --- --- D 173,28
1958 D 36,76 D 61,82 I 58,38 D 90,94 D 64,68 D 44,16
C 9 1971 --- D 25,41 I 95,84 --- I 26,94 I 44,86
1992 --- --- I 120,39 --- --- I 18,21
1958 D 63,88 D 146,16 D 159,20 D 113,83 D 81,98 D 57,32
C 10 1971 --- D 83,31 D 99,14 --- I 31,86 I 56,60
1992 --- --- D 14,89 --- --- I 23,85
Fuente: los autores.
A partir de los resultados mostrados en las tablas 6 y 7, se pudo observar que la tendencia del
movimiento de las orillas del río Cravo Sur es hacia la derecha, sin embargo, se observó
puntualmente que aguas arriba en general en las márgenes predominan los movimientos de
las orillas del cauce a la derecha; generalizando lo sucedido aguas abajo, se puede inferir que
el margen derecho se mueve hacia la izquierda y que el margen izquierdo se mueve a la
derecha. Resaltó de manera particular que en el segmento 3 predominaron los movimientos
a la izquierda y que además los desplazamientos del margen derecho son significativamente
elevados con relación a los otros.
En los segmentos 7, 8 y 9 destacó la magnitud de los desplazamientos entre los años 1992 y
2018 del margen izquierdo son muy superiores comparados con los del margen derecho.
A partir de los desplazamientos registrados anteriormente, se calcularon tasas de
desplazamiento por año entre periodos de tiempo, también basados en la dirección del
movimiento de las orillas, se pudo determinar lo que sucedía con la sección transversal del
río en el tramo de estudio; si ambas márgenes se movían a la izquierda, se dijo que el cauce
se movía de manera constante en la misma dirección. Cuando las orillas se movían ambas a
la derecha el río Cravo presentaba movimiento constante a la derecha; si el margen izquierdo
presentó registro a la izquierda y el derecho a la derecha, se dijo que la sección transversal
del cauce aumentaba, y por último si el margen izquierdo se desplazaba hacia la derecha y el
margen derecho a la izquierda se dijo que el ancho de la sección transversal del río Cravo
Sur disminuía, los resultados se reflejan en la tabla 8.
57
58
Tabla 8. Tasa de desplazamiento por año y por segmento para el río Cravo .
A 1
A 2
A 3
A y B 4
B 5
MÁRGEN IZQUIERDO MÁRGEN DERECHO ANCHO DE LA
TRA. SEG. RANGO t (Años) DESPL/AÑO (m/año) SECCIÓN
DESPL. (m) DIRECCIÓN DESPL. (m) DIRECCIÓN M.I M.D TRANSVERSAL
1958 1971 63,25 D 20,73 D 13 4,87 1,59 DER
1971 1992 69,91 D 21,00 D 21 3,33 1,00 DER
1992 2002 4,64 D 6,85 I 10 0,46 0,69 -
2002 2018 2,15 I 10,23 D 16 0,13 0,64 +
PROMEDIO 2,20 0,98
1958 1971 23,71 D 41,27 D 13 1,82 3,17 DER
1971 1992 1,85 D 14,19 D 21 0,09 0,68 DER
1992 2002 21,82 D 162,01 I 10 2,18 16,20 -
2002 2018 4,01 D 34,03 D 16 0,25 2,13 DER
PROMEDIO 1,09 5,54
1958 1971 126,51 I 18,27 I 13 9,73 1,41 IZQ
1971 1992 11,98 I 64,24 D 21 0,57 3,06 +
1992 2002 19,49 I 422,91 I 10 1,95 42,29 IZQ
2002 2018 16,24 I 80,68 D 16 1,02 5,04 +
PROMEDIO 3,32 12,95
1958 1971 68,66 D 52,61 D 13 5,28 4,05 DER
1971 1992 111,72 I 1,88 D 21 5,32 0,09 +
1992 2002 51,53 D 33,27 I 10 5,15 3,33 -
2002 2018 64,37 D 40,41 D 16 4,02 2,53 DER
PROMEDIO 4,94 2,50
1958 1971 69,66 I 12,09 D 13 5,36 0,93 +
1971 1992 152,48 D 1,41 I 21 7,26 0,07 -
1992 2002 16,24 D 1,69 D 10 1,62 0,17 DER
2002 2018 26,63 D 16,34 D 16 1,66 1,02 DER
59
MÁRGEN IZQUIERDO MÁRGEN DERECHO ANCHO DE LA
PROMEDIO 3,98 0,55
TRA. SEG. RANGO t (Años) DESPL/AÑO (m/año) SECCIÓN
DESPL. (m) DIRECCIÓN DESPL. (m) DIRECCIÓN M.I M.D TRANSVERSAL
1958 1971 0,86 D 12,60 D 13 0,07 0,97 DER
B 6 1971 1992 129,51 D 24,02 D 21 6,17 1,14 DER
1992 2018 23,85 D 122,51 I 26 0,92 4,71 -
PROMEDIO 2,38 2,27
1958 1971 20,55 D 54,16 D 13 1,58 4,17 DER
B 7 1971 1992 2,46 D 172,83 I 21 0,12 8,23 -
1992 2018 585,73 D 117,66 I 26 22,53 4,53 -
PROMEDIO 8,08 5,64
1958 1971 25,27 I 22,87 D 13 1,94 1,76 +
C 8 1971 1992 12,65 D 209,73 I 21 0,60 9,99 -
1992 2018 223,55 D 173,28 D 26 8,60 6,66 DER
PROMEDIO 3,71 6,14
1958 1971 36,76 D 90,94 D 13 2,83 7,00 DER
C 9 1971 1992 25,41 D 26,94 I 21 1,21 1,28 -
1992 2018 120,39 I 18,21 I 26 4,63 0,70 IZQ
PROMEDIO 2,89 2,99
1958 1971 63,88 D 113,83 D 13 4,91 8,76 DER
C 10 1971 1992 83,31 D 31,86 I 21 3,97 1,52 -
1992 2018 14,89 D 23,85 I 26 0,57 0,92 -
PROMEDIO 3,15 3,73
Fuente: los autores.
60
Realizando el conteo de lo que sucedía con el ancho de la sección transversal del río Cravo
Sur de los tramos A, B y C, se graficaron las tendencias del movimiento con base en el
número de registros obtenidos.
Figura 17. Tendencia del movimiento de la sección transversal del río Cravo por tramo.
Fuente: los autores.
La figura 17 y la tabla 8, mostraron que en la tendencia del movimiento del río Cravo en el
tramo A (aguas arriba) es hacia la derecha en sentido del flujo; en la sección media del área
de estudio, es decir en el tramo B, además de desplazarse hacia la derecha, el ancho se la
sección transversal del cauce tiende a disminuir. En el tramo C (aguas abajo), se observó el
movimiento del río hacia la derecha, aunque el mayor número de registros sea para la
disminución de la sección transversal del río.
En términos generales y con base en lo expuesto en la figura 17, el río Cravo en el tramo de
interés, tanto aguas arriba como aguas abajo la tendencia es a desplazarse hacia la derecha,
C B
Tramo
A
0 0
Izquierda
Derecha
Aumenta
Disminuye 1 1 1
2 2
3 3
4 4 4 4
5 6
7 8
Can
tid
ad
de r
eg
istr
os
61
lo anterior toma vital importancia ya que el casco urbano de Yopal se encuentra en el márgen
derecho en sentido del flujo. Basados en los registros obtenidos y desde lo apreciado en los
mapas de geoformas para cada año, quedó en evidencia como la terraza baja a la altura del
área urbana ha ido reduciendo su tamaño por efectos de la dinámica fluvial; lo anterior
contrasta con otro aspecto observado en campo a lo largo del recorrido, y es el hecho de que
actualmente se encuentran ciertas obras civiles cuya finalidad es la protección del casco
urbano de Yopal.
Por otra parte aguas arriba el ancho de la sección transversal del cauce presenta más registros
de aumento que de disminución, sin embargo aguas abajo se presentó una situación distinta,
pues el ancho de la sección transversal del cauce tiende a encogerse, esto está directamente
relacionado con el gradiente hidráulico, pues es de acotar que Yopal se encuentra aguas arriba
en el tramo de interés, lo que ocasiona que el ancho de la sección tranversal del río Cravo
Sur es más ancha aguas arriba, pues hay menor pérdida de energía en esta zona, lo que
ocasiona que el agua golpee con más fuerza en las orillas generando el aumento de la
sección, caso contrario aguas abajo, cuando ya el agua ha perdido energía en su recorrido,
la fuerza con la que golpea las orillas es menor, generando que el cauce sea más estrecho.
Dinámica de las barras de sedimento
Se observó en los mapas 1, 2 3 y 4 el cambio de las barras de sedimento con el paso del
tiempo; por medio de la herramienta calcular geometría en ArcGis se determinaron las áreas
de las barras de sedimento y la vegetación para cada año. La tabla 9 muestra el área del río
Cravo Sur para cada año, así como el área que ocupan las barras de sedimento y la
vegetación para cada año dentro del cauce.
62
Tabla 9. Áreas de cauces, barras de sedimento y vegetación por año.
AREAS
AÑO
CAUCE
(Km2)
BARRAS DE
SEDIMENTO
(Km2)
VEGETACIÓN
(Km2)
1958 3,67 1,89 0,27
1971 3,95 1,18 0,53
1992 3,51 0,82 0,58
2018 2,42 1,67 0,07
Fuente: los autores.
La tabla 9 dejó en evidencia que la tendencia del río Cravo Sur es a disminuir su área de
manera significativa, pues en los últimos 26 años en el transcurso del año 1992 al año 2018,
el cauce redujo su área en 1.08 Km2, en cuanto a las barras de sedimento el área se
mantiene fluctuante, sin embargo la tendencia con respecto al año inicial de la serie es a
disminuir a medida que trascurre el tiempo. En cuanto a la vegetación, se observó que esta
disminuye significativamente en el último periodo.
63
Figura 18. Área de las barras de sedimento.
Fuente: los autores.
En la tabla 10 se muestran los porcentajes de disminución acumulada (es decir con respecto
al año 1938).
Tabla 10. Áreas de cauces, barras de sedimento y vegetación por año.
% DE DISMINUCIÓN
AÑO CAUCE BARRAS DE SEDIMENTO VEGETACIÓN
1958
1971 -7,66% 37,70% -95,48%
1992 4,49% 56,78% -114,40%
2018 33,97% 11,67% 72,15%
Fuente: los autores.
Año
BARRAS DE SEDIMENTO
2035 2015 1995 1975 1955
0,00
1935
0,40
0,80
y = 0,0011x2 - 4,2773x + 4256,1
R² = 0,9999
1,20
1,60
2,00
Áre
a (
Km
2)
64
Análisis de resistencia del suelo
A continuación, se presenta la caracterización del material presente en el margen derecho
del cauce en sentido del flujo.
Campaña exploratoria
Se realizaron en total 14 apiques sobre el margen derecho, de modo que se extrajo de cada
uno de estos una muestra representativa; se resalta, que la posición de las muestras fue
seleccionada de manera estratégica, con el fin de poseer caracterización del material de las
geoformas presentes en el lecho del río Cravo Sur y abarcando toda el área de estudio; a
continuación, se muestran la distribución de apiques por tramos (tramos establecidos en el
capítulo de dinámica fluvial) y geoformas .
65
Tabla 11. Distribución de apiques
COORDENADAS
APIQUE TRAMO GEOFORMA
ESTE (m) NORTE (m)
1 852077,16 1085232,61 A Barra de sedimento
2 852426,19 1084763,43 A Escarpe
3 853807,59 1083760,92 A Terraza baja
4 853959,99 1083705,89 A Barra de sedimento
5 854182,57 1083679,24 A y B
6 854556,89 1083719,65 A y B
7 854654,26 1083714,36 A y B Terraza baja
8 855044,94 1083730,31 B
9 855209,47 1083792,71 B
10 855566,90 1083843,78 B
11 856512,69 1083948,25 B Barra de sedimento
12 857032,34 1084115,46 B
13 857643,39 1084252,27 C Terraza baja
14 858956,39 1084938,85 C Barra de sedimento
Fuente: Los autores
Recuperación de las muestras
Los especímenes usados para la caracterización del suelo en el área de estudio fueron
recolectados por medio de apiques como muestra el mapa 9.
Figura 19. Ubicación de apiques
Fuente: Los Autores.
66
67
Figura 20. Recuperación de las muestras
Fuente: Los Autores
Ensayos de laboratorio
Los ensayos de laboratorio realizados siguieron las especificaciones del Manual de Normas
de Ensayo de Materiales para Carreteras del Instituto Nacional de Vías Invias en el año
2013, los cuales se enlistan a continuación:
Terraza Alta
Terraza Baja
68
Humedad natural
A partir de la norma I.N.V.E 122-13 Determinación en laboratorio del contenido de agua
(humedad) del suelo, roca y mezcla de suelo agregado, se preparó una muestra
representativa de suelo de 100 gr la cual fue puesta en un horno a una temperatura de 110°C
en un periodo de 24 horas, donde se dejó secar hasta alcanzar una masa constante y de nuevo
pesada para determinar el contenido de humedad del suelo en estado natural; el equipo que
se requirió para este ensayo incluyó tamices, balanzas, recipiente y horno.
Determinación de los tamaños de las partículas de los suelos
Por medio de la norma I.N.V.E 123-13 Determinación de los tamaños de las partículas de los
suelos, se determinó la distribución cuantitativa de los tamaños de las partículas del suelo,
cabe resaltar que la distribución de las partículas mayores de 75 μm (retenidas en el tamiz
No. 200) se determina por tamizado, mientras que la distribución de los tamaños de las
partículas menores de 75 μm se determinó por un proceso de sedimentación empleando un
hidrómetro.
Límite líquido, límite plástico e índice de plasticidad
A partir de las normas I.N.V.E 125-13 y I.N.V.E 126-13, Determinación del límite líquido
de los suelos y límite plástico e índice de plasticidad de los suelos respectivamente, se
determinó el límite liquido de la muestra de suelo en 25 golpes con la cazuela de Casagrande
y el límite plástico e índice de plasticidad de los suelos, se hizo uso de equipos como la
69
espátula, balanza, recipientes, horno, tamiz; para cuantificar el índice de plasticidad se tuvo
en cuenta la diferencia numérica entre el límite líquido y el límite plástico.
Gravedad específica
Por medio de la norma I.N.V.E 128-13, gravedad específica de las partículas sólidas de los
suelos y del material llenante mineral, se empleó un picnómetro con agua, a partir del cual
se estableció la gravedad especifica de 60 gr de suelo que pasa el tamiz #4 para cada una de
las muestras; los equipos e implementos utilizados para este ensayo fueron un picnómetro,
una estufa, horno, balanzas, termómetro, embudo, un tubo para llenar el picnómetro, tamiz
#4 y agua destilada.
Los resultados de cada uno de los ensayos se encuentran resumidos a continuación para cada
una de las muestras.
Figura 21. Extracción del apique 5.
Fuente: Los Autores.
70
Figura 22. Extracción del apique 13.
Fuente: Los Autores.
Resistencia a la fuerza tractiva
Luego de la elaboración de los ensayos, los resultados obtenidos permitieron caracterizar
cada una de las muestras; los resultados se encuentran en la tabla 12.
Tabla 12. Resumen de ensayos de laboratorio
APIQUE
HUMEDAD
NATURAL (%)
LL (%)
LP (%)
IP
SUCS
AASHTO
Gs
%
GRAVA
%
ARENA
% FINOS
1 10,7 NP NP NP SP A-3 2,64 0,6 91,1 8,2
2 5,08 NP NP NP GP A-1-B 2,67 61,86 32,83 5,31
3 10,22 37,33 25,13 12,20 SC A-2-4 2,58 0,45 66,85 32,70
4 14,41 40,55 28,27 12,29 SM A-2-7 2,48 0,00 69,95 30,05
5 7,62 26,54 19,35 7,19 SC A-2-7 2,62 1,31 72,89 25,81
6 12,76 NP NP NP GW A-1-b 2,61 40,12 47,22 12,66
7 8,54 NP NP NP GW A-1-b 2,66 28,02 60,53 11,45
8 10,92 32,98 23,45 9,54 SC A-2-4 2,61 0,20 75,42 24,38
9 8,82 24,48 16,07 8,42 SC A-2-4 2,58 0,32 80,63 19,05
10 8,25 NP NP NP SP A-2-4 2,60 0,18 89,36 10,46
11 7,40 NP NP NP SM A-2-4 2,61 0,34 87,12 12,54
12 8,05 NP NP NP SM A-2-4 2,63 0,49 84,99 14,52
13 6,45 NP NP NP GW A-1-b 2,63 33,33 58,13 8,54
14 13,12 38,19 26,52 11,67 SM A-6 2,60 0,71 62,80 36,49
Fuente: Los autores
71
72
A partir de los resultados obtenidos, en primer lugar, se procedió a establecer cuáles muestras
de suelo, correspondían a un material cohesivo y cuales no; se entiende por suelos cohesivos
a aquellos que poseen no menos del 10% de partículas de arcilla (Suárez Díaz, p. 49); con
base en lo anterior se observó en primera instancia que las muestras recuperadas, por análisis
granulométrico todas obedecían a suelos no cohesivos al clasificar como suelos gruesos
(gravas y arenas), sin embargo destacó el hecho de que ciertas muestras que presentaban un
considerable porcentaje de finos.
El estado cohesivo de las muestras definió la expresión matemática a usar para calcular la
resistencia a la fuerza tractiva, según Suárez Díaz en su libro Control de la erosión en zonas
tropicales, existen una gran cantidad de expresiones matemáticas para calcular la resistencia
del suelo a la fuerza tractiva y ninguna de ellas tiene una aceptación universal.
Para el cálculo de la resistencia a la fuerza tractiva, fue necesario buscar expresiones
matemáticas de distintos autores que se pudieran aplicar a suelos no cohesivos como lo son
en este caso las muestras extraídas, sin embargo también se tuvo en cuenta el modelo
matemático propuesto por Dunn, el cual sólo es aplicable a suelos cohesivos, que en primera
instancia fue utilizado en aquellas muestras cuyo porcentaje de finos fuera significativamente
elevado (apiques 3,4,5,8,9 y 14)
“Los trabajos de Dunn publicados [...] sobre la resistencia a la socavación en canales con
suelos cohesivos [...]Como resultado de investigaciones experimentales, él descubrió
relaciones entre la resistencia a la socavación y la granulometría de los suelos lo mismo que
la influencia del índice de plasticidad y de la resistencia al corte. Sin embargo, muchas de
sus deducciones fueron incorrectas. Smierd y Beisli concentraron sus investigaciones en la
determinación de la relación entre el esfuerzo cortante crítico y los índices de plasticidad, el
73
contenido porcentual de arcilla y algunos parámetros estadísticos de los sedimentos. [...] Los
autores mencionados realizaron pruebas en una canaleta abierta con un suelo en el fondo sin
medición de esfuerzos. El estado crítico se determinó en el punto en el cual el suelo comenzó
a socavarse. Se obtuvo la siguiente relación entre Tc y el índice de plasticidad”. (Castro
Vargas & Torres Giraldo, 2011, pp. 103-104)
𝜏𝜏 = 0,0034 ∗ 𝜏𝜏0,84
La anterior expresión, calcula el valor de la resistencia a la erosión fluvial en libras/pie2.
A continuación y teniendo en cuenta que el índice de plasticidad del apique 3 tiene un valor
de 12,20, se muestra el cálculo de la fuerza tractiva de dicha muestra (apique 3) bajo el
criterio de Dunn. 𝜏𝜏 = 0,0034 ∗ 12,200,84 = 0,05 𝜏𝜏⁄𝜏𝜏𝜏2 = 2,44 𝜏/𝜏2
A continuación se muestran algunas de las expresiones matemáticas planteadas por el autor
Suárez Díaz en su libro Control de Erosión en Zonas Tropicales, para calcular la resistencia
a la fuerza tractiva en suelos no cohesivos :
74
Tabla 13. Expresiones matemáticas para el cálculo de resistencia a la fuerza tractiva.
Nº AUTOR CRITERIO ECUACIÓN VARIABLES
1
Schoklitsch
Para suelos no cohesivos de
granulometría uniforme
𝜏𝜏 = √0,385 ∗ 𝜏𝜏 ∗ (𝜏𝜏 − 𝜏𝜏) ∗ 𝜏 ∗ 𝜏
s: peso unitario del suelo en kg/m3
w: peso unitario del agua en kg/m3
V: volumen de la partícula en m3.
: coeficiente de forma, vale 1 para
piedras esféricas, de 1,15 a 1,35 para
arena, 3,1 para gravas y 3,75 para
pizarras.
2
Para suelos no cohesivos de
granulometría no uniforme
𝜏 = √0,385 ∗ 𝜏𝜏 ∗ (𝜏𝜏 − 𝜏𝜏) ∗ 𝜏 ∗ 𝜏
𝜏
1 + 4√10,5 ∗ [
𝜏 − 1] 𝜏𝜏
s: peso unitario del suelo en kg/m3
w: peso unitario del agua en kg/m3
V: volumen de la partícula en m3.
: coeficiente de forma, vale 1 para
piedras esféricas, de 1,15 a 1,35 para
arena, 3,1 para gravas y 3,75 para
pizarras.
Vm: volumen medio de las piedras en
m3.
3
---
𝜏𝜏 = √0,201 ∗ 𝜏𝜏 ∗ (𝜏𝜏 − 𝜏𝜏) ∗ 𝜏 ∗ 𝜏3
s: peso unitario del suelo en kg/m3
w: peso unitario del agua en kg/m3
d: diámetro medio en m.
b: coeficiente de forma que tiene un
valor de 1 para esferas y 4,4 para
piedras planas.
75
Nº AUTOR CRITERIO ECUACIÓN VARIABLES
4
Para 0.0001 m < d < 0.003 m
𝜏𝜏 = 0,000285 ∗ (𝜏𝜏 − 𝜏𝜏) ∗ 𝜏1⁄3
s: peso unitario del suelo en kg/m3
w: peso unitario del agua en kg/m3
d: diámetro medio en m.
5
Para d >= 0.006 m
𝜏𝜏 = 0,076 ∗ (𝜏𝜏 − 𝜏𝜏) ∗ 𝜏
s: peso unitario del suelo en kg/m3
w: peso unitario del agua en kg/m3
d: diámetro medio en m.
6 Leliavsky --- 𝜏𝜏 = 166 ∗ 𝜏 ∗ (𝜏 ∗ 𝜏−2) d: diámetro medio en mm
7
Shields
flujo turbulento
𝜏𝜏 = 0,06 ∗ 𝜏𝜏 ∗ 𝜏
s: peso unitario del suelo en kg/m3
d: diámetro medio en m.
8
Lane y
Carson
lechos no uniformes
𝜏𝜏 = 0,05 ∗ (𝜏𝜏 − 𝜏𝜏) ∗ 𝜏75
s: peso unitario del suelo en kg/m3
w: peso unitario del agua en kg/m3
d75: diámetro en m.
9
Miller y
otros
autores
---
𝜏𝜏 = 0,045 ∗ (𝜏𝜏 − 𝜏𝜏) ∗ 𝜏
s: peso unitario del suelo en
kg/m3
w: peso unitario del agua en
kg/m3
d: diámetro medio en m.
10 Meyer -
Peter --- 𝜏𝜏 = 0,047 ∗ (𝜏𝜏 − 𝜏𝜏) ∗ 𝜏
s: peso unitario del suelo en
kg/m3
76
Nº AUTOR CRITERIO ECUACIÓN VARIABLES
w: peso unitario del agua en
kg/m3
d: diámetro medio en m.
11
---
𝜏𝜏 = 0,02 ∗ (𝜏𝜏 − 𝜏𝜏) ∗ 𝜏95
s: peso unitario del suelo en
kg/m3
w: peso unitario del agua en
kg/m3
d95: diámetro en m.
Fuente: Control de erosión en zonas tropicales (Suárez Díaz, p. 46)
77
De la tabla 13, se descartaron en primer lugar las siguientes ecuaciones por las razones
expuestas a continuación:
(2) y (3) aunque se trata de un suelo no cohesivo, se desconocen algunas de las
variables propuestas en estas expresiones.
(5): El diámetro medio en la granulometría de las muestras no aplican para este rango.
(6): Se desconocen algunas de las variables propuestas en esta expresión, además no
se encontró información sobre en los casos en que se aplica la ecuación.
Con base en lo anterior, se calculó la resistencia a la fuerza tractiva con las expresiones 1, 4,
7, 8, 9, 10 y 11 de la tabla 13; a continuación, se muestra el cálculo para el apique 1, teniendo
en cuenta que la gravedad específica de esta muestra es de 2,64, entonces el peso unitario del
suelo se calcula como:
𝜏𝜏 = 𝜏𝜏 ∗ 𝜏𝜏
𝜏𝜏 = 2,64 ∗ 1000 𝜏𝜏/𝜏3 = 2644𝜏𝜏/𝜏3
Del análisis granulométrico del apique 1, también se obtuvo que el tamaño medio de la
partícula d, el cual es de 0,7mm es decir 0,00014 m, cuyo volumen corresponde a:
𝜏 =
𝜏 ∗ 𝜏3
6
𝜏 =
𝜏 ∗ 0,000143
6 = 1,614𝜏10
−12
𝜏3
Con base en lo anterior, se determinó la resistencia a la fuerza tractiva de la muestra
78
correspondiente al sondeo 1 a partir de las tres expresiones dadas.
(1)
𝜏𝜏 = √0,385 ∗ 2644 ∗ (2644 − 1000) ∗ 1,35 ∗ (1,614𝜏10−12)
= 0,0019 𝜏𝜏/𝜏2 ≈ 0,019 𝜏/𝜏2
(4)
1
𝜏𝜏 = 0,000285 ∗ (2644 − 1000) ∗ 0,0001463 = 0,024 𝜏𝜏/𝜏2
≈ 0,242 𝜏/𝜏2
(7)
𝜏𝜏 = 0,06 ∗ 2644 ∗ 0,000146 = 0,0231𝜏𝜏/𝜏2 ≈ 0,226 𝜏/𝜏2
(8)
𝜏𝜏 = 0,05 ∗ (2644 − 1000) ∗ 0,00036𝜏𝜏/𝜏2 ≈ 0,287𝜏/𝜏2
(9)
𝜏𝜏 = 0,045 ∗ (2644 − 1000) ∗ 0,000146 = 0,01077 𝜏𝜏/𝜏2 ≈ 0,106 𝜏/𝜏2
(10)
𝜏𝜏 = 0,047 ∗ (2644 − 1000) ∗ 0,000146 = 0,0112 𝜏𝜏/𝜏2 ≈ 0,110 𝜏/𝜏2
(11)
𝜏𝜏 = 0,02 ∗ (2644 − 1000) ∗ 0,00175 = 0,143𝜏𝜏/𝜏2 ≈ 1,411 𝜏/𝜏2
La tabla 14 muestra los resultados de resistencia a la fuerza tractiva para cada una de las
muestras, con las distintas expresiones.
79
Tabla 14. Resultados de cálculo de la resistencia a la fuerza tractiva por ecuación y por muestra.
APIQUE
TRAMO
GEOFORMA
Tc (N/m2)
Dunn 1 4 7 8 9 10 11
1 A Barra de sedimento NA 0,02 0,242 0,23 0,29 0,11 0,11 1,41
2 A Escarpe NA 32,04 NA 23,08 29,51 10,83 11,31 38,95
3 A Terraza baja 2,44 0,02 0,22 0,20 0,30 0,09 0,09 1,45
4 A Barra de sedimento 2,70 0,01 0,21 0,18 0,18 0,08 0,08 0,94
5 A y B
Terraza baja
1,96 0,06 0,30 0,47 1,00 0,22 0,23 2,83
6 A y B NA 1,25 0,54 2,65 13,13 1,23 1,28 27,28
7 A y B NA 0,60 0,47 1,63 5,63 0,76 0,80 20,58
8 B 2,30 0,02 0,24 0,22 0,33 0,10 0,11 1,46
9 B 1,68 0,02 0,24 0,23 0,49 0,11 0,11 1,51
10 B
Barra de sedimento
NA 0,05 0,30 0,46 0,33 0,21 0,22 1,38
11 B NA 0,03 0,27 0,33 0,37 0,15 0,16 1,51
12 B NA 0,07 0,33 0,56 1,08 0,26 0,27 2,63
13 C Terraza baja NA 0,88 0,50 2,09 10,63 0,97 1,02 26,02
14 C Barra de sedimento 2,56 0,01 0,22 0,18 0,24 0,08 0,09 1,45
Fuente: Los autores
En la tabla 14, se detalló que los valores de resistencia a la fuerza tractiva de las ecuaciones
4, 7, 8, 9 y 10 se encuentran dentro de un rango similar para cada uno de los apiques. La
ecuación 1 presenta los valores más bajos de resistencia a la fuerza tractiva, sin embargo con
la ecuación 11, el caso es contrario, ya que esta última presenta los valores más altos de
resistencia, no habiendo similitud entre los datos con las otras ecuaciones. En cuanto a los
80
resultados obtenidos mediante el criterio de Dunn para los apiques 3,4,5,8,9 y 14 varían un
poco en cuanto a los valores obtenidos mediante las expresiones aplicables a suelos no
cohesivos, pues los primeros presentaron valores un poco más elevados que los segundos.
Se estableció un único valor de resistencia a la fuerza tractiva por muestra en primera
instancia, sin embargo con base en lo descrito anteriormente se descartaron los valores
obtenidos para las expresiones 1 y 11, promediando así los valores de resistencia a la fuerza
tractiva de las ecuaciones 4, 7, 8, 9 y 10; cabe aclarar que para el apique 2, se promediaron
únicamente cuatro valores correspondientes a las ecuaciones 7, 8, 9 y 10, ya que la expresión
4 en este caso aplica para muestras que cumplan con 0.0001 m < d < 0.003 m, y el diámetro
medio de la partícula es de 0,014 m. La tabla 15 muestra un único valor de resistencia a la
fuerza tractiva por apique. Sin embargo, los resultados obtenidos mediante el criterio de Dunn
fueron tenidos en cuenta al momento de establecer los valores de resistencia a la fuerza
tractiva por apique; se adoptó el valor obtenido mediante el criterio de Dunn en aquellas
muestras que contuviesen material arcilloso, es decir para los apiques 3,5,8 y 9, ya que dichas
muestras fueron clasificadas como arenas arcillosas (SC).
Tabla 15. Resumen de la resistencia a la fuerza tractiva por muestra.
TRAMO GEOFORMA APIQUE Tc (N/m2)
A Barra de sedimento 1 0,194
A Escarpe 2 18,683
A Terraza baja 3 2,444
A Barra de sedimento 4 0,144
A y B Terraza baja
5 1,962
A y B 6 3,765
81
A y B 7 1,858
B 8 2,305
B 9 1,678
B
Barra de sedimento
10 0,305
B 11 0,254
B 12 0,500
C Terraza baja 13 3,045
C Barra de sedimento 14 0,161
Fuente: Los autores
Se cuantificó la resistencia a la fuerza tractiva por geoforma, para ello se establecieron rangos
a partir de los valores más bajos y altos por geoforma que presentan más de un valor de
resistencia
Tabla 16. Resumen de la resistencia a la fuerza tractiva por geoforma.
GEOFORMA Tc (N/m2)
Escarpe 10,8 a 29,5
Terraza baja 1,8 a 3,7
Barra de sedimento 0,14 a 0,5
Fuente: Los autores
82
Mapa de resistencia a la erosión fluvial
Según (Vargas Cuervo, 2012) “los materiales litológicos ya sea en rocas, depósitos
inconsolidados o sedimentos activos presentan una resistencia relativa a la erosión fluvial.
Estos materiales repercuten en la dinámica fluvial la movilidad y la estabilidad del cauce.
Teniendo en cuenta la geología (litología) y geomorfología del cauce se realiza la
zonificación de la resistencia relativa de los materiales.”
Tabla 17. Ejemplos de resistencia relativa de algunos materiales litológicos a la erosión fluvial.
CLASE DE MATERIAL
LITOLÓGICO
TIPO DE
MATERIAL
GEOMORFOLOGÍA
RESISTENCIA A LA EROSIÓN
SIMBOLO DESCRIPCIÓN
Rocas cristalinas
Rocas ígneas
(granitos, riolitas,
granodioritas,
gabros, basaltos,
etc.) y rocas
metamórficas
(neises, esquistos,
filitas, cuarcitas,
etc.)
Colinas, cerros y
cadenas montañosas
denudacionales y
estructurales
RMA
Resistencia muy alta
83
Rocas sedimentarias
Rocas
sedimentarias
químicas
detríticas con
cemento (cherts,
cuarzoarenitas,
calizas, etc.)
Colinas, cerros
residuales y/o en
cadenas montañosas
denudacionales y
estructurales.
CLASE DE MATERIAL
LITOLÓGICO
TIPO DE
MATERIAL
GEOMORFOLOGÍA
RESISTENCIA A LA EROSIÓN
SIMBOLO DESCRIPCIÓN
Rocas piroclásticas y
rocas sedimentarias
detríticas
Cenizas, tobas y
aglomerados
piroclásticos y
rocas
sedimentarias
detríticos y
clásticas
(conglomerados,
areniscas,
limolitas y
arcillolitas no
cementadas)
Escarpes, terrazas,
colinas, cerros
residuales y/o en
cadenas montañosas
denudacionales y
estructurales
RA
Resistencia alta
Depósitos inconsolidados
de origen aluvial
Conglomerados,
arenas, limos y/o
arcillas
Terrazas aluviales,
planicies aluviales,
diques aluviales
RM
Resistencia media
84
Depósitos inconsolidados
de origen fluvio lacustre
Arcillas, limos y
lodos orgánicos
Llanuras de inundación
recientes y
sobrecrecientes,
cubetas de ciénagas
manglares,marismas,
etc.
RMB
Resistencia media
baja
CLASE DE MATERIAL
LITOLÓGICO
TIPO DE
MATERIAL
GEOMORFOLOGÍA
RESISTENCIA A LA EROSIÓN
SIMBOLO DESCRIPCIÓN
Arenas y limos
Vegas de divagación
con niveles de
Depósitos aluviales subrecientes, islas
conglomerados RB Resistencia baja Subrecientes fluviales subrecientes y
moderadamente
terrazas bajas.
compactados.
Barras de arena, Islas
fluviales recientes,
Depósitos aluviales de Arenas, limos y Resistencia muy playas, lechos activos, RMB
canal activo gravas baja
vegas de divagación
recientes.
Fuente: (Vargas Cuervo, 2016, p. 5) .Geología, Geomorfología y dinámica fluvial Aplicada a Hidráulica de Ríos.
A partir de la tabla 17 y los ensayos realizados, se asignó la resistencia relativa a la erosión
fluvial a cada una de las geoformas presentes en el mapa 5:
Tabla 18. Resistencia relativa a la erosión fluvial por geoformas.
85
GEOFORMA
Tc (N/m2)
RESISTENCIA
RELATIVA A LA
EROSIÓN FLUVIAL
Escarpe 10,8 a 29,5 Resistencia Alta
Terraza alta N-A Resistencia Media
Terraza baja 1,8 a 3,7 Resistencia Media Baja
Barra de sedimento
0,1 a 0,5 Resistencia Muy Baja
Fuente: Los autores
Se observó que la geomorfología clasificó a las barras de sedimento con una resistencia
relativa a la erosión fluvial de “ Muy Baja”, lo que es consecuente tanto con el valor de
resistencia a la fuerza tractiva de dicha geoforma, como con lo apreciado en dinámica de
las mismas, en donde se pudo determinar que el área de las mismas con respecto al primer
año de estudio (1958) disminuyeron.
La síntesis de este análisis, se refleja a continuación por medio del mapa de resistencia
relativa a la erosión fluvial para el área de estudio:
Figura 23. Mapa de resistencia relativa a la erosión fluvial del río Cravo Sur.
Fuente: Los Autores.
86
87
Análisis de resultados
A partir de los resultados obtenidos en el capítulo de dinámica fluvial, se pudo observar como
con el transcurrir de los años ha ido cambiando el río Cravo Sur en el tramo de estudio,
pues se detectó como antiguas barras de sedimento, hoy se constituyen como parte de la
terraza baja e incluso terraza media; también se destaca el hecho de que el área superficial
del cauce para el año 2018 haya disminuido en comparación con el año 1958.
Gráficamente lo plasmado en los mapas 1,2,3 y 4, dejan ver que el río Cravo en el tramo de
interés clasifica como un río trenzado, pues el río cumple con las siguientes características
enunciadas por (Suárez Díaz , p. 107) en su libro Control De Erosión En Zonas Tropicales:
- Desarrollo de canales múltiples.
- El agua se abre paso por las barras de sedimento.
- El río es amplio lateralmente.
- El ancho de los canales es poco profundo.
“[…] la salida del río en su zona de transición donde se localiza el casco urbano de Yopal,
hace que el río Cravo Sur, sea considerado en Alto Nivel de Peligrosidad por la posibilidad
de ocurrencia de estas crecientes (cada 5 años en promedio, con picos entre los 3 y 7 años) y
por el potencial de destrucción que a la fecha se puede comprobar desde su naturaleza de río
de cauce trenzado y de divagación hasta por los efectos que ha producido sobre el paisaje y
estructuras en torno a sus cortes de desbordamiento.” (Alcaldía de Yopal y Gobernación del
Casanare-Secretaría de Planeación Municipal, p. 272)
La dinámica fluvial, también expuso que en la tendencia del movimiento del río Cravo Sur
aguas arriba es hacia la derecha en sentido del flujo, en la sección media del área de
88
estudio, se observó como el cauce se desplazaba hacia la derecha con una tasa entre 0.98
m/año y 12.95 m/año y como el ancho de la sección transversal del cauce tiende a disminuir
en un total de
1.08 Km2 en el transcurso del año 1992 al año 2018; Lo que implica que la velocidad del rio
aumente y con esto el potencial erosivo sobre la margen derecha. Aguas abajo, se detalló
que el río se movía hacia la derecha y que el mayor número de registros fue para la
disminución de la sección transversal del río.
Lo anterior muestra que el río Cravo Sur en el tramo de interés, tanto aguas arriba como
aguas abajo tiende a desplazarse hacia la derecha, lo cual resulta relevante por el hecho que
el casco urbano de Yopal se encuentra en el márgen derecho en sentido del flujo.
Lo apreciado en los mapas de geoformas para cada año, dejaron en evidencia como la terraza
baja a la altura del área urbana ha ido reduciendo su tamaño por efectos de la dinámica fluvial;
lo anterior contrasta con el hecho de que en la actualidad se encuentran ciertas obras civiles
cuya finalidad es la protección del casco urbano de Yopal.
“Un proceso que está intensificando el nivel de amenaza es la sedimentación del río, […]
provocando disertaciones y conformación de terrazas y barras (islotes) […] A este proceso
natural […] se suma la intervención nociva de una empresa que está explotando material
pétreo del lecho del río a lo que se adiciona la baja consolidación de la ribera al haber
desaparecido el bosque protector debido a la alta tasa de deforestación. En la forma como
adelantaron las excavaciones y el redireccionamiento del lecho del río para retirarlo de su
ribera dio una mayor dinámica al flujo del cauce, el cual se vio alterado dificultando la
posibilidad de determinar el comportamiento hidrodinámico del rio. […] Se debe reconocer
que las crecientes son características de cuencas que regulan y amortiguan el incremento de
otras amenazas, siguiendo patrones ya definidos sin embargo para el caso del río Cravo Sur
89
se dan circunstancias por las que este comportamiento natural se reviste como amenaza y
riesgo […] La ubicación del casco urbano de Yopal en su margen derecha, lo que incluye
redes de infraestructura (líneas vitales) y asentamientos en zonas inundables creándose
factores de vulnerabilidad por exposición al factor de amenaza lo que lleva a determinar todos
los factores anteriormente expuestos como componentes de riesgo.” (Alcaldía de Yopal y
Gobernación del Casanare-Secretaría de Planeación Municipal, p. 272).
En este punto se observa como las construcciones en las riberas de los ríos se convierten en
un factor fundamental en el proceso de dinámica fluvial, pues cambian la forma de los cauces.
“Si el impacto humano no fuera tan significantemente, no se desarrollarían trenzados y
patrones errantes en los […] Este tipo de trenzado evoluciona corriente abajo conectando
con una disminución de la pendiente y de la clasificación de la carga de fondo. Ya que esta
distribución es muy heterogénea en toda la región debido a la geología, litología y en si el
clima actual de la región el cual ha forzado a que esta dinámica fluvial ocurra.” (Demarchi,
Piégay, & Bizzi, 2016, p. 5).
Tabla 19. Mayores desplazamientos por márgenes y por periodos.
MÁRGEN IZQUIERDO MÁRGEN DERECHO
TRA. SEG. PERIODO
DESPL/AÑO (m/año)
PERIODO DESPL/AÑO
(m/año)
A 1 1958 1971 4,87 1958 1971 1,59
A 2 1992 2002 2,18 1992 2002 16,20
A 3 1958 1971 9,73 1992 2002 42,29
A y B 4 1971 1992 5,32 1958 1971 4,05
B 5 1971 1992 7,26 2002 2018 1,02
B 6 1971 1992 6,17 1992 2018 4,71
B 7 1992 2018 22,53 1971 1992 8,23
C 8 1992 2018 8,60 1971 1992 9,99
C 9 1992 2018 4,63 1958 1971 7,00
C 10 1958 1971 4,91 1958 1971 8,76
Fuente: los autores.
90
La tabla 19 contiene las tasas de desplazamientos más altas por periodos obtenidas en el
capítulo de dinámica fluvial para cada una de las márgenes, a partir de la misma se pudo
comprobar que tanto aguas arriba como aguas abajo los desplazamientos más grandes se
presentaron en el margen derecho, ; los segmentos que coinciden con el casco urbano de
Yopal son el 3, 4, 5 y 6. En el tramo A, se observa que el segmento que más se socava es el
número 3, hacia la margen derecha, lo cual representa un riesgo para la población residente
en el costado nor-occidental de la ciudad.
Los mapas 1, 2, 3 y 4 dejan en evidencia los cambios que ha sufrido la geomorfología del
río Cravo, como las barras de sedimento disminuyeron su tamaño y como ahora van en
aumento de nuevo, cómo el área del cauce se ha ido reduciendo y como el área de las terrazas
ha aumentado. Aguas arriba del tramo de estudio se observó que el espacio que ocupaban las
barras de sedimento y el ancho del cauce han cambiado significativamente, pues actualmente
el río Cravo Sur en esa área ya no se presentan barras como antes y parte del área que
ocupaba la sección transversal del cauce ahora forman parte de las terrazas.
En cuanto al análisis de la resistencia a la erosión fluvial de los suelos que conforman el lecho
del río Cravo Sur en el área de interés, se observó que en su mayoría el material que
componen las orillas son gravas y arenas, además de que estas últimas cuentan con
presencia de arcilla. El cálculo de la resistencia a la fuerza tractiva requirió de la
implementación de distintos modelos matemáticos cuyas variables estuvieron ligadas
directamente a la caracterización del material. Determinar el contenido de material fino y
grueso en cada una de las muestras, fue importante en el momento de clasificación de los
suelos en cohesivos y no cohesivos, pues esto permitió descartar las ecuaciones para
calcular este valor. Dentro de los distintos modelos matemáticos, para suelos no cohesivos
se descartaron las ecuaciones 2, 3, 5 y 6 en primera instancia, ya que en la mayoría de estas
91
expresiones usan variables que se desconocen ; aunque no se obtuvieron suelos cohesivos,
fue relevante el alto contenido de finos en algunas de las muestras, para lo cual se aplicó el
modelo más conocido propuesto para suelos cohesivos (modelo de Dunn), el cual estuvo
ligado también a la caracterización del material, usando el parámetro del índice de
plasticidad. Para los suelos no cohesivos, lños valores de resistencia a la fuerza tractiva
calculada con las ecuaciones 4, 7, 8, 9 y 10 se encuentran dentro de un rango entre 0.144
N/m2 y 2.305 N/m2 similar para cada uno de los apiques. Los resultados obtenidos mediante
la ecuación 1 presentaron los valores más bajos de resistencia a la fuerza tractiva con un
valor minimo de 0.01 N/m2, caso contrario a la ecuación 11, que esta presentó los valores
más altos de resistencia con un valor máximo de 38.95 N/m2, no habiendo similitud entre los
datos con las otras ecuaciones. Los resultados obtenidos mediante el criterio de Dunn
fueron tenidos en cuenta en aquellas muestras que contuviesen material arcilloso, es decir
para los apiques 3,5,8 y 9, los cuales tienen un porcentaje de finos elevado dentro de un
rango entre 19.05% y 32.7% y que dichas muestras fueron clasificadas como arenas
arcillosas (SC).Los resultados de la resistencia a la fuerza tractiva obtenidos a partir de los
modelos matemáticos enunciados por Suárez Díaz, en su libro Control de erosión en zonas
tropicales aplicados mediante los ensayos de laboratorio guardan correlación con la
clasificación planteada por Vargas Cuervo, en su artículo Geología, geomorfología y
dinámica fluvial aplicada a hidráulica de ríos
El mapa (figura 23) de resistencia relativa a la erosión fluvial, exalta que los suelos que
conforman el lecho del río Cravo en el tramo de interés, se encuentran en rangos de
resistencia muy baja a alta, sin embargo, los suelos a la altura del casco urbano de Yopal y
aguas abajo del tramo de estudio son demasiado susceptibles a procesos de erosión, pues
presentan resistencia relativa a la erosión fluvial de media a muy baja.
92
Conclusiones
El análisis de dinámica fluvial del río Cravo Sur en el tramo de estudio, determinó que la
tendencia del cauce es el desplazamiento hacia las márgenes, donde predomina el
movimiento hacia la derecha, esto en mayor proporción aguas arriba, es decir hacia el casco
urbano de Yopal, lo cual es de vital importancia para la mitigación del riesgo por socavación,
pues en la zona nor-occidental de la ciudad se evidencia la mayor dinámica.
Los análisis cuantitativo y cualitativo, muestran una resistencia a la erosión diferenciada para
cada geoforma: escarpe (10.8 N/m2 a 29.5 N/m2), terraza baja (1.8 N/m2 a 3.7 N/m2) y barras
de sedimento (0.1 N/m2 a 0.5 N/m2 ), lo cual guarda coherencia con lo expuesto por Vargas
Cuervo.
La ausencia de barras de sedimento aguas arriba del área urbana de Yopal permite inferir que
este tramo tiene mayor pendiente y las corrientes de agua golpean con mayor fuerza las orillas
y las distintas geoformas; en contraste, la reducción del área superficial del cauce con relación
al año inicial de la serie y la aparición de nuevas barras de sedimento aguas abajo del tramo
de estudio muestra cómo se reduce el gradiente hidráulico, pues las corrientes de agua
golpean con menor fuerza debido a la reducción de la pendiente.
A partir de los resultados obtenidos en esta investigación, se pude concluir que es importante
tener en cuenta los efectos de la dinámica fluvial para la mitigación del riesgo por inundación
y socavación de las ciudades, de los asentamientos rurales y la ubicación de los futuros
proyectos ingeniería que se encuentran en las riberas, pues en este caso es claro que el río
Cravo Sur se está desplazando hacia el margen derecho pudiendo ocasionar con el paso del
93
tiempo fallas estructurales y colapso en las viviendas del casco urbano de Yopal así como de
las distintas estructuras de protección de las que se han dispuesto para disminuir la
socavación en la margen derecha.
La clasificación cuantitativa de esta investigación tiene coherencia con la clasificación
cualitativa planteada por Vargas Cuervo, en su artículo Geología, geomorfología y
dinámica fluvial aplicada a hidráulica de ríos, pues los resultados obtenidos mediante
expresiones enunciadas por Suárez Díaz, en su libro Control de erosión en zonas tropicales
para los valores de resistencia a la fuerza tractiva sitúa la resistencia de las geoformas a la
fuerza tractiva en la misma posición.
La terraza baja es la geoforma con mayor exposición a fenómenos amenazantes, en cuanto
se encuentra en la zona con mayor probabilidad de inundación (margen derecho en el sentido
del flujo) y a su vez tiene menor resistencia relativa a la erosión fluvial (media baja).
94
Bibliografía
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