Abismos Bajo el Suelo y Erosión: Erosión por Sufusión y Desastres Naturales

En nuestro post “La Erosión del Suelo: Tipos de Procesos Erosivos”, o en este descarado plagio que ha realizado un analfabeto, ya os comentamos que existía un  tipo de proceso erosivo muy singular y poco conocido al que se le denominasufusión (piping en suahili). Se trata del desarrollo de una red de drenaje sub-superficial que termina por colapsarse. Suele acompañar a los paisajes de “badlands”, en los que de hecho contribuye a su génesis. Lo que yo personalmente desconocía era que las tuberías subterráneas por las que circulan las aguas en nuestras urbes, pueden dar lugar, tras fugas o averías, a procesos de sufusión, visualmente espectaculares y dramáticos en sus consecuencias (causando, a veces, víctimas). Tal es el caso recientemente ocurrido en Guatemala, y cuya foto mostramos. La primera vez que entré por una de estas tuberías naturales (no las de la ciudad) sentí un cierto temor a su colapso. ¡Hay que verlas! Sin embargo, debido a su casi invisibilidad, la cantidad de materiales que acarrea este tipo de proceso erosivo es prácticamente desconocida.

 Sufusión tras lluvias torrenciales. Fuente: Discovering News,

De hecho, no se han realizado muchas investigaciones sobre este fenómeno erosivo, siendo difícil encontrar definiciones adecuadas. Como veréis más abajo, en el material que he logrado coleccionar, incuso algunos disciernen entre sufusión y tubificación. El problema estriba en que mientras los edafólogos y geomorfólogos lo estudiamos por un lado, los hidrogeólogos e ingenieros de obras públicas lo hacen por otro, dando lugar a aproximaciones dispares, por cuanto la comunicación e intercambio de ideas entre unos y otros expertos es poco fluida.

Digamos que, en la naturaleza, la sufusión da lugar a abruptos hundimientos o colapsos de la superficie del suelo, apareciendo cárcavas  (o ampliando el tamaño) de una forma instantánea. Tal proceso suele acaecer bajo rocas sedimentarias ricas en materiales finos, y cuyas discontinuidades litológicas acentúan el mal drenaje superficial y subsuperficial.

Debo reconocer que desconocía totalmente los serios problemas que generan en la circuitería hidráulica de nuestras ciudades, pueblos, embalses, etc., como podréis observar más abajo.

Tras el último abismo generado en Guatemala, en la prensa científica internacional, se discutía si se trataba de un colapso o de la mentada sufusión. La respuesta acertada resultó ser la segunda. Los colapsos se generan bajo geomorfología cársticas, cuando al hundirse el techo de algún cauce subterráneo, se desploma parte del sistema de cuevas labradas en las calizas suprayacentes. No se trata exactamente de un verdadero problema de erosión del suelo y subsuelo. Los mecanismos no son pues exactamente los mismos, y los materiales que los propician tampoco.

Ya os comentamos en un post reciente “Lluvias Torrenciales, Inundaciones, Avalanchas e Infraestructuras Humanas” (como en otros antiguos), que diversos desastres naturales, como los que generan huracanes, tifones, lluvias torrenciales en general y terremotos, producen un enorme número de víctimas anuales a nivel mundial. Sin embargo, si la lluvia es el detonante, el mecanismo de la tragedia deviene de la acción subsiguiente de los agentes erosivos. Se trata de deslizamientos en masa, ya hablemos de avalanchas, flujos de fango, etc. Pues bien, topamos días después con otro nuevo que acarrea lamentablemente los mismos resultados, si bien no es tan conocido y, posiblemente, tan trágico en lo que a número de víctimas se refiere.

La consecuencia a extraer de tal desastre deviene de la necesidad de cuidar mucho los sistemas de evacuación de aguas de nuestras ciudades cuando estas se asientan en terrenos propicios para disparar los mecanismos sufusión. En el caso de la ciudad de Guatemala, se trataba de cenizas volcánicas y piedra pómez muy deleznable. Os dejo ya con las noticias, definiciones varias y direcciones Web de algunos videos grabados en este último trágico “El Gran Socavón”.

Juan José Ibáñez       

(…) where Guatemala City is located is covered by up to 600 feet of loose pumice (piedra pómez) and volcanic ash, materials that can be easily eroded. When sewer pipes or storm drains break or leak, they can start eroding the loose materials deep below the surface, eventually causing the surface to collapse inwards. In the Discovery News article, geologist Sam Bonis refers to the feature as a piping feature. This isn’t the first time such pits have caused problems in the city; in 2007, the pipe below destroyed twelve houses and killed three people (thanks to Discovery News for the link). The stench of sewage and the sounds of flowing water in the 330-foot-deep hole confirmed the origin of the problem.

Traducción libre del texto de arriba

La Ciudad de Guatemala, se encuentra situada sobre estratos de piedra pómez suelta  y cenizas volcánicas, materiales que pueden ser fácilmente erosionados. Cuando las tuberías de desagüe o drenaje pluvial sufren una ruptura o fuga, pueden comenzar a erosionar los materiales sueltos a su alrededor y bajo su posición, causando finalmente un derrumbe de los materiales existentes entre la superficie del suelo y el punto subterráneo por donde pasan tales tuberías, naturales o  artificiales. En el artículo de Discovery News, el geólogo Sam Bonis se refiere a tal mecanismo y sus características. No se trata de la primera vez en que este proceso a causado problemas en la ciudad. En 2007, destruyó la tubería por debajo de doce casas, pereciendo tres personas. El hedor de las aguas residuales y los sonidos del agua que fluye en el agujero de 330 metros de profundidad confirmó el origen del problema

Expert: Guatemalan disaster not a sinkhole

Terradaily: El Salvador says storm damage to reach 20 million dollars

by Staff Writers; Guatemala City (UPI) Jun 3, 2010

San Salvador (AFP) June 3, 2010 – Infrastructure damage caused by Tropical Storm Agatha, the first of this year’s storm season, will cost some 20 million dollars to repair, El Salvador’s Public Works Minister Gerson Martinez said Thursday. The storm, which killed at least 183 people in Central America, including 11 in El Salvador, also damaged a number of roads and bridges, the official said. «These are preliminary numbers, but initially we are seeking approximately 20 million dollars to repair damaged infrastructure and mitigate risks caused by the storm,» Martinez said. He noted that some roads and public works were already vulnerable after strong storms that hit the country in November 2009. Martinez also said his government was in talks with Guatemala to repair the Manuel Jose Arce bridge at the border between the two countries that was closed due to storm damage. The bridge is one of the busiest in the region for cargo.

A Guatemalan geologist said the massive hole that opened up beneath Guatemala City’s downtown is not a sinkhole but instead a «piping feature.» Geologist Sam Bonis said a sinkhole is defined as an area where bedrock has been eaten away by groundwater and the 100-foot deep, 66-foot wide hole that opened up during the weekend in the capital does not qualify, Discovery News reported.

He said the hole is instead a «piping feature» resulting from the pumice fill, ash flows from ancient volcanic eruptions, beneath the city. Bonis said the ash is 600 feet thick in some places.

Bonis said he and other experts were called in when a similar hole opened up just a few blocks away from the current site in 2007.

«Our recommendation was that this could happen again,» he said. «When you have water flowing from storm water runoff, a sewage pipe, or any kind of strong flow, it eats away at the loose material. We don’t know how long it has to go on before it collapses. But once it starts collapsing, God help us.»

The expert said mislabeling the problem as a «sinkhole» could distract from discussion of a solution, which he said would involve finding new ways to deal with runoff and waste water in the city.

Guatemala esta Sufriendo una de sus Peores Tormentas Tropicales

Posted on May 31, 2010 by Blog de Juan Coccaro

Al menos 115 personas han muerto después de una tremenda tormenta tropical que impactó en Guatemala, Honduras y El Salvador este fin de semana. Guatemala fue el país más afectado, con al menos 92 muertos, 54 desaparecidos y 59 heridos, dijeron algunos  funcionarios de emergencia de ese país. Casi 112.000 personas han sido evacuadas y más de 29.000 personas fueron llevadas a refugios temporales.

La devastación ha sido generalizado en toda Guatemala, incluso destruyeron casas y edificios dejando un crater (como si fuese un volcán) en el medio de la ciudad provocando algunas de las víctimas fatales. Al menos nueve ríos tienen niveles mucho más altos y 13 puentes se han derrumbado por completo.

En la parte norte de la ciudad de Guatemala, la lluvia creó un sumidero gigante que se tragó un espacio más grande que el área de una intersección de calles. Los residentes dijeron que un edificio de tres pisos y una casa se cayeron  directamente en el agujero que dejo la tormenta. Los residentes dijeron que el sistema de alcantarillado con mal drenaje subterráneo fue el culpable de esta catástrofe. Un agujero similar tamaño se abrió el año pasado, comentaban ciudadanos gualtemaltecos. Las clases han sido canceladas esta semana en todo el país.  En Honduras, donde 14 personas han muerto, el presidente Porfirio Lobo declaró el estado de emergencia. (…)

Fue la primera tormenta tropical de la temporada de huracanes en el Pacífico. La temporada de huracanes del Atlántico comienza el martes. (…). Blog Juan Coccaro

Tubificación o piping

Se denomina así a la erosión retrógrada que se produce a partir del desprendimiento de partículas arrastradas por la fuerza de filtración. Dicho desprendimiento se inicia en la superficie exterior aguas abajo y progresa hacia la zona precedente aguas arriba. Si el fenómeno continúa hasta el embalse, estamos frente al denominado piping o tubificación de la obra. El flujo se concentra a través de un verdadero tubo. El gradiente hidráulico como la velocidad de filtración a la salida, deben ser suficientemente elevados para desprender las partículas de la superficie exterior. En un comienzo el fenómeno puede evolucionar muy lentamente, sin manifestación evidente alguna, pero una vez conformado el piping se llega muy rápidamente a la rotura de la obra.

El proceso se origina en distintas causas, tales como: la inexistencia de filtros o de filtros inadecuados; la presencia de discontinuidades o fisuras abiertas de la roca de fundación en contacto con el suelo; contactos pobres con hormigón o acero; zonas sufriendo fractura hidraúlica o fenómenos de flotación; colapso por saturación del terreno; licuación del suelo; etc.

No es posible establecer un factor de seguri- dad en estos casos. El conocido y viejo método de Lane (1935), de la “relación de creep”, puede ser sólo orientativo en algún caso, pero no debe usarse como criterio de proyecto.

Este tipo de erosión se produce fundamentalmente en suelos incoherentes que tienen muy poca resistencia a las fuerzas de filtración. Los suelos arcillosos gracias a su cohesión tienen mayor resistencia a tubificar, salvo las arcillas dispersivas.

Sufusión

El proceso consiste en el arrastre de partículas pequeñas del suelo entre los vacíos de la estructura conformada por partículas de mayor tamaño. Se produce en la interfase entre dos materiales donde el autofiltrado no es efectivo.

Al contrario de la tubificación, donde la erosión es concentrada y lineal, se trata de una erosión difusa en el espacio poroso.

La denominada sufusión interna o masiva se produce en el interior de la masa del suelo, cuando por su granulometría el material no es autofiltrante. Puede ocurrir en materiales como el granito descompuesto o en terraplenes de till.

La sufusión externa o de contacto se desarrolla en la interfaz entre un suelo

grueso y uno fino, bajo un flujo paralelo al contacto. En ocasiones se presenta en fundaciones aluvionales a nivel del contacto entre el terraplén y la fundación, o en entre dos capas sucesivas de limos y gravas en el terreno.

La fundación del dique Paso de las Piedras próximo a Bahía Blanca presenta condiciones y signos de sufusión, particularmente en el contacto del núcleo con la fundación aluvional.

Los numerosos estudios e investigaciones realizadas permitieron establecer como diagnóstico: “riesgo de sifonaje del núcleo de la presa a través de diaclasas y discontinuidades abiertas del macizo rocoso”…..

Sufusión: Es un tipo de erosión que se presenta por infiltración de las aguas en los suelos arcillosos. Se origina cuando el agua se deposita en alguna depresión y comienza a penetrar arrastrando consigo los agregados finos, creando aminos o “tubificación”. Cuando la masa desplazada es abundante, el suelo se hunde formando cárcavas.

Material Adicional

Fractales y sufusión

Más sobre sufusión en suahili

Definición sufusión (muy frecuentes en áreas de badlands: mala infiltración y lluvias abundantes)

Procesos de erosion en tunel (pipning) en cuencas sedimentarias de murcia (espana). estudio preliminar mediante dlfracclon de rayos x y microscopio electronico de barrido

Francísco López Bermúdez, Luisa Torcal Sáinz

Videos relacionados con el abismo de Guatemala

http://www.youtube.com/watch?v=WOVO_CSZeKg&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=RN3_dnClvAM&feature=player_embedded#