La fotografía es de 1998. El fondo del cauce de la quebrada bajó 3 m desde su fondo inicial, y los volúmenes de tierra y piedras que la quebrada arrastró llegaron hasta la carretera Bogotá-Villavicencio. Posteriormente se presentó otra avalancha de igual magnitud.

Última revisión: 22 de Abril de 2007

1. INTRODUCCION
2. CARACTERISTICAS FISICAS DE LOS LODOS
3. ANALISIS HIDRAULICO
4. ESTUDIO DE UN CASO PARTICULAR: AVALANCHAS EN EL RIO PAEZ, COLOMBIA
5. BIBLIOGRAFIA

1.- INTRODUCCION.

Auncuando el término Avalanchas se refiere a los Aludes de nieve, su nombre es utilizado comunmente para designar los flujos extraordinarios de agua con lodos y detritos que ocurren en los cauces de los ríos por causa de sismos, erupciones volcánicas o lluvias intensas. Cuando una Avalancha es producida por una explosión volcánica se denomina lahar.

Los estudios hidráulicos de las avalanchas tienen dos objetivos principales:

• Estimar caudales, velocidades y niveles máximos de flujo en diferentes puntos de control. Con esta información se pueden determinar áreas de desbordamiento, magnitud de los ataques contra las márgenes y zonas de depósito del material sólido.

• Determinar tiempos de tránsito de los frentes de ola de la avalancha a lo largo de las corrientes principales de drenaje. Conociendo estos tiempos es posible establecer sistemas de alerta y programar medidas de evacuación en zonas de riesgo.

2.- CARACTERISTICAS FISICAS DE LOS LODOS.

Hidráulicamente las avalanchas son flujos de lodo y detritos de alta viscosidad, compuestos por agua, coloides, arenas y piedras. El flujo de líquido y sólidos se puede tratar aproximadamente como el de un fluido newtoniano que está definido por dos características físicas: Densidad y Viscosidad.

La densidad de los lodos está comprendida entre 1.0 gr/cm3 y 2.0 gr/cm3. El valor más bajo se aplica cuando el volumen de sólidos en la mezcla fluida es inferior al 20% del total; el más alto cuando esa relación es superior al 80%.

La viscosidad absoluta del agua clara a 20°C de temperatura es de 1 centipoise. En lodos muy espesos la viscosidad absoluta puede alcanzar valores próximos a 6000 poises.

3.- ANALISIS HIDRAULICO.

Para el análisis hidráulico de los flujos de lodo se diseña un Modelo Matemático de Simulación que tiene las siguientes componentes:

1. Evento generador de la avalancha y tramo inicial de formación de los lodos.
2. Tramo de transporte de lodos y de incremento del volumen de sólidos.
3. Tramo de transporte y depósito de material sólido.
4. Tramo final, de depósito de los sólidos.

3.1. Evento generador de los flujos de lodo.

El evento generador puede ser un sismo, una erupción volcánica o una lluvia crítica.

1. Lluvia crítica.

Los aguaceros intensos son los responsables de la mayor parte de los deslizamientos de taludes inestables.

Dependiendo de las características físicas y geotécnicas de los taludes el evento "lluvia" que puede generar un deslizamiento tiene unas condiciones propias para cada caso particular. Esta lluvia que está asociada a un deslizamiento de determinada magnitud en un sitio particular se conoce como "lluvia crítica" y se define por su Intensidad, Duración y Frecuencia.

2. Sismos.

Un sismo puede generar un flujo de lodos cuando por causa del fenómeno natural se producen deslizamientos de las laderas en cauces naturales, y los materiales de dichos deslizamientos alimentan el caudal sólido de la corriente, o forman presas naturales que luego se rompen y producen olas de gran magnitud. Las características de las avalanchas dependen tanto de los volúmenes del deslizamiento como de la capacidad de las corrientes para transportarlos.

3. Volcanes.

Los lahares son flujos de lodo y piedras que se originan cuando un volcán coronado con un casquete de hielo explota y produce un deshielo parcial o total del casquete. Dependiendo de las características de la explosión y del volumen del deshielo se genera un caudal líquido de cierta magnitud que corre hacia las corrientes superficiales de drenaje que se encuentran en la región. En su recorrido el caudal líquido atrapa material sólido y se mezcla con él, formando el fluído viscoso.

La magnitud del lahar que se forma está relacionada con las siguientes componentes de la erupción volcánica:

• Tipo de erupción.
• Frecuencia, magnitud y duración del evento.
• Volumen del casquete de hielo.

El tipo de erupción volcánica puede ser EXPLOSIVO con expulsión de piroclastos, como el que ocurrió en el Volcán Nevado del Ruiz en 1985, o de FLUJO DE LAVA como las producidas en 1929 y 1943 en el Volcán Vesubio. Algunas veces la erupción explosiva se presenta acompañada de flujo de lava, como ocurrió en el Volcán Vesubio durante el evento que destruyó la ciudades de Pompeya y Herculano en el año 79.

La frecuencia del evento tiene en cuenta la probabilidad de ocurrencia de una erupción de determinadas magnitud y dirección. La magnitud se refiere a la energía liberada por el volcán, la cual determina el área de deshielo, la altura que alcanzan los materiales expulsados y la temperatura de los piroclastos si la erupción es explosiva, o con el caudal de lavas y su temperatura en caso de flujo de lavas.

La duración del evento explosivo es un factor que influye significativamente en la determinación del volumen de deshielo y en la magnitud del caudal líquido que se genera.

Como el deshielo es el origen del flujo líquido, la magnitud del casquete de hielo es un dato importante en la determinación del hidrograma que se genera con la explosión. Esta magnitud comprende el espesor y el área de cubrimiento del casquete; su medición requiere de equipos especializados.

3.2. Tramo inicial de formación de los lodos.

El caudal que es producido por el evento que genera la avalancha fluye sobre el terreno; en su recorrido captura material suelto y comienza a formar los lodos. En estas condiciones el caudal total y la viscosidad se incrementan a medida que el flujo se acumula y se dirige hacia las corrientes principales de drenaje.

Las corrientes principales de drenaje se definen a partir de una sección de entrada cuya localización depende de las condiciones topográficas de la zona. En la sección de entrada se sintetizan las características del caudal en la forma de un hidrograma trapezoidal de entrada del flujo viscoso.

3.3. Tramo de transporte de lodos y de incremento del volumen de sólidos.

Una vez que el caudal entra al cauce su comportamiento hidráulico queda definido por las ecuaciones de continuidad, energía y cantidad de movimiento en canales. Generalmente el primer tramo del canal es encañonado, de fuerte pendiente, y tiene gran capacidad de transporte.

El tratamiento del problema puede ser sencillo o complicado, dependiendo de las simplificaciones que permitan los cálculos.

La ecuación de continuidad debe contemplar tanto el aspecto variable del flujo como las ganancias de caudales sólido y líquido en aquellos tramos donde la socavación del lecho, los deslizamientos de los taludes y los aportes de tributarios sean importantes.

La aplicación de la ecuación de energía incluye la determinación de gastos por fricción interna y por fricción entre el fluido y el contorno.

El cambio en la cantidad de movimiento está relacionado con las fuerzas que ejerce el fluido sobre el contorno del cauce en razón de la fricción y de los cambios de dirección.

3.4. Tramo de transporte y depósito de material sólido.

A continuación del tramo de alta pendiente se presenta un tramo de transición en el cual la pendiente va cambiando de alta a media y luego a baja. En este tramo se combinan los procesos de transporte del flujo de lodos y de depósito inicial de material sólido.

3.5. Tramo final, de depósito de sólidos.

El tramo de entrega corresponde al tramo final de la corriente, donde la pendiente del cauce es pequeña, y desemboca en una planicie inundable que se prolonga hasta su entrega a un río o al mar. En la planicie inundable se deposita una parte de los lodos formando capas.

4. ESTUDIO DE UN CASO PARTICULAR: AVALANCHAS EN EL RIO PAEZ. COLOMBIA

En 1995 participé como Consultor en Ingeniería Hidráulica de la firma Ingeniería y Geotecnia Ltda, IGL, en los estudios hidráulicos para diseño del nuevo puente de Los Angeles en el río Páez entre Paicol y Tesalia, departamento  del Huila. También a partir del mismo año fuí Consultor del Instituto Colombiano Ingeominas en el estudio de posibles avalanchas sobre los ríos que nacen en el Nevado del Huila por causa de una erupción volcánica. No se tenían antecedentes sobre el tipo de erupción que podría presentarse dado que en los últimos 500 años el volcán nevado había estado en reposo.

El río Páez nace en el Nevado del Huila, que está localizado al sur de Colombia, entre los municipios de Belalcázar, Teruel y Planadas, departamentos de Cauca, Huila y Tolima. El cauce del río tiene una trayectoria Sur-Norte y entrega sus aguas al río Magdalena, principal arteria fluvial de Colombia, aguas arriba del Embalse de Betania.

En 1994 un sismo que se presentó en la cuenca alta del río Páez generó una serie de deslizamientos que taponaron su cauce en varios sitios. Para esa época el río estaba crecido y transportaba una creciente de mediana magnitud que rompió las presas naturales formadas por los taponamientos y produjo una avalancha de lodos con troncos de árboles y detritos. Los resultados de la avalancha fueron catastróficos porque nadie estaba preparado en la región para protegerse contra este tipo de eventos. Hubo pérdidas humanas considerables, además de las pérdidas materiales en cultivos, animales , viviendas, vías y puentes.

Las fotografías que se observan a continuación las tomé en 1995 en el cauce del río Páez, en el puente Los Angeles que comunica a los municipios de Paicol y Tesalia, en la parte baja del río, en el departamento del Huila. La avalancha de 1994 se llevó el tablero del puente y lo dejó vuelto escombros unos metros aguas abajo. Los estribos y la pila central del puente permanecieron sin daños notables, y sobre ellos se instaló el puente militar que aparece en las fotografías.

Fotografía No. 1
Puente militar de Los Angeles. 1995. Al fondo se observan los restos del tablero metálico que fue destruido por la avalancha de 1994.
G. Silva M. 1995

Fotografía No. 2.
Puente militar de Los Angeles. Se observa el estado del estribo derecho y de la pila central del puente después del paso de la avalancha de 1994.
G. Silva M. 1995

Con posterioridad a la época de las fotografías el puente militar fue reemplazado por un puente nuevo, con nuevos estribos. El tablero del puente actual está 1.50 m por encima de la cota del tablero del puente militar.

El miércoles 18 de abril de 2007 dos erupciones del Nevado del Huila ocasionaron un deshielo que generó unas crecientes de gran magnitud sobre los cauces de los ríos Simbola y Páez. Estos dos ríos, además del río Atá, nacen en el Nevado, pero el deshielo no afectó de manera importante el cauce del río Atá. Los ríos Símbola y Páez tienen dirección Sur-Norte, y el río Simbola desemboca posteriormente en el río Páez.

Las crecientes generadas por el deshielo se mezclaron con los materiales sueltos de los lechos de los cauces y con los productos de deslizamientos que taponaron parcialmente los cauces y produjeron una avalancha de lodos, troncos y detritos que afectaron las mismas poblaciones que sufrieron la avalancha de 1994.

Aunque los orígenes de las avalanchas de 1994 y de 2007 fueron diferentes, sus efectos a lo largo de los cauces fueron similares; se produjo destrucción de vías y de puentes, y se perdieron cultivos y animales. Sin embargo, dado que se educó a la población sobre los pasos que debían seguir para que pudieran ponerse a salvo en las partes altas, y a que las alarmas que anunciaban el paso de la avalancha funcionaron, la avalancha de 2007 no tuvo pérdidas humanas. Aquí funcionó la prevención que resultó de la ejecución de estudios sobre el Nevado del Huila y su posible erupción, realizados por Ingeominas, y de la actividad de los Organismos de Prevención de desastres. 

En la siguiente fotografía, tomada de la edición del periódico El Tiempo del sabado 21 de abril de 2007,se observan los rastros de un puente destruído durante la avalancha del día 18.

El nuevo puente de Los Angeles resistió bien el paso de la avalancha, aunque el nivel de aguas máximas estuvo muy cerca del tablero. El susto fue grande.