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• Cruces sostenibles en ríos de zonas áridas • |
♦ Ríos en zonas áridas ♦
En la naturaleza, hay tres clases de ríos: (1) perennes, (2) intermitentes, y (3) efímeros.
Los ríos perennes siempre tienen agua, la cual es sostenida por el flujo de base.
Los ríos intermitentes tienen agua solamente algunos meses al año, y los flujos de estiaje son sostenidos por flujos de base estacionales.
Los ríos efímeros tienen agua solamente durante e inmediatamente después de una lluvia.
La posición de la napa freática, encima, al nivel, o debajo del lecho del
río determina si éste es perenne, intermitente, o efímero, respectivamente.
La profundidad a la napa freática varía a través del espectro climático, desde las zonas áridas a las zonas húmedas.
En zonas húmedas, la napa freática está cercana a la superficie, mientras que en zonas áridas está a profundidades mayores.
En general, cuando más seco es el clima, mayor es la profundidad a la napa freática.
Por lo tanto, los ríos efímeros son comunes en zonas áridas.
La erosión y el transporte de sedimentos son máximos cerca a la precipitación media anual de 375 mm,
el cual corresponde a zonas áridas
(200-400 mm). Por lo tanto, los ríos en zonas áridas transportan una cantidad apreciable de sedimentos.
Desde una perspectiva geomorfológica, cuando un río carga bastante sedimento, la relación
ancho-tirante es grande, típicamente entre 50 y 100.
Por lo tanto, los cruces de ríos en zonas áridas representan un desafío notable.
El problema es cómo proveer el cruce de un río efímero de una manera efectiva y económica (Figura 1).
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Figura 1. Cruce destruído por avenida en el Río Mojave,
Hellendale, California.
♦ Puentes y vados ♦
Los puentes pueden ser de varios tipos, pero deben cubrir todo o casi todo el ancho del río. Cuando los puentes no cubren todo el ancho del río, esto lleva a problemas durante las avenidas. Generalmente, el río reclama su ancho completo, poniendo en peligro la estabilidad de la estructura. Las velocidades excesivas cerca de los pilares pueden causar erosión local y falla de los puentes.
Los puentes se contruyen cuando el tráfico o la importancia de la red vial justifica el costo. La mayoría de los puentes de la red vial son estructuras permanentes, vulnerables a avenidas extremas. Los ríos, particularmente aquéllos en zonas áridas, pueden rebalsar sus cauces o cambiar de curso, haciendo inoperable la estructura de cruce (Figura 2).
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Figura 2. Puente a través de un curso antiguo del Río Piraí
Santa Cruz de la Sierra, Bolivia.
El vado es una alternativa en casos de tráfico ligero o recursos limitados. Los vados se diseñan para cruzar el río sin un puente, cuando el flujo es pequeño o inexistente. En zonas áridas, los vados son comunes en lugares donde el agua fluye solamente unos pocos días al año. Por tanto, los vados son una forma económica de resolver el problema del cruce de un río.
La desventaja de un vado es que es posible que esté fuera de servicio algunos días al año, pero cuando esto se compara con el costo de un puente, la decisión es clara. Los vados se usan en áreas rurales y en países en vías de desarrollo, donde el tráfico y/o los recursos son limitados.
♦ El vado puente ♦
El concepto de vado puente proviene de las características de los vados y los puentes. Los puentes son estructuras costosas y permanentes; los vados pueden ser temporales o permanentes, pero son comparativamente más baratos. Los puentes son vulnerables a avenidas extremas, mientras que los vados usualmente resisten la mayoría de las cargas hidrológicas (Figura 3). Los puentes se pueden usar, siempre que no fallen; en contraste, los vados pueden estar fuera de servicio algunos días al año.
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Figura 3. Un vado grande en Jaguaribira, en el Río Jaguaribe,
Ceará, Brasil.
Un vado puente es una combinación de vado y puente, con la mayoría de las ventajas de ambos y ninguna de las desventajas. El vado puente trabaja como un puente durante la época de estiaje y como un vado durante las avenidas. Un vado puente en un río efímero se parece a un vado, pero tiene un puente relativamente pequeño, diseñado para pasar la avenida media anual.
El vado puente puede cubrir sin problema el ancho total del río. No hay necesidad de acortar el ancho de la estructura, y no hay pilares de puentes que puedan fallar durante una avenida. Sin embargo, el uso del vado puente será similar al de un puente pequeño. Esencialmente, el vado puente funciona como un vado sólo durante las avenidas; en otros tiempos el foco está en el puente. Por lo tanto, en ríos efímeros en zonas áridas, el concepto de vado puente ofrece una combinación única de funcionalidad y economía.
♦ Criterios de diseño ♦
Todos los cruces de ríos están diseñados para sostener cargas hidrológicas específicas. Éstas son usualmente las avenidas de 50 o 100 años. En un diseño típico de puente, el caudal pico se expresa en términos de las velocidades y tirantes, y estos datos son usados usada para calcular la socavación en los pilares de los puentes. En contraste, un vado no tiene pilares; el único requerimiento del diseño es el anclaje correcto de la losa para evitar la posibilidad de levantamiento (Figura 4). Como en el caso de un puente, existe la posibilidad de falla de un vado durante eventos extremos.
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Fig. 4 Vado de concreto en el Arroyo El Descanso,
Primo Tapia, Baja California, México.
Los componentes de los vados puentes deben ser diseñados como vados y puentes, respectivamente. El diseño del vado es del tipo convencional. Sin embargo, la componente del puente es mucho menor que en un puente típico. El diseño del puente debe basarse en la avenida media anual, es decir, la avenida de 2 años, la cual se interpreta como la avenida formativa de la sección del río. Esto contrasta con la avenida de 50 o 100 años usada en puentes convencionales. Durante los eventos extremos, el vado distribuye la carga hidráulica a través de todo el ancho del río, sin obstrucciones. Por lo tanto, el vado puente está en mejores condiciones para resistir el embate de las avenidas. El pequeño puente, que está por encima del nivel de la avenida de 100 años, se diseña para resistir las cargas hidráulicas (Figura 5).
Dadas las condiciones apropiadas, el vado puente es una alternativa práctica al puente o vado convencionales. Es aplicable en ríos efimeros anchos, particularmente en zonas rurales, o donde el tráfico es ligero y los recursos son limitados. El diseño del vado puente optimiza los cargas hidrológicas, usando el puente para las avenidas hasta 2 años y el vado para las avenidas hasta 100 años. El vado puente es una solución económica sostenible para cruces en ríos de zonas áridas.
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Figura 5. Diagrama del vado puente (sin escala).