Protección contra corrientes de derrubios en áreas del Pirineo

Transcripción

1 Protección contra corrientes de derrubios en áreas del Pirineo Comportamiento de las barreras VX y primeros resultados de la estación de medición pionera en Erill & Portainé / España Documentación técnica / Octubre 2010

2 Flujos de detritos / Documentación técnica / Octubre 2010 Comportamiento de las barreras VX y primeros resultados de la estación de medición pionera en España. Carles Raïmat Roberto Luis Corinna Wendeler Geobrugg Ibérica SA Geobrugg Ibérica SA Geobrugg AG, Switzerland RESUMEN Los Pirineos son la gran cadena montañosa que separa España y Francia y alberga además el país de Andorra. Desplegada en dirección Este-Oeste supera los 3 000m de altura con combinación de materiales ígneos, metamórficos y sedimentarios, dentro de los cuales destacamos los de origen glaciar y una muy trascendente afección de dos grandes orogenias la Ordovícica y la Alpina que inducen a los materiales numerosas discontinuidades la combinación de las cuales genera importantes inestabilidades al terreno. La zona de los Pirineos Orientales, aunque no fue la única, fue gravemente afectada por las inundaciones de noviembre de Numerosas pérdidas humanas y millonarias pérdidas económicas han requerido de pormenorizados proyectos de defensa y corrección hidrológica que todavía hoy se están implementando en el territorio. Las medidas utilizadas han sido en general la construcción de diques transversales al flujo de los torrentes que fueron más severos en 1982, utilizando de forma única o combinada la piedra, el hormigón y estructuras metálicas y también del tipo gavión metálico. Este tipo de proyectos heredaron la metodología de cálculo-diseño y la implementación y construcción de las estructuras concebidas en los Pirineos desde finales del siglo XIX y principios del siglo XX. Las técnicas tradicionales utilizadas aplicadas en los tiempos modernos han supuesto importantes costes económicos y medioambientales para el territorio. Investigaciones llevadas a cabo desde 2001 por WSL y GEOBRUGG en Suiza en el campo de los flujos de derrubios, han trascendido enormemente en el concepto de funcionamiento y diseño de las medidas de protección e inevitablemente en la aplicabilidad de estos diseños sobre el territorio. En el año 2005 y a partir de un Convenio de Investigación entre Centro Tecnológico Forestal, Forestal Catalana y Geobrugg Ibérica iniciaron la experimentación de los Sistemas VX-UX desarrollados por Geobrugg AG en cuencas activas de Los Pirineos y de las cordilleras Mediterráneas. Se instalaron dos estaciones de medición: una en el barranco de la Galera y otra en el barranco de Erill con el objetivo de comparar el efecto del fenómeno de arrastre de derrubios en dos ambientes tan diferentes como el Continental Pirenaico y el Mediterráneo. Estación de monitoreo en el barranco de Galera Los datos hasta ahora recogidos han permitido ya diseñar y construir protecciones eficaces de bajo coste económico y medioambiental como por ejemplo la del barranco de Portainé. 2

3 ESTACIÓN DE MONITOREO DE ERILL Y OBRA EN EL BARRANCO DE PORTAINÉ El emplazamiento de Erill fue elegido para ubicar una estación de observación por el hecho de tratarse de uno de los punto dende se generan flujos de derrubios más activos y conocidos del Pirineo. Si bien los eventos más volumétricos han coincido en el tiempo con otros grandes eventos de esta región, su actividad constante, ha supuesto importantes inversiones económicas y no por ello erradicar el riesgo de éste. Se trata de una cuenca muy reducida (<0,5 km 2 ) y de importante pendiente (>16º), con prácticamente nula cobertera vegetal por efecto de la continua erosión y sedimentos limosos y gravo-limosos de origen glaciar apoyados sobre pizarras y cuarcitas del Devónico. Estas condiciones son extrapolables a otras muchas cuencas de esta zona. Perfil general del barranco de Erill El barranco de Portainé ha sido el más activo de los Pirineos desde 1982 donde se estima por las incisiones medidas y simulaciones retrospectivas realizadas pudo desplazar más de m 3. En el año 2008 destruyó la carretera de acceso a la Estación de Esquí y dañó de forma importante la Estación Hidroeléctrica movilizando más de m 3. En el año 2010, tras la instalación de 9 protecciones del tipo VX, y con la suma de dos eventos ha movilizado más de m 3. La cuenca tiene como cota máxima la del Pico del Orri, que culmina a 2439m de altura, mientras desemboca en el barranco de Romadriu, a una cota de 950m, superando el desnivel de casi m en unos 5,7 km que representa una pendiente media del 16º, con puntos en los que se alcanzan los 26º. Se trata de una cuenca cubierta por pastos en su parte más alta por encima de los 2 100m y densamente poblada por vegetación arbórea y arbustiva autóctona en el resto. Geológicamente está formada por materiales metamórficos, cuarcitas y pizarras en general, con una fragmentación muy importante que propicia el desarrollo de una cubierta métrica de materiales de pie de ladera que buzan a favor de la pendiente. 3

4 Flujos de detritos / Documentación técnica / Octubre 2010 Perfil general del barranco de Portainé Erill Portainé Área (km 2 ) Orientación SE W Cota máxima (msnm) Cota mínima (msnm) Cota de las protecciones (msnm) Año de instalación Ins talación de la barrera Erill En el año 2005 se instalaron en Erill, un conjunto de equipos de auscultación la combinación de los datos de los cuales debe permitir mayor conocimiento de la correlación entre la hidrológica local, la geología local y el desarrollo del evento. Además se instaló un prototipo de la barrera VX interpuesta al flujo con el objetivo de interceptar la corriente de derrubios, monitorizado por un equipo de filmación. En la primavera del año 2010 se ha incluido además la topografía mediante LIDAR de la cuenca para detectar posibles deformaciones premonitorias de movimientos de masa y por comparación medir volúmenes desplazados por cada evento, galgas extensométricas inalámbricas en la estructura flexible VX. Se pretende además para este próximo año implementar un conjunto de piezómetros de cuerda para determinar el grado de saturación precursor de los movimientos de masa. Instalación de barreras 2010 Portainé En Portainé se proyectaron en el año 2009 once protecciones del tipo VX para evitar futuros daños potenciales, como los generados en En invierno-primavera de 2010 se instalaron 9 protecciones del tipo VX de las 11 proyectadas. El objetivo básico era el de retener progresivamente el material aportado por los potenciales eventos, conformando una corrección hidrológica a medio plazo. Estaba condicionada la actuación a la mínima incidencia medioambiental como por ejemplo la no apertura de vías de acceso. Era también requisito del cliente mantener la dinámica fluvial propia de un torrente de alta montaña y ser de utilidad exclusivamente para eventos catastróficos. 4

5 Cota (msnm) Barrera Tipo Altura (m) 1,470 m G-1 VX ,490 m G-2 VX ,550 m G-2 VX ,700 m G-1 VX ,405 m G-1 VX ,380 m G-1 VX ,355 m G-1 VX ,308 m G-1 VX ,125 m G-1 VX Precipitación registrada en la zona el 22 de julio: Erill EVENTOS DE 22 DE JULIO DE 2010 Desde la instalación del sistema de auscultación en Erill se han dado distintos episodios generadores de corrientes de derrubios, pero sin duda el del pasado 22 de Julio de 2010, que afectó a la cuenca de Erill y de Portainé con pocos minutos de diferencia, ha marcado un importante hito en nuestra investigación. La entrada de aire frío en altura desde el norte y aire caliente empujado desde el Este es pronosticada como una jornada de evolución inestable con potenciales lluvias muy localizadas de gran intensidad. Se trata pues del pronóstico de un episodio tormentoso de verano en la zona Pirenaica. Precipitación registrada en la zona el 22 de julio: Portainé Registro de los geófonos en Erill. Un episodio tormentoso de evolución, por la tarde que avanza de Oeste a Este alcanza el barranco de Erill a las 19:00 horas aproximadamente. A las 20:38 el sistema automático de alerta se activa y avisa vía GSM de un evento DEBRIS-FLOW. La misma tormenta alcanza en Portainé una hora más tarde. Según testigos un impresionante evento cortó la carretera de acceso a la estación de ski de Portainé a las 22:30. 5

6 Flujos de detritos / Documentación técnica / Octubre 2010 Vista frontal estación de Erill El evento generó una acumulación en el Sistema VX de 680 m 3. De las calicatas realizadas en el sedimento se desprende que 320 m 3 equivalen a un depósito provocado por un flujo hiperconcentrado mientras que el resto de materiales han sido transportados por flujo turbulento y turbulento-laminar. Prácticamente en paralelo se estaba generando el mayor evento de acarreo de derrubios auscultado en los Pirineos. Nueve estructuras flexibles VX fueron colmatadas y superadas por un flujo hiperconcentrado próximo a los m 3. El diseño de las protecciones se realizó a partir de los datos obtenidos en el último evento registrado en Portainé a medidos del Se tomo el modelo comercial VX-160 con alturas de protección de entre 4 y 6 metros. EVENTO DEL 12 DE AGOSTO Vista lateral El, hubo un evento de pequeñas dimensiones que atravesó todo el sistema de barreras VX previamente lleno, durante el. A continuación se muestra una descripción fotográfica del impacto de loa evento sobre las barreras instaladas, se muestran tres imágenes por barrera: una justo después de la instalación, otra después del primer evento y la última después del segundo evento. CONCLUSIONES Comportamiento de la red de anillos ROCCO durante el evento en Portainé Los anillos de frenado han funcionado correctamente 6 Las necesidades de protección contra los flujos de detritos, está creciendo en la zona de los Pirineos, es necesario considerar la frecuencia y la fuerza con la que están afectando áreas urbanas y peri-urbanas en la última década. La combinación de la topografía, la vegetación escasa, el clima extremo y la falta de planificación regional son parámetros que, combinados pueden crear una zona muy peligrosa. Esta investigación, que comenzó hace poco en los Pirineos, está proporcionando datos importantes para la determinación de parámetros que pueden ser desencadenantes en diferentes puntos de estudio. El conocimiento de los parámetros críticos, medidor el entorno de las solicitaciones (principales tensiones en los puntos de anclaje y en las redes de anillos) que se generan durante el evento, permite el diseño optimizado y el uso adecuado de las nuevas tecnologías. El nuevo concepto VX claramente implica la transmisión de las solicitudes de tracción a los puntos de anclaje de los márgenes, existe una incidencia inferior de la presión del agua en el trasdós de la estructura, en comparación con los diques tradicionales y una inmejorable integración con el medio ambiente. Sin embargo, la experiencia demuestra que es muy importante distinguir en la fase de diseño entre las cuencas de las zonas, en las que se genera un flujo, como consecuencia de una avalancha de materiales producto de la excavación y otras donde se genera a partir del arrastre del material del lecho del canal en sí, ya que el diseño de la protección puede ser significativamente diferente. Los sistemas de barreras VX han demostrado su capacidad de soporte, frente a las solicitudes de hasta m 3 eventos combinados. El nuevo enfoque del modelo de carga con incrementos de presión ha funcionado bien, porque todas las barreras han soportado la presión del impacto de 160 kn que actúa sobre la altura de la primera oleada de flujo sobre todo el ancho. El diseño original para estandarizar el sistema de barreras VX-160, se hizo mediante un modelo de elementos finitos, con la ayuda de un software de calibrado a partir de lo ensayos de campo a escala natural 1:1 en el barranco de Illgraben en Suiza.

7 VX cota 1470 m Altura 5 m barrera completamente llena gran cantidad de material granular acumulado 7

8 Flujos de detritos / Documentación técnica / Octubre 2010 VX cota 1490 m Altura 4 m barrera completamente llena El material pasó por encima de la barrera sin daños 8

9 VX cota 1550m Canal secundario Altura 4 m barrera situada en la parte superior de canal secundario, como el evento ha sido en canal, en este punto la erosión ha sido pequeña y el material arrastrado ha pasado debajo de la barrera Por el mismo motivo el material ha discurrido por debajo de la barrera 9

10 Flujos de detritos / Documentación técnica / Octubre 2010 VX cota 1700 m Altura 4 m barrera completamente llena material pasa por encima de la barrera llena sin daños 10

11 VX cota 1405 m Altura 4 m barrera completamente llena material pasa por encima de la barrera llena sin daños 11

12 Flujos de detritos / Documentación técnica / Octubre 2010 VX cota 1380 m Pequeño evento tras la instalación Altura 5 m barrera llena parcialmente El material pasa por encima, trabajo correcto de los elementos de frenado 12

13 VX cota 1335 m Altura 5 m barrera completamente llena El segundo de los eventos pasó a la derecha de la barrera (según la foto) el agua erosionó la margen y vació parcialmente la barrera. Se colocarán elementos de protección lateral adicionales para controlar este efecto. 13

14 Flujos de detritos / Documentación técnica / Octubre 2010 VX cota 1308 m Se registró un evento pequeño tras la instalación Altura 4 m barrera completamente llena El material pasa por encima, trabajo correcto de los elementos de frenado 14

15 VX cota 1125 m Se registró un evento pequeño tras la instalación Altura 4 m barrera completamente llena El material pasa por encima, trabajo correcto de los elementos de frenado 15

16 Barreras contra caída de rocas Cortinas contra caída de rocas Sistemas de estabilización de taludes Barreras contra aluviones Prevención de avalanchas Barreras para minería Aplicaciones especiales Geobrugg protege a la gente y las infraestructuras de las fuerzas de la naturaleza La tarea de nuestros ingenieros (y sus socios) consiste en analizar el problema con usted de manera pormenorizada y presentarle soluciones adecuadas con la colaboración de consultores locales. Una planificación minuciosa no es lo único que cabe esperar de nuestra labor, ya que al disponer de nuestros propios locales de producción en tres continentes distintos, le podemos ofrecer no sólo plazos y rutas de entrega ventajosos, sino también un servicio de atención al cliente personalizado regionalmente. Con miras a una ejecución de éxito, suministramos componentes del sistema claramente identificados y montados previamente in situ. En el emplazamiento le proporcionaremos asistencia, si lo desea, incluida la de carácter técnico, sobre la instalación hasta que se produzca la aceptación definitiva de la estructura. Una empresa del grupo BRUGG Geobrugg AG Geohazard Solutions Aachstrasse 11 CH-8590 Romanshorn Suiza Teléfono Fax info@geobrugg.com ISO 9001 certificado ES.1010