5. Sistemas de control de erosion.pdf

27/05/2023
5. SISTEMAS DE CONTROL DE
EROSIÓN
Docente: Ing. Andrea Carolina Paredes Cerón, MSc.
LÍNEA DE ENFASIS II
MEJORAMIENTO DEL SUELO
LA VEGETACIÓN
5. SISTEMAS DE CONTROL DE EROSIÓN
Vía Florencia – Montañita
Caquetá
LA VEGETACIÓN:
1) Nivela el contenido de agua en la superficie y,
además, da consistencia por el entramado mecánico
de sus raíces.
2) Controla las infiltraciones que repercuten
directamente sobre el régimen de aguas subterráneas
y actúan posteriormente como secador del suelo, al
tomar el agua que requieren para vivir.
Efectos de la vegetación sobre la estabilidad de una
ladera:
• Detiene parte de la lluvia.
• Moderan la capacidad de infiltración.
• Raíces refuerzan el suelo, aumentando resistencia
al corte.
• Anclan el suelo superficial a mantos más
profundos.
FOTOGRAFIAS TOMADAS DE: CERREJON, HACIA LA REHABILITACIÓN DE TIERRAS…..

27/05/2023

27/05/2023
Talud de experimentación cercano a las oficinas administrativas de la mina. Uno de los primeros lugares en donde
se probaron variados métodos de control de erosión y desarrollo de coberturas vegetales. Las lecciones aprendidas
se mantienen hoy vigentes en cuanto a leer y aprender de la naturaleza en el ambiente local, antes de privilegiar
modelos importados.
Antes…. 20 años después.
FOTOGRAFIAS
TOMADAS
DE:
CERREJON,
HACIA
LA
REHABILITACIÓN
DE
TIERRAS…..

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LOS MANTOS
MANTO TEMPORAL
AGROMANTO - FIQUE
PAVCO
MANTO TEMPORAL
GEOMATRIX
MANTO PERMANENTE
PAVCO
MANTO PERMANENTE
GEOMATRIX

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5.1 Generalidades
La erosión es el desprendimiento, transporte y deposición de partículas de suelo o roca,
por acción de las fuerzas generadas por el movimiento del agua/viento, produciendo
flujo que puede formar canales generando erosión laminar, surcos, cárcavas y
hondonadas.
Las corrientes generan procesos de desprendimiento de partículas por acción de la
fuerza del agua en movimiento.
La erosión es una función del poder erosionante del agua y de la erosionabilidad del
suelo.
La erosión causada por la lluvia está determinada por la cantidad, intensidad y duración
de la misma.
Factores que afectan
la susceptibilidad a la
erosión de los
taludes y laderas.
5.2 Formas de Erosión
1. Erosión por el viento (Eólica)
2. Erosión por gotas de lluvia
3. Erosión laminar
4. Erosión en surcos
5. Erosión en cárcavas
6. Erosión interna
7. Erosión en corrientes de agua
8. Erosión en masa (deslizamientos)

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5.2.1 Erosión por el viento (Eólica).
El movimiento del viento ejerce fuerzas de fricción y
levantamiento sobre las partículas de suelo,
desprendiéndolas, transportándolas y depositándolas.
Las partículas de tamaño 0.1 a 0.5 mm son
movidas por el viento en una forma de saltos o brincos.
Las partículas gruesas se mueven rodando y las finas
son transportadas en suspensión
5.2.2 Erosión por gotas de lluvia
La erosión por golpeo de la lluvia (Splash) ocurre por el
impacto de las gotas de agua sobre una superficie
desprotegida, el cual produce el desprendimiento y remoción
de capas delgadas de suelo.
5.2.3 Erosión laminar
Desprendimiento y transporte en capas bien
definidas superficiales de suelo por acción
de la escorrentía.
La erosión laminar se inicia por el
impacto de las gotas de agua de
lluvia contra la superficie del suelo,
complementada por la fuerza de la
escorrentía que produce el lavado de
la superficie del terreno como un
todo, sin formar canales definidos.
5.2.4 Erosión en surcos
El flujo superficial empieza a concentrarse sobre la superficie del terreno, debido a
la irregularidad natural de la superficie. (pequeñas corrientes sobre una pendiente)

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5.2.5 Erosión en cárcavas
Al profundizarse y ampliarse los surcos de erosión se
convierten en cárcavas, o varios pequeños surcos pueden
unirse y crecer para formar una cárcava.
En general si el canal tiene mas de 30 cm. de profundidad
se le identifica como cárcava.
Las cárcavas actúan como cauces de concentración
y transporte de agua y sedimentos.
La acreción de un proceso de carcavamiento, forma las
denominadas HONDONADAS caracterizadas por su amplitud,
profundidad y la fuerte disección se aguas de escorrentía.
Procesos de formación de
surcos y cárcavas.
Los sistemas de estabilización más utilizados son los siguientes:
• Redireccionamiento de los flujos de agua
• Canalización de la corriente
• Construcción de estructuras de disipación de Energía
• Revestimiento del fondo de la cárcava
• Estructuras para almacenamiento de agua arriba de la cárcava
Procedimiento para el diseño
Para el diseño de obras de estabilización de cárcavas se recomienda seguir el siguiente procedimiento:
a. Inspeccionar la cárcava para determinar el por qué del problema; qué pudo haber ocurrido o estar
ocurriendo para agravar el problema.
b. Calcular el caudal máximo de agua que puede entrar a la cárcava. Este caudal depende de la topografía,
su tamaño, su vegetación, tipo de suelo, etc.
c. Medir el tamaño y forma de la cárcava.
d. Analizar a detalle el mecanismo de formación y progreso de la cárcava.
e. Determinar la mejor alternativa de estabilización.
f. Diseñar a detalle las obras de control.
Inventario de procesos erosivos: La Jagua

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5.2.6 Erosión interna o tubificación
Transporte de partículas en solución, suspensión y
arrastre a traves de cavernas o ductos internos.
Susceptibilidad:
• Rellenos no compactados
• Fracturas dentro del suelo
• Suelos dispersos o solubles
• Gradientes hidráulicos internos altos
Erosión interna en presas
Terzaghi (1948) escribió “Fallas verdaderamente catastróficas son las debidas a tubificación por erosión
interna, ya que ellas ocurren sin previo aviso, con el embalse lleno y, a veces muchos años después de que
fue puesto en operación por primera vez”.
La erosión interna en una presa de tierra puede ocurrir por las siguientes razones:
1. Compactación deficiente alrededor de conductos o tubos que producen una permeabilidad alta y
una concentración de flujo.
2. Capas mal compactadas de relleno del núcleo o cuerpo de presa.
3. Capas semipermeables que sirven de canal interno de transporte de agua.
4. Arcillas dispersivas o solubles que sufren lavado al pasar filtraciones pequeñas de agua.
Según Mitchell (1976) La mayoría de las fallas de erosión interna han ocurrido en presas de arcilla de
baja a mediana plasticidad (CL Y CL-CH) que contienen algo de Montmorillonita. El ensayo de
«Pinhole» fue desarrollado para detectar la presencia de suelos dispersivos que pudieren representar
problemas de erosión interna en presas.
5.2.7 Erosión en corrientes de agua
Producen el desprendimiento, transporte y depositación de las partículas de
suelo o sedimentos tanto en el fondo como en la ribera de la corriente.
Conceptos:
SOCAVACIÓN!!!
DIVAGACIÓN!!!
SOCAVACIÓN
DIVAGACIÓN

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5.2.8 Erosión en masa (Deslizamientos)
Incluyen los fenómenos de desprendimiento
transporte y depositación de grandes masas de
suelo por acción de la fuerza del agua en
movimiento.
REPTACIÓN
Cundinamarca
FLUJOS
Antioquia
AVALANCHAS
Eje Cafetero

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DETALLES A ANALIZAR EN UN DESLIZAMIENTO
Signos para reconocer un problema de deslizamiento
Detalles que indican
actividad o
inactividad de
deslizamientos
(Crozier, 1984).
MODELO PARA FORMATO DE VISITA DE CAMPO – INSPECCIÓN DE
DESLIZAMIENTOS

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Localización sugerida general de sondeos
para estudios de deslizamientos
5. SISTEMAS DE CONTROL DE EROSIÓN 5. SISTEMAS DE CONTROL DE EROSIÓN
5.3 Factores que controlan la erosión
 Erosividad (f. agresividad del clima)
 Erosionabilidad (f. propiedades suelo)
 Relieve
 Cobertura vegetal
Suelos más susceptibles a erosionarse:
• Arenas finas
• Limos no cohesivos
• Depósitos eólicos
• Suelos con gradaciones uniformes

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5.3.1 Erosividad (relacionada con la agresividad del clima)
LLUVIA
(Energía Cinética)
Lluvias que generan erosión:
- Tormenta intensa de corta duración (capacidad de infiltración)
- Aguacero de larga duración y baja intensidad (saturación)
GOTAS
ESCORRENTÍA
Intensidad de lluvia
5.3.2 Erosionabilidad
La erosionabilidad depende de las propiedades del suelo y del agua. los
factores básicos que definen la erosionabilidad de un suelo son:
• Tamaño y distribución de las partículas
• Resistencia al corte (Cohesión)
• Índice de plasticidad
• Contenido de arcilla
• Porcentaje de arena, limo y arcilla
• Tipo de arcilla
• Dispersibilidad de la arcilla
• Humedad natural antes de la lluvia
• Área expuesta
• Intensidad de la lluvia
• Pendiente del terreno
• Velocidad de la escorrentía
• Longitud de recorrido de la escorrentía
• Características de la cobertura vegetal
5.3.2 Erosionabilidad
Grado de fracturación
Grado de meteorización
Pétreos Características mineralógicas
Características texturales (Tamaño del grano)
Petrografía
Textura
Estructura
Suelos Resistencia la corte
Capacidad de infiltración
Contenido de minerales y orgánicos
• Textura f (tamaño de partícula)
GW, GP, SW, GM, CH, CL, OL, MH, SC, SM, ML
Aumento de la erosionabilidad según el tipo de suelo
• Estructura f (unión entre partículas)
Se define la Estabilidad del agregado (capacidad del suelo para
mantener su estructura).
Aumento de la estabilidad del agregado
Mayor resistencia a la erosión: Menor resistencia a la erosión:
Alta arcilla (minerales de caolinita) Baja arcilla (Illita, montmorillonita)
Alta materia orgánica Baja materia orgánica
Cationes Ca, Mg Cationes Na, K

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• Resistencia al corte f (Contenido de agua)
S = 100% τ mínima Mayor susceptibilidad a la erosión
• Capacidad de infiltración f (textura, estabilidad del agregado, perfil del suelo)
Precipitación y velocidad de infiltración Escorrentía
Suelos arenosos Mayor capacidad infiltración
Suelos arcillosos Menor capacidad infiltración
• Contenido de minerales y orgánicos
Si es proveniente de capa vegetal da mayor estabilidad
Materia Orgánica
La Turba provee menor resistencia
Un suelo con M.O < 3.5% se considera erodable.
Se evalúa el contenido de arcilla dispersiva
Minerales Contenido de Na (fertilizantes)
Contenido de Carbonato de Calcio (Caliza)
5.3.3 Relieve topográfico
• Pendiente
• Longitud del talud
• Forma del perfil
• Geometría de las laderas
Erosión hídrica Pendiente
Longitud talud
Pendientes para el inicio de los procesos erosivos:
Erosión laminar: 2 – 3% Cárcavas: 18 – 20%
Erosión Surcos: 4 – 5%
Forma del perfil:
- Cóncavo Produce menos sedimentos
Más estable
- Convexo Mayor cantidad de sedimentos
Mayor erosión
- Mixto Mayor erosión en la parte central
Mayor sedimentación en la pata
- Uniforme Nivel intermedio

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5.3.4 Cobertura vegetal
• Vegetación Amortigua
Protege
• Componentes aéreos Absorben la energía cinética de las
(hojas) partículas
• Componentes subterráneos Mayor resistencia mecánica
(raíces) al suelo
El éxito de una cobertura vegetal esta en:
• Altura
• Continuidad
• Densidad
Esta disipa la energía del flujo y reduce su velocidad. No se recomienda vegetación
agrupada o gramíneas (forma manojos que promueven la concentración del flujo)
Vegetación arbórea y arbustiva densa
Mayor eficiencia Vegetación herbácea (no se garantiza
en pendientes mayores a 30%)
Cultivos agrícolas No garantizan la protección del suelo
Vegetación de la Ladera:
La vegetación de la ladera puede estar compuesta por arboles, arbustos o pastos y hierbas.
Arboles, Son considerados como arboles las plantas leñosas cuya ramificación inicia desde cierta altura del suelo,
su altura supera los seis metros en la madurez y producen ramas secundarias nuevas cada año.
Arbustos, son las plantas leñosas cuya ramificación inicia desde la base, su altura no supera los cinco metros, al
igual que los arboles, los arbustos son plantas perdurables.
Pastos o Hierbas, las hiervas o pastos no presentan órganos leñosos, en el tallo, raíz o en el ramaje, la estructura
de los pastos o hierbas es independiente de la duración del ciclo de vida de la planta, muchos de estos pierden
sus partes tiernas en invierno, pero brotan nuevamente a partir de un bulbo todos los años.
5.4 Evaluación de la erosión
Evaluación cualitativa: Se hace con base en los factores vistos anteriormente,
mediante observación.
Evaluación cuantitativa:
• Directa: Mediciones del material desplazado en un área conocida, durante varios
años.
• Indirecta: Cálculos por métodos empíricos (modelos matemáticos) que permiten
predecir las pérdidas de suelo en función del clima, topografía, etc.

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Cuadro Evaluación de la Erosión
Pérdidas de suelo (ton/Ha*año) Grado de erosión hídrica
< 10 Ninguna o ligera
10 - 50 Moderada
50 - 200 Alta
> 200 Muy alta
5.4 Técnicas y obras para el control de la erosión
- Interceptar escorrentía
- Evacuar las aguas de escorrentía a una
Objetivos de velocidad no erosiva
las intervenciones - Retener las partículas de suelo transportadas
por el agua
Principios generales universales (por sentido común) que deben considerarse para
prevenir la erosión y suelen olvidarse en los proyectos.
Etapas
El sistema de diseño debe incluir las siguientes etapas:
1. Recolección de información: hidrológica, hidráulica,
geológica, geotécnica, topográfica, ambiental, etc.
2. Análisis de los materiales o sistemas de protección
disponibles.
3. Diseño preliminar de las obras. Se deben analizar varias
alternativas.
4. Definición de la alternativa óptima mediante estudio
de costo-beneficio para determinar diseño definitivo.
5. Construcción
6. Monitoreo y mantenimiento
La ingeniería colombiana tiene mucha experiencia en la
conformación y revegetalización de taludes.
• Remodelado de Taludes: Generar formas que tengan la pendiente, longitud y tipo de perfil
adecuado para evitar los procesos erosivos y promover el crecimiento de la vegetación
Conformación y revegetalización

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• Revegetalizacion y bioestabilizacion (Vetiver)
• Manejo de la escorrentía
Obras de captación de la escorrentía:
Terraceo
Taludes en escaleras o Trinchos
El trincho disipa la energía del agua de escorrentía
La vegetación se desarrolla mejor en el sitio del “trincho”
Obras para transporte:
Canales

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Obras para evacuación:
Zanjas de coronación
Cunetas de pata
Entregas, disipadores de energía
Obras para evacuación: Zanjas de coronación
Canales recubiertos con telas asfálticas
Cortacorrientes en bolsas con suelo o con
suelocemento
Utilización de telas asfálticas tiene su origen en el costo de las
soluciones en concreto . Sin embargo su durabilidad es menor. Las bolsas son de polipropileno o de fibra de cabuya (fique)
Torrenteras en concreto
Torrenteras en piedra y
concreto
En las condiciones de lluvia de Colombia
los canales disipadores o “torrenteras” son
esenciales para el control de erosión.
La piedra pegada le da rugosidad al canal
En los últimos 10 años se está
imponiendo la utilización de los
prefabricados de concreto,
especialmente para taludes viales

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Obras para evacuación: BOLSACRETO
Bolsacreto es una formaleta flexible y permeable elaborada a partir de cintas planas de polipropileno que forman un
textil de excelentes características, se llena con mortero o concreto formando un enrocado de gran tamaño
• Gaviones
Obras para recuperación de áreas erodadas:
(aplican las ya descritas anteriormente para prevenir que el problema siga avanzando, junto
con obras de remediación)
• Barreras de vegetación
Las barreras de vegetación reemplazan en algunas obras a
los cortacorrientes, pero su eficiencia para manejar
caudales de agua es menor.
Distancia
Distancia
Espaciamiento según sedimentos
El criterio para determinar la separación de estas barreras se encuentra en función de la
pendiente longitudinal del terreno, del tipo de suelo y de la intensidad de la precipitación.

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Es común determinar la
separación teniendo en
cuenta la gráfica de la NIO
0802 (Ecopetrol, 2001)
presentada en la Figura, la
cual se encuentra en
función de la inclinación
del talud, del tipo de suelo
y de la intensidad de las
lluvias (Rodriguez y otros,
2013).
4-5 m
Protección de taludes con cubiertas
• Agromantos o mantos temporales (hasta 3 años)
El objetivo final de los mantos es generalmente el establecimiento de la vegetación
La empradización con mantos permanentes y no
permanentes facilitan el establecimiento de la
vegetación natural en taludes. Este procedimiento
consiste en dispersar semillas mediante un proceso
de hidrosembrado, cubrir la superficie con mantos y
posteriormente realizar actividades de riego hasta
que la vegetación germine.
• Instalación de telas y esterillas
Instalación de mantos para control de erosión en taludes

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• Mantos permanentes
(Hasta 15 años)
• Hidrosiembra
Consiste en la proyección sobre el terreno de
una mezcla acuosa de semillas, fertilizantes y
sustancias adherentes.
Protección de cauces
• Bolsacretos (Sacos de polipropileno rellenos de concreto).
Protección de cauces
Bloques cilíndricos de concreto prefabricados Bolsas de geomallas rellenas de cantos de roca

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“Los problemas de erosión son fenómenos complejos para los cuales con frecuencia se
plantean soluciones rápidas y equivocadas”
Los problemas de erosión generalmente obedecen a fenómenos los cuales deben
analizarse, y obtenerse parámetros para realizar el diseño.
Un análisis sistemático puede ayudar a identificar tanto los problemas como las
alternativas de solución.
Consideraciones finales

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