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Revista de la Asociación Geológica Argentina
Print version ISSN 0004-4822
Rev. Asoc. Geol. Argent. vol.66 no.4 Buenos Aires June 2010
ARTÍCULOS
Flujos de detritos recientes en la cordillera frontal de Mendoza: Un ejemplo de riesgo natural en la ruta 7
Emmanuel Wick1, Valérie Baumann2, Guillaume Favre-Bulle1, Michel Jaboyedoff1, Alexandre Loye1, Hugo Marengo3, y Mario Rosas3
1 Instituto de Geomática y de Análisis de Riesgo (IGAR), Universidad de Lausanne, Suiza.
2 SEGEMAR, Servicio Geológico Minero Argentino, Buenos Aires. Email vbauma@mecon.gov.ar
3 SEGEMAR, Servicio Geológico Minero Argentino, Delegación Mendoza, Mendoza.
RESUMEN
Se expone un estudio sobre los flujos de detritos ocurridos en enero de 2005, en el km 1.118,5 de la ruta nacional 7 en la provincia de Mendoza. La zona se ubica en la Cordillera Frontal, próxima al límite con la Precordillera. Se realizó un mapa geomorfológico detallado, sobre la base de una imagen Quickbird del año 2006. Además, se hicieron cálculos de volúmenes, velocidades y caudales, con mediciones en el campo y con ayuda de un sistema de información geográfico (SIG). El estudio de la geomorfología permitió proponer tres escenarios para el caso de un nuevo evento, a partir de los cuáles se creó un mapa de susceptibilidad a los flujos de detritos para el tramo de ruta analizado. Finalmente, se proponen medidas de protección y de mitigación ante la posibilidad de recurrencia de estos eventos en el sector.
Palabras clave: Flujos de detritos; Ruta 7; Mendoza; Mapa de susceptibilidad; Medidas de mitigación
ABSTRACT: Recent debris flows in the Frontal Cordillera of Mendoza: an example of natural risk on the Road 7. In this paper is presented a study dealing with the debris flows that reached the national road 7 in January 2005, in the km 1,118.5, Mendoza province. The area is located in the Frontal Cordillera near the limit of the Precordillera. A detailed geomorphologic map has been realized for this study using a Quickbird satellite imagery of the year 2006. Various calculations of volumes, velocities and peak discharges have been performed with the field data and using a geographic information system (GIS). The geomorphologic survey has permitted to propose three propagation scenarios in case of a new event. These allowed creating a map of debris flows susceptibility for the stretch of the road that has been studied. Finally, it has been proposed protection and mitigation measures, based on the results of the study, to protect the road from a new event.
Keywords: Debris flows; Road 7; Mendoza; Map of susceptibility; Mitigation measures
INTRODUCCIÓN
La ruta nacional 7 cruza de este a oeste Argentina y conecta Buenos Aires con la frontera chilena. Al atravesar la cordillera de los Andes se expone a numerosos peligros naturales como avalanchas, caídas de bloques y flujos de detritos. Según los datos provistos por Gendarmería Nacional del año 2009, alrededor de 2.750 vehículos transitan cada día, esto representa casi dos vehículos por minuto. El presente estudio sobre los flujos de detritos ocurridos en enero de 2005 (Fig. 1), al norte de la curva de Guido (km 1.118,5), es parte del trabajo del master en ingeniería geológica realizado en la Universidad de Lausanne, Suiza, por uno de los autores (E. Wick).
Figura 1: Ubicación geográfica de la zona de estudio. La cuenca está al norte de la curva de
Guido, entre Potrerillos y Uspallata, provincia de Mendoza, y está compuesta por tres cauces
principales (A, B y C) que se juntan algunos metros antes de la ruta nacional 7.
Un flujo es un tipo de movimiento en
masa que durante su desplazamiento posee
un comportamiento semejante al de
un fluido, puede ser rápido o lento, saturado
o seco (GEMMA 2007). En muchos
casos se originan a partir de otro
tipo de movimiento, ya sea un deslizamiento
o una caída (Varnes 1978). El flujo
de detritos es un flujo muy rápido a extremadamente
rápido de detritos saturados,
de comportamiento no plástico, en
un canal de gran pendiente (índice de
plasticidad < 5% en arena y fracciones
más finas) (Hungr et al. 2001).
El 11 de enero de 2005, en las inmediaciones
de la curva de Guido, se produjeron
flujos de detritos como consecuencia
de intensas lluvias ocurridas en el cerro
Médanos (3.098 m s.n.m.) en la
Cordillera Frontal de Mendoza. Dichos
flujos tuvieron su zona de arranque en
la vertiente noreste del cerro mencionado
y se encauzaron en tres brazos principales
(A, B y C) con un desnivel máximo
de 1.550 m hasta la ruta. Los tres
flujos se unieron a pocos metros de la
ruta para formar un único brazo y cruzar
la misma, para luego desembocar en
el río Mendoza. El flujo al cruzar la ruta
arrastró un auto hasta el río y los dos pasajeros
resultaron heridos.
Clima y vegetación
La región posee clima semiárido, propio de los valles montañosos del sector de Uspallata, correspondiente a una zona de transición entre el clima templado frío y el clima desértico. Los inviernos son relativamente suaves (Fernández García y Polimeni 2003), con precipitaciones anuales que varían generalmente entre 200 y 300 mm, con un aumento significativo durante los últimos años (Fig. 2), y régimen claramente estival (datos estación Guido 1957-2007, cedidos por EVARSA, Evalución de Recursos S.A.).
Figura 2: Precipitaciones anuales medias en la
estación Guido, por períodos de 10 años. Datos
de la estación Guido, 1958-2006.
En el verano se producen importantes precipitaciones en forma de tormentas, por causa de la formación de bajas térmicas, favorecidas por las altas temperaturas y la continentalidad de la región (Fernández García y Polimeni 2003). La vegetación es poco densa y está principalmente constituida de matorrales espinosos, gramíneas y cactus, entre los cuales el más abundante y característico es Denmoza rhodacantha.
GEOLOGÍA Y ESTRUCTURA
La zona de estudio se ubica en la
Cordillera Frontal, cerca del límite con la
Precordillera. En la cuenca afloran tres
litologías, además de una capa de depósitos
del Cuaternario, ubicados en la parte
inferior de la cuenca. El Grupo
Choiyoi está representado por las rocas
plutónicas del stock del cerro Médanos
(Folguera et al. 2004), compuesto por
granitos rosados poco a muy alterados.
La alteración química es intensa y afecta
la cohesión de la roca, produciendo
grandes cantidades de detritos de tamaños
arena a grava; la meteorización mecánica
produce fragmentación de la roca
en bloques de varios tamaños, a través de
fracturas y diaclasas. La segunda litología
está representada, en la parte superior de
la cuenca, por la Formación Portezuelo
del Cenizo, compuesta por lavas andesíticas
oscuras, intruídas por el stock del
cerro Médanos. Por último, la
Formación El Plata, de escasa distribución
en la zona de estudio, está compuesta
por pelitas, metamorfizadas por
la intrusión del stock del cerro Médanos
(Caminos 1965). Los depósitos cuaternarios
están constituidos por aluvios y
coluvios, compuestos de gravas, arenas,
limos y bloques en menor proporción
(Folguera et al. 2004), en su mayor parte
provenientes de la erosión del granito.
La fracturación de las rocas, principalmente
del granito, se debe a las dos fases
de deformación gondwánica y ándica
(Ramos 1999). Las grandes estructuras
presentes en la zona son la falla del
cerro Médanos al oeste, y un sistema
complejo de fallas inversas de quebrada
del Medio al este.
METODOLOGÍA
Con el objetivo de caracterizar algunos
aspectos geológicos, tectónicos y geomorfológicos
de la región, fueron consultados
varios trabajos inéditos del SEGEMAR
y las publicaciones de Moreiras
(2004, 2005, 2006) concernientes a deslizamientos,
flujos de detritos y caídas de
bloques a lo largo de la ruta 7. Se utilizó también la Hoja Geológica 3369-15"Potrerillos" escala 1:100.000 (Folguera et al. 2004) para la descripción de las unidades
geológicas. El análisis y la cartografía
geomorfológica se hicieron a partir de
la imagen satelital Quickbird (resolución
0,6 m, 29 de enero 2006) y fotos aéreas a
escala 1: 50.000 del año 1966.
En el campo se recorrió la parte inferior
de la cuenca y se hicieron observaciones
y mediciones para calcular volúmenes,
velocidades y caudales. Se realizaron perfiles
transversales a lo largo de los cauces
en los lugares de cambios de morfologías,
tomando medidas cada 100 m aproximadamente.
A partir de los perfiles transversales
se pudieron determinar dos tipos
de volúmenes: el volumen almacenado
después del último evento y que puede
ser removilizado en un próximo evento y
el volumen movilizado durante el último
evento. En la figura 3 se observa el perfil
transversal teórico de un cauce, el espacio
dejado por el material movilizado en elúltimo evento (SM) y el material potencialmente
disponible para eventos futuros
(SAd + SAi). El área del material depositado
(SAd + SAi) y el área del material
movilizado (SM) se multiplicaron por la
longitud de un tramo admitido como
constante, y se sumaron todos los tramos
para obtener el volumen total.
Figura 3: Perfil de un cauce desde agua abajo.
SM es la superficie de material movilizado en el último evento y SA (d para la orilla derecha, i para la orilla izquierda) es la superficie de material
almacenado para el próximo evento.
El volumen mínimo que llegó a la ruta se midió entre la ruta y el río Mendoza, debido a que el depósito es el cono de deyección que llega hasta el río mencionado. El volumen total disponible se estimó en el campo y con ayuda de un sistema de información geográfico (SIG). Se tuvieron en cuenta los aportes puntuales (conos de deyección), los aportes de arena (presentes en algunas laderas) y los depósitos a lo largo de los cauces. Se asignaron distintas clases a los espesores, en función de las observaciones de campo, y se estimó una pendiente media para cada tipo de aporte. Las velocidades fueron calculadas con el método de alzamiento de las curvas (Rickenmann 1995):
Donde V es la velocidad buscada [m/s], g la aceleración de la gravedad [m/s2], Rc el radio de curvatura medio [m] y β elángulo de la superficie libre inclinada
[grados (°)].
En el campo se midieron secciones transversales
del canal, diferencias de alturas, anchos
del depósito y radios de curvatura en
los tramos donde el cauce posee curvas cerradas,
en las cuales el material del flujo se
sobreelevó sobre la margen externa.
Otro cálculo se realizó en los sectores del
cauce donde el material del flujo sobrepasó alguna elevación del terreno. En estos,
la velocidad se calculó a partir de la
ecuación de Chow (1959):
Donde V es la velocidad buscada [m/s],
g la aceleración de la gravedad [m/s2] yβh la diferencia de altura entre el cauce y
la orilla [m].
Los caudales (Q = V.S) se calcularon midiendo
algunas secciones (S = perímetro
mojado) en los cauces principales del último
evento, y la velocidad (V) calculada por
los métodos explicados anteriormente.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Geomorfología
La cuenca está compuesta por tres subcuencas cuyos cauces principales de regímenes efímeros, fueron denominados A, B y C (Fig. 4). La cuenca tiene su punto más alto en el cerro Médanos a los 3.098 m s.n.m. y desciende al nivel de la ruta nacional hasta los 1.560 m s.n.m. antes de desembocar en el colector principal, río Mendoza. El cauce principal A es el más largo y recorre 2,8 km hasta su desembocadura, el B tiene 1,4 km y el C 1,3 km de extensión. En su trayecto, los cauces presentan numerosos saltos controlados por una litología de granitos y volcanitas.
Figura 4: Detalle del mapa geomorfológico, en el cual se observa la parte baja de la cuenca donde
se juntan los cauces A y BC antes de llegar a la ruta nacional 7.
En la parte superior de la cuenca hay
grandes pendientes cubiertas por detritos
de la meteorización del granito y de las
vulcanitas, de tamaño arena y grava. Los
cauces están alimentados por sedimentos
de tamaños arena hasta bloques, a partir
de caídas de rocas desde los afloramientos,
o a través de los conos de talud.
Asimismo todo este material que rellena
los cauces está disponible para ser removilizado
por el agua.
Cuando los materiales se saturan en
agua y empiezan a movilizarse a través
de los cauces, el flujo incorpora material
del sustrato blando y deposita los sedimentos
más gruesos en las márgenes de
los cauces, formando albardones. En la
parte inferior de la cuenca los cauces actuales
están disecando el abanico pleistoceno,
pudiéndose observar, a lo largo
de los mismos albardones y desbordes
de los flujos del último evento, así como
al menos dos generaciones de albardones más antiguos.
Los tres cauces (A, B y C) se juntan pocos
metros antes de llegar a la ruta y en
su desembocadura se forma el abanico
actual, sobre la planicie aluvial del río
Mendoza. Todo este sector cercano a la
ruta ha sido modificado intensamente durante los trabajos de construcción y
limpieza de la misma. Las observaciones
de campo sugieren que el trazado de los
cauces fue desviado hacia un sitio más
propicio para la construcción de una alcantarilla (Fig. 5). Esto fue confirmado
por fotos aéreas de 1966 (Fig. 6) donde
se ve la situación anterior a la construcción
de la alcantarilla, en las cuales el cauce
cruzaba la ruta en forma perpendicular,
sin ser desviado hacia el sur. Además,
sobre el antiguo trazado del cauce se observaron
depósitos recientes de flujos de
detritos, que confirman que los mismos
podrían tomar un camino más directo
para llegar a la ruta.
Figura 5: Confluencia de los cauces antes y después de la construcción de la alcantarilla con tres
tubos.
Figura 6: Foto aérea de 1966 de la confluencia
de los cauces.
Volúmenes, velocidades y caudales
Se calculó el volumen almacenado que puede ser movilizado en un evento próximo, comparable al de 2005; el volumen movilizado corresponde al volumen total transportado durante el evento de 2005; el volumen total disponible es todo el material presente en la cuenca que puede ser movilizado a mediano plazo en los próximos eventos (Cuadro 1).
CUADRO 1: Volumen almacenado (disponible en el próximo evento), volumen movilizado
(evento de 2005) y volumen total disponible (para los próximos eventos, a mediano plazo)
El volumen mínimo que alcanzó la ruta es de 6.000 m3 (volumen depositado entre la ruta y el río Mendoza). Las velocidades calculadas varían entre 5 y 7 m/s y los caudales correspondientes se sitúan entre 50 y 150 m3/s (Cuadro 2).
CUADRO 2: Resumen de las velocidades y caudales calculados a partir de mediciones de campo
El volumen movilizado durante el último
evento se sobrestima, porque supone que
los cauces fueron labrados en su totalidad
por el flujo del 2005 y no por eventos
anteriores, lo que se contradice con
las imágenes anteriores al evento.
Además no fue posible una estimación
exacta del volumen que alcanzó la ruta porque
parte del material desembocó en el Río
Mendoza y fue arrastrado por el mismo.
Existe un volumen considerable de material
disponible para ser movilizado y dar
origen a nuevos flujos de detritos, lo que
implicaría otros posibles cortes de ruta
en este sector para los próximos años.
Escenarios y mapa de susceptibilidad
El análisis de las zonas de propagación
se hizo en base a la observación
de la intersección del cauce con la ruta,
la geometría de los cauces, la altura de
los albardones, los cauces inactivos,
los antiguos depósitos y las modificaciones
antrópicas.
El análisis realizado permitió proponer
tres escenarios con probabilidades muy
alta, alta y media para la ocurrencia de un
nuevo evento. El escenario 1 es de probabilidad
muy alta y supone un flujo o
evento menor o igual al del 2005 con un
aporte que proviene principalmente del
cauce A. Se tiene en cuenta un evento
mayor al del 2005 para el escenario 2, con
una probabilidad alta y un aporte principal
del cauce A, como en el caso anterior,
que desborda y afecta a la ruta en un tramo
anterior (dirección noroeste). El escenario
3, de probabilidad media, supone
un importante flujo en los torrentes B
y/o C que desborda y reactiva un antiguo
cauce, alcanzando la ruta en un tramo situado
aún más al noroeste. Los escenarios, la velocidad y altura de los flujos de
detritos del evento del 2005, permitieron
elaborar un mapa de susceptibilidad a los
flujos de detritos para el tramo de ruta
estudiado (Fig. 7).
Figura 7: Mapa de susceptibilidad a los flujos
de detritos. A partir de los tres escenarios de
propagación se obtuvieron tres niveles de susceptibilidad.
Los afloramientos de granito limitan
parcialmente las zonas de propagación.
Al no disponer de un modelo numérico del terreno, se utilizaron los escenarios para determinar las zonas de propagación. El mapa de susceptibilidad demuestra que aunque 120 metros de la ruta fueron afectados por el evento de 2005, hay 330 metros que son susceptibles de ser alcanzados para el caso de un flujo de detritos de mayor magnitud.
MEDIDAS DE PROTECCIÓN Y PROPUESTAS DE MITIGACIÓN
El estado actual en el sector donde se encuentra
la intersección del cauce con la
ruta, no reúne las condiciones apropiadas
para protegerla en el caso de la ocurrencia
de otro flujo.
La obra actual no se dimensionó adecuadamente,
debido a que según los cálculos
de velocidades y caudales, se estimó que
el diámetro actual de los tubos (2,2 m)
tendría que ser de por lo menos 3,6 m en
el caso de que ocurriera un flujo de detritos
comparable al del año 2005.
De acuerdo a los escenarios 2 y 3 planteados
precedentemente, debería construirse
un muro de contención en la última curva
antes de llegar a la ruta en la confluencia
de los tres arroyos, usando bloques de un
volumen superior a los que pueden movilizar
los flujos de detritos. Esto evitaría
que los tres arroyos desborden hacia los
laterales, sin encauzarse a través de las alcantarillas.
Otra posibilidad a tener en
cuenta seria la de retomar el antiguo cauce
del año 1966 y construir un puente dondeéste atraviesa la ruta.
Se sugiere remover parte de los depósitos
cercanos a la ruta, generados por el
evento del 2005, de manera tal que el
material proveniente del cauce desemboque
en la alcantarilla.
Sin dudas, una medida de prevención sumamente
necesaria es la señalización. Para ello
podrán utilizarse semáforos, carteles, etc.
Se recomienda la creación de un inventario
que contenga datos precisos sobre
cada evento acontecido, facilitando la
tarea de investigación, especialmente en
lo que se refiere a la confección de mapas
de riesgo. En principio, dicho inventario
podría comprender los siguientes
puntos: a) fecha y hora del evento;
b) localización precisa del evento, con
descripción y en un mapa; c) descripción
breve de las condiciones meteorológicas;
d) tipo de material despejado
(bloques, gravas, lodo, etc.) y estimación
del espesor; e) estimación de la longitud
del tramo de ruta afectado; f) fotos del
sitio y del material; g) estimación de los
daños; h) comentarios.
CONCLUSIONES
El estudio de la cuenca mostró que hay
gran cantidad de material disponible para
ser movilizado en caso de un próximo
evento extraordinario de lluvias.
Las mediciones en el campo permitieron
calcular datos de volumen, velocidades y
caudales de los flujos, que son indispensables
para el diseño de medidas de protección
para la ruta.
La elaboración de mapas de susceptibilidad
y peligrosidad geológica permite
tomar en cuenta los sitios que necesitan
una particular atención y donde las medidas
de protección pueden ser indispensables
para evitar las consecuencias
económicas que implica el cierre temporal
de la ruta como así también para
proteger a los usuarios. La elaboración
de estos mapas implica un mejor conocimiento
de los eventos ocurridos en el
pasado y la toma de datos de cada nuevo
evento. En el estudio se propone remover
parte de los depósitos cercanos a
la ruta, redimensionar la alcantarilla y
construir un muro de contención, como
medidas sencillas para proteger la ruta
contra un nuevo evento de flujo.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen el Instituto de Geomática y de Análisis del Riesgo (IGAR) de la Universidad de Lausanne, Suiza, y los directores del SEGEMAR que permitieron la realización de este trabajo. A la empresa EVARSA (Evaluación de Recursos S.A) por los datos de precipitaciones de la estación Guido. A Vialidad Provincial por el alojamiento. A Manuela Teresa Fernández por sus revisiones del trabajo.
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Recibido: 1 de Diciembre, 2009
Aceptado: 25 de Marzo, 2010