CÁRCAVAS EN EL SISTEMA FIGUEROA – EVOLUCIÓN DE LA EROSIÓN

Autores: Ricardo Schiava – Edgardo Ávila

Universidad Nacional de Santiago del Estero; Facultad de Ciencias Exactas y Tecnologías; República Argentina

 

 

1.            UBICACIÓN.

El Sistema Hídrico Figueroa está ubicado en el Dpto. Figueroa, en la Provincia de Santiago del Estero, integrante de la región Noroeste de la República Argentina

 

2.            RESEÑA HISTÓRICA.

 El Sistema de Riego “Figueroa» tiene sus orígenes alrededor de 1940 como consecuencia del estímulo que se dio a las actividades agropecuarias sustentadas en la economía denominada de “bañados” que surge del aprovechamiento hídrico de los derrames del río Salado sobre áreas deprimidas aledañas a su cauce. Precisamente es el “Bañado Figueroa” el que da el nombre al Sistema. Fue desarrollado para optimizar el manejo de las áreas afectadas obteniendo beneficios importantes a partir de los fenómenos de inundaciones resultantes del irregular comportamiento hidrológico y de las condiciones hidrográficas del río Salado en esa zona.

                Las obras hidráulicas más importantes en el sistema son

         1)       El “Embalse denominado “km Cero”, para 7 hm3 de almacenamiento.

2)       El Canal Encauzador “Ingeniero Gini” (encauzaba el Bañado Figueroa), de 40 kilómetros de longitud, diseñado con una capacidad de conducción de 25 m3/seg.

3)       A partir del año 1957, comenzó la construcción del Dique Embalse “Figueroa”, de 55 hm3 de capacidad, con dominio para 10.000 has ubicadas en el Departamento homónimo y para otra ubicada en la zona Sur de la Provincia, con dos riegos asegurados al año.

                El auge de las actividades productivas se manifestó hasta el año 1982. Posteriormente, el grave deterioro de la infraestructura de abastecimiento de agua para riego y otros usos provocó el éxodo poblacional y la substancial reducción de la economía de producción de la región de influencia del río Salado aguas abajo del Embalse “Figueroa”, quedando postergado por más de 20 años el progreso de esa zona.

 3. SECUENCIA DE LOS FENÓMENOS DE DEGRADACION DEL SUBSISTEMA DE RIEGO “FIGUEROA”

         El franco deterioro del sistema de abastecimiento para regadío comenzó en la década del 80 del siglo anterior, con la activación de profundas cárcavas iniciadas por actividad antrópica, afectando de manera severa las conducciones, al punto de interrumpir la provisión normal de agua y de degradar el propio Sistema de Riego. La degradación se inició aproximadamente a los 63° 31´56” de Longitud Oeste y 27° 35´13” de Latitud Sur, llegando en la actualidad a los 63° 34´24” de Longitud Oeste y 27° 09´16” de Latitud Sur, comprendiendo unos 50 kilómetros de longitud de avance de los procesos erosivos en los últimos 33 años.

                                La secuencia cronológica de los fenómenos es la siguiente:

Año 1982:           El frente erosivo se manifiesta en el tramo comprendido entre las obras de arte ubicadas entre el km 34 y la obra de restitución al Río Salado ubicada en el km 40. La actividad del fenómeno se presentó con preponderancia en la dirección Norte encaminándose claramente hacia la Ruta Provincial N° 5 siguiendo las antiguas canalizaciones que se ejecutaron al inicio de la operación del Sistema de riego.

                Año 1983: Las cárcavas afectaron a la Ruta Provincial N° 5. El fenómeno afecta de manera substancial las dos alcantarillas de la Ruta Provincial N° 5 produciéndoles erosiones al pie del orden de los 7,00 m de profundidad.

                Años 1984-1985: En esos años se produjo el colapso de una de las alcantarillas y la Ruta Provincial N° 5 queda cortada. Al entrar la cárcava al “bañado”, se acelera nuevamente la erosión siguiendo rumbo Norte hasta interceptar el Canal Vecinal Margen Izquierda produciendo su captura y profundización de cauce, dejando fuera de servicio las 10.000 ha dominadas por él desde el lugar denominado “la Dársena”.  Comenzó a desactivarse el área de “bañados”.

 Años 1990 – 1994: Se hacen intentos de dotar de agua para distintos usos, mediante la ejecución de ataguías de cierre a los efectos de elevar el nivel de agua y reconectar el Canal Vecinal Margen Izquierda. Estas ataguías son destruidas año tras año al ser sobrepasados por la corriente evacuadas por el vertedero que en ese momento estaba fuera de servicio. Se pierde el control sobre el proceso erosivo; este se acentuó y agravó la situación. Los cauces se profundizan y los frentes erosivos avanzaron de manera sostenida.

                Años 1995 y 2004: A pesar de la continuidad de los procesos erosivos no se realizan obras correctivas para controlarlos.

                Años 2005-2008: Se estudia, proyecta y construye un puente canal para restablecer el riego a través del canal margen Izquierda. Este atraviesa la cárcava de 10,00 (diez) m de profundidad y de 50,00 (cincuenta) m de ancho de boca.

  

                Años 2008-2012: Las cárcavas no se encuentran fijas ni estacionarias, con continuo avance; presentan una forma dendrítica y convergente a un solo frente hacia aguas abajo.

Años 2012-2015: Se ejecutan obras de control de erosión consistente en terraplenes laterales y un salto hidráulico para frenar el avance de la erosión.

 Año tras año se produce un avance importantísimo de las mismas. El tipo de escurrimiento en manto, sumado a la dispersividad y colapso del suelo loessico, hacen que el material sea removido con velocidades máximas cercanas a los 0,60 m/seg.

 

4. PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE LOS SUELOS

A los efectos de determinar las causas por las que se producen los fenómenos de carcavamiento en la zona, se detalla a continuación un resumen de los resultados de los estudios realizados a tal fin.

 

4.1. Caracterización de la zona.

Toda el área presenta un mismo ambiente geomorfológico, con una superficie con escasos desniveles topográficos y zonas con bajos anegables.  Esto determina la presencia de sedimentos en superficie muy homogéneos.

 

Textura: Los suelos superficiales son de textura fina, arcillas limosas, típicos loess de la planicie de Santiago, que corresponden a los grupos CL, CL-ML y ML con escasa presencia del tipo CH.

Contenido salino: El carbonato de calcio en los suelos en áreas deprimidas adquiere las mayores concentraciones, con valores hasta 3,5 %, producto del movimiento ascensional por capilaridad o descendente de las aguas superficiales, con la conformación del horizonte de acumulación o precipitación por fenómenos fisicoquímicos. El contenido salino expresado en porcentaje de sales totales, varia entre 0,50 % a 1,40 %.

Humedad: Los suelos presentan un amplio rango de humedades naturales, variando las mismas entre 15 % y 35 % como valores extremos mínimo y máximo.

Densidades: La densidad natural del suelo seco es muy baja varía entre 1,190 gr/cm3 y 1,364 gr/cm3.

Permeabilidad: Los ensayos de permeabilidad llevados a cabo en estos sedimentos porosos arrojaron valores comprendidos entres 1×10-4 y 1×10-6 cm/seg, correspondiendo estos valores a limo y arcillas estratificadas con contenido de arenas muy finas.

Parámetros físicos: La fracción que pasa tamiz 200 varía entre 77% a 86%, con límites líquidos entre 27 % y 42% e índice de plasticidad de 4,6 a 18. El ángulo de fricción interna Øuo y la cohesión Cu (Kg/cm2), del suelo superficial en estado de humedad natural

Colapsabilidad: ensayos doble edométricos sobre muestras inalteradas de calicatas se ejecutaron en condiciones de humedad natural y saturada. De la comparación del comportamiento deformacional y de sus respectivas presiones de fluencia, surge que presentan una alta susceptibilidad al colapso por lo que se califican de verdaderamente colapsables. En general son suelos macro porosos de baja densidad natural y elevada porosidad. Sus partículas son ligadas fisicoquímicamente por efecto de tensiones capilares, material cohesivo inter partícula y agentes cementantes como calcáreos y yeso. Cuando el suelo se humedece por encima de su humedad crítica los vínculos inter granulares desaparecen por disolución de sales y la estructura macroporosa colapsa con gran reducción de volumen (SCHIAVA et al., 2010).

 

4.2. CONSIDERACIONES FISICO QUIMICAS:

SHERARD et al. (1976) indican que algunas arcillas naturales se dispersan ante la presencia de agua relativamente pura, como la originada por precipitaciones. El fenómeno se genera debido a que el agua presente en los poros del suelo tiene una mayor concentración de cationes que el agua pura de lluvia. Cuando ésta última ingresa al suelo produce básicamente dos efectos:

Por un lado tiende a tomar cationes del agua de poro para reducir la diferencia de concentración, lo que genera un desequilibrio entre el complejo de adsorción de la partícula de arcilla y el agua de poro, produciéndose una transferencia de cationes desde la partícula hacia el agua de poro. El resultado es una descompensación eléctrica de la estructura química de la arcilla, aumentando la repulsión electrostática entre partículas.

Al mismo tiempo, los cationes que permanecen adheridos a la partícula de arcilla tienden a aumentar su esfera de solvatación por la disminución de la concentración de cationes en la solución. Esto aumenta la distancia entre partículas con la consecuente reducción de las fuerzas de atracción.

Ambos efectos producen la dispersión de las partículas de arcilla, tendiéndola al estado coloidal. En estas condiciones un gradiente hidráulico mínimo puede provocar erosiones considerables. La interacción química del agua que se almacena y/o percola a través del sedimento poroso permeable, produce fenómenos de defloculación, los cuales son causantes de la erosión acelerada. En el caso en estudio, la relación entre la concentración total de cationes  (Na+, K+, Ca+ Mg++) en el estrato de saturación y el porcentaje de sodio soluble (SHERARD et al,1975), la mayoría de los suelos en superficie son susceptibles a la erosión coloidal hasta una profundidad de 7,00 m. Es decir al contener sodio soluble en porcentajes mayores al 60 %, estos suelos al humectarse son dispersivos.       

Por otro lado, según la relación entre el Índice de Plasticidad y la fracción de arcilla en el suelo más fino que 0,002 mm (SKEMPTON, 1953), permite calificar a estos suelos como dispersivos en un gran porcentaje y con limos erosionables en porcentaje menor.

 

 

4.3. PERFIL GEOTECNICO

 

Geológicamente los suelos están compuestos por limos arcillosos y arcillas limosas de características colapsables, desde la superficie hasta aproximadamente los 7,00 metros de profundidad, a partir del cual se encuentran estratos de arcillas de mediana plasticidad, con la aparición de mantos de arenas finas limosas entre los 12,00 y 15,00 m y de los 18,00 a los 22,00 m. A partir de esa profundidad y hasta los 38,00 m se desarrollan arcillas de mediana plasticidad muy compactas. El nivel freático oscila entre los 8,00 y los 10 m de profundidad. (SCHIAVA et al, 2006)

 

En resumen, debido a acciones antrópicas ya sea por laboreo intensivo de la tierra con desmontes y por la construcción de infraestructura de canales y caminos, se ha removido la capa superior de suelo impermeable de la antigua zona de bañados del río Salado que evitaba la infiltración del agua hacia mantos subyacentes y mantenía el sistema en equilibrio. Por la posterior infiltración de agua de precipitación pluvial o bien de riego por inundación, hasta profundidades que afectan los estratos de suelos subyacentes de características loessicascolapsables, se produce inicialmente la falla y la posterior evolución como erosión retrógrada.

 

 5. ACCIÓN IMPLEMENTADA PARA LA RECUPERACIÓN DEL SISTEMA PRODUCTIVO Y PROVISIÓN DE AGUA PARA DISTINTOS USOS.

             

Ante el reclamo de la población rural afectada, se decide ejecutar una obra que permita disponer de los caudales suficientes para el abastecimiento de agua atravesando una cárcava de 50,00 m de ancho por 10,00 m de profundidad. De esta manera se diseña y ejecuta una obra trascendental dentro del Sistema Hídrico Figueroa, como es la construcción de un puente canal de 80,00 m de longitud, cimentado con pilotes a 24,00 m de profundidad. También fue construido un canal revestido en hormigón simple de 10 cm de espesor, de 8 km de extensión, previa   pre saturación del suelo y posterior compactación del mismo.

                           

6.  ACCIÓN IMPLEMENTADA PARA LA FIJACION DE LAS CARCAVAS

 

Al ejecutarse la obra de la restauración del Dique Figueroa, con la construcción de un nuevo vertedero de excedencias a un nivel de fundación tal que podría llegar a ser afectado por las erosiones retrocedentes se diseño y ejecuto una obra de control de erosiones en la cabecera de las cárcavas que tiene un ancho y cauce definido, a los efectos de “ahogar” (inundar) las mismas y evitar de esa manera su propagación y/o avance hacia aguas arriba. Completa el sistema de fijación terraplenes laterales y frontales para conformar una superficie anegada y evitar de esa manera la formación de saltos con agua proveniente del nuevo vertedero de crecientes del remodelado Dique Figueroa, en el que se unifican los diques “El Cero” y “Figueroa” respectivamente, conformando un solo dique de almacenamiento y control de crecientes.

 

 La obra de control se ubico a 14 km del vertedero y consistió en un salto escalonado materializado con geotubos rellenos mediante refulado cubierto por una arena seca y sobre ella una geomanta cubierta de bloques de hormigón, asegurado cada uno   mediante cuatro pines. Esta obra se destruyó a pocas horas de su puesta en funcionamiento (Octubre de 2012), posiblemente debido al gradiente existente entre el nivel de entrada y salida que erosiono la base de los geotubos, produciendo el colapso del suelo y descalce, descenso de los geotubos con el desgarramiento de los mismos y de la geomanta con bloques, inutilizando completamente esta obra.

 

 

 Posteriormente se decide la ejecución de otra obra de control materializando el salto con tablestacas metálicas con el fin de lograr su implante a mayor profundidad de 8,50 m y muros laterales de gaviones caja, asentados sobre un geotextil a los efectos de evitar el arrastre de los suelos.

Ante las crecientes del año 2014 se hace la prueba hidráulica y se observa el descenso de los muros laterales de gaviones y el arrastre de las tablestacas conjuntamente con el cabezal de unión entre ellas. Esto fue debido a que el agua tomo contacto con el suelo detrás de los gaviones, produciendo un escurrimiento preferencial, arrastrando el suelo y descalzando los muros de gaviones caja. Este fenómeno se produjo solamente en los laterales de la obra.

 

Se procede a la reparación de esta obra mediante la ejecución de muros laterales de hormigón armado a los efectos de evitar el contacto del agua con el suelo, la demolición y posterior ejecución del cabezal de las tablestacas. Ante los caudales erogados a través del vertedero del Dique Figueroa en marzo de 2015, no se observó problema alguno luego de su puesta en funcionamiento.

 

 

7.            CONCLUSIONES:

1)          Los hechos ocurridos, relacionados con la degradación del Sistema Figueroa, muestra cuan activos son los fenómenos erosivos propios de las cárcavas.

2)          La forma en que se presentaron dejó escaso margen para las acciones correctivas destinadas a la preservación de los asentamientos humanos y las áreas productivas.

3)          Los análisis y ensayos efectuados en los suelos loessicos, determinan su peligrosidad por producción de fenómenos de dispersividad de tipo fisicoquímico y colapso con el consiguiente progreso del fenómeno de erosión retrograda afectando a todo el manto de loess por el arrastre de las partículas al generarse cascadas durante el escurrimiento, hasta su asiento en el estrato arenoso. El fenómeno de erosión retrocedente en estudio avanza de manera errática e impredecible formando cárcavas con un ancho variable de 50,00 a 70,00 m y una profundidad máxima aproximada de 10 m a 12 m.

4)          No queda duda que la reactivación de la zona requirió la intervención oficial para ordenar el Sistema a partir de la aplicación de un programa que involucró la participación de técnicos, economistas, ambientalistas y juristas, bajo una clara orientación técnico, económica, ambiental y política hacia el bien común tendiente a revertir la situación y restablecer la producción de la zona afectada.

5)          Con el paso del tiempo se verificará si las hipótesis adoptadas en los proyectos para la ejecución de las obras de control de erosiones han sido las correctas.

 

8.            BIBLIOGRAFÍA:

 

  1. LUCIO T.E.; SCHIAVA R, GUIMARD F. “Estudio de Suelos para canal derivador en Km 21”. Recursos Hídricos Santiago del Estero. 2006.
  2. PROYECTO DE PUENTE CANAL, Jefatura de Estudios y Proyectos de la Administración Provincial de Recursos Hídricos, Provincia de Santiago del Estero. 2006.
  3. ROLDAN A. A. Proyecto de Reconstrucción Integral del Sistema Figueroa. C.F.I. Consejo Federal de Inversiones de la República Argentina. 2007
  4. Schiava, R., Lucio T.E., Schiava R.A. “Loess colapsables del noroeste de Argentina. Correlación entre el módulo de deformación y valores del ensayo SPT”. XX Congreso Argentino de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica. 537-544. 2010.
  5. SCHIAVA R, LUCIO T.E., GUIMARD F. “Estudio de Suelos en Puente Canal”. Recursos Hídricos Santiago del Estero. 2006
  6. SHERARD, J.L; DUNNINGAN, L.P.; DECKER, R.S; STEELE, E. “Pinhole Test for Identifying Dispersive Soils. Proceedings”.  American Society for Civil Engineers, Vol. 102. N° GT8, Aug. 1975.
  7. SKEMPTON, A W, “The colloidal activity of clays”. III Congr. Int. Mec. Suelos. Zurich, 1,369-377. 1953

 

 

 

 

 

 

 

Dejar comentarios

Traducir »