Evaluación de la vulnerabilidad de obras hidráulicas frente a caudales de crecida considerando cambio climático: Caso de estudio: puentes Guaiquillo y Lontué.

Abstract

Este trabajo presenta un análisis hidrológico e hidráulico detallado para estimar la vulnerabilidad de dos puentes de una zona específica frente a eventos de crecida. Motivado por la creciente preocupación sobre el impacto del cambio climático en las obras hidráulicas de la región del Maule, y en respuesta a las crecidas de junio y agosto de 2023, se realiza un análisis de eventos hidrometeorológicos extremos utilizando datos observados y proyectados de precipitaciones bajo los escenarios SSP2-4.5 y SSP5-8.5 para el futuro cercano y lejano, utilizando dos modelos climáticos globales (GCM). Apoyados en el método precipitación-escorrentía denominado Hidrograma Unitario Sintético del manual de la DGA, para cuencas sin control fluviométrico que data de 1995, se determinan los caudales de crecida empleados. Luego, se evaluaron las condiciones hidráulicas de los puentes ferroviarios Guaiquillo y Lontué mediante modelación HEC-RAS, para finalmente estimar la socavación del lecho (general) y específica de las obras hidráulicas de los puentes (local), para cada uno de los escenarios estudiados.

El análisis hidrológico para un periodo de retorno de 100 años reveló importantes diferencias en la respuesta de los caudales de crecida ante el cambio climático. En la cuenca del puente Guaiquillo, de carácter pluvial, a pesar de que se observa un aumento de un 30% a un 61% en los caudales máximos instantáneos en la mayoría de los escenarios, hay periodos futuros en los que se proyecta una disminución de un 10% aproximadamente, reflejando una variabilidad de resultados entre los diferentes escenarios de cambio climático. En contraste, los factores de cambio en los caudales y volúmenes de agua proyectados para el futuro cercano y lejano muestran un aumento significativo que alcanza un 90% aproximadamente en la cuenca del puente Lontué. Esta tendencia se debe en gran parte al aumento de la altura de la línea de nieves y, por ende, de las áreas aportantes, lo que incrementa el volumen total de agua disponible.

Este análisis hidrológico repercute directamente en la estructura de los puentes, que, tras los fallos estructurales ocurridos durante los eventos de tormenta, deben rediseñarse y adaptarse para enfrentar los desafíos planteados por el cambio climático. Los análisis detallados del Nivel de Aguas Máximo (N.A.M.), socavaciones y factibilidad de las defensas fluviales ya emplazadas han demostrado que, aunque algunas medidas actuales cumplen con los requisitos de diseño, es fundamental implementar obras de mitigación adicionales. La socavación total aumenta más del 50% en ambos puentes, lo que destaca la necesidad de reforzar enrocados y construir muros guardarradier para proteger las cepas y estribos de los puentes, aumentando así su resiliencia frente al cambio climático.