Elección del trazado de una obra lineal

Trabajo sobre SIG
Título	Elección del trazado de una obra lineal
Autores	Juan Villar Mallagray
Asignatura	Sistemas de Información Geográfica Aplicados a la Ingeniería Civil
Curso	2013-14
Este artículo ha sido escrito por estudiantes como parte de su evaluación en la asignatura

1 Introducción

Este trabajo consiste en el estudio de los posibles trazados de una obra lineal en la comunidad autónoma de La Rioja. Atendiendo a la susceptibilidad de deslizamientos, las zonas de protección medioambiental, las expropiaciones a núcleos urbanos, el coste cuantitativo de los movimientos de tierras, la longitud de los trazados y las obras de drenaje.

El proceso seguido se ha basado en la realización de búferes de zonas medioambientales y de núcleos urbanos para evitar su afección y expropiaciones, realización de un análisis de susceptibilidad basada en la geología, la vegetación, las pendientes y la orientación. Los movimientos de tierras han sido evaluados mediante perfiles topográficos y las obras de drenaje mediante un análisis de cuencas. Han sido evaluados 3 posibles trazados de los cuales se ha elegido el mejor de ellos en base a lo citado anteriormente.

El objetivo de este estudio es determinar el trazado de una carretera que atraviese la Comunidad Autónoma de La Rioja de Este a Oeste basándonos en condiciones medioambientales, geológicas, demográficas, geotécnicas, económicas y topográficas. Se supondrá que no existe ninguna carretera y la nuestra es la primera que se va a construir. A continuación se expondrán detalladamente los principales condicionantes que van a definir nuestro trazado.

• Se evitará que la carretera pase a menos de 500 metros de lugares de interés medioambiental. (Bagli et. al (2010) define una zona de influencia de 500 m para ruidos iguales o superiores a 50 dB).

• Será preferible que la carretera pase a más de 100 metros de los núcleos urbanos para evitar expropiaciones que encarecerían la obra y causaría molestias a los ciudadanos.

• Se realizará un análisis de susceptibilidad al deslizamiento basándonos en la geología, la vegetación, la orientación y la pendiente del terreno. De modo que a cada uno de los citados parámetros le asignaremos un peso dentro de nuestro índice de susceptibilidad. Cada parámetro está dividido en varias categorías. Por ejemplo, la vegetación se divide en 3 categorías que son “Bosque”, “Pradera” y “Sin vegetación”. A cada categoría le asignaremos un índice. Quedando finalmente:

Isusceptibilidad = (0.4*(0.6*Ipdte+0.4*Iorient)+0.5*Igeol+0.1*Iveg

Los distintos parámetros y categorías junto con sus pesos e índices quedan recogidos en las tablas que figuran más adelante.

Evaluando los anteriores aspectos elegiremos varios trazados posibles, de los cuales realizaremos un perfil topográfico en el que se valorará cualitativamente el movimiento de tierras a realizar, posibles estructuras (túneles, viaductos, etc.), lo cual repercute directamente en el coste de la obra. Se estudiarán las distintas opciones seleccionando la más adecuada en cuanto a deslizamientos, medio ambiente, expropiaciones, longitud del trazado y coste.

Una vez elegido el trazado elaboraremos un análisis de cuencas en el que se reflejarán las direcciones por las que circula el agua y las cuencas hidrográficas. Definiremos con ello los lugares en los que será preciso realizar obras de drenaje.

Finalmente presentaremos el trazado definitivo con un mapa base adecuado.

2 Metodología y Resultados

1. Fuentes de datos empleadas

Las fuentes de datos empleadas para la elaboración del trabajo han sido el centro de descargas del CNIG y el servicio de infraestructuras de datos espaciales de La Rioja. De los cuales hemos obtenido el modelo digital del terreno, las imágenes TIFF, los mapas temáticos de núcleos urbanos, zonas protegidas de interés medioambiental, vegetación y geología superficial.

2. Análisis de susceptibilidad

-Cargamos la hoja MDT200 correspondiente a La Rioja
-Creamos un directorio de Grass con localización para la proyección 25830
-Importamos el MDT a Grass
-A partir del MDT calcular pendientes y orientaciones en Grass.
-Reclasificamos las pendientes y orientaciones de acuerdo con los valores de las tablas pero en números enteros dado que Grass no reclasifica con decimales.

- Reclasificación de pendientes

0 thru 10 = 1
10 thru 20 = 4
20 thru 30 = 8
30 thru 40 = 10
40 thru 50 = 6
50 thru 60 = 2
asterisco = 1
End

- Reclasificación de orientaciones

67 thru 112 = 2
112 thru 157 = 4
157 thru 202 = 6
202 thru 247 = 8
246 thru 292 = 10
292 thru 337 = 8
337 thru 360 = 6
0 thru 22 = 6
22 thru 67 = 4
end

- Rasterizamos el mapa de geología, tomando como valor el índice geológico

Mapa temático de la geología de la C.A. de La Rioja en función de un índice de susceptibilidad al deslizamiento

- Rasterizamos el mapa de vegetación, tomando como valor el índice de vegetación

Mapa temático de la vegetación de la C.A. de La Rioja en función de su susceptibilidad al deslizamiento

- Calculamos el índice de susceptibilidad teniendo en cuenta que debemos dividir entre 10 el índice de la pendiente y de la orientación

Isusceptibilidad = (0.4*(0.6*Ipdte/10+0.4*Iorient/10)+0.5*Igeol+0.1*Iveg

- Clasificamos las distintas regiones en un mapa de color en 5 clases atendiendo a la tabla antes expuesta
- Hacer un temático del Análisis de susceptibilidad para poder valorar el trazado.

Mapa temático que clasifica el territorio en 5 categorías en función de su susceptibilidad al deslizamiento

3. Búferes de zonas medioambientales y núcleos urbanos

- Digitalizamos los límites de la provincia de La Rioja
- Cargamos las capas vectoriales de zonas protegidas y núcleos urbanos
- Búfer de 500 m de la capa de zonas protegidas
- Búfer de 100 m de la capa de núcleos urbanos
- Unimos ambas capas utilizando el comando vectorial “unión”
- Evitamos que se solapen utilizando el comando vectorial “disolve”
- Elaboramos un mapa temático del resultado

Mapa temático que refleja los búferes de las zonas de interes medioambiental y los núcleos urbanos 4. Elección del trazado

- Activamos las capas de susceptibilidad al deslizamiento y búferes de núcleos urbanos y zonas protegidas
- Digitalizamos varios trazados que consideremos adecuados
- Elaboramos un mapa temático

Mapa temático que refleja tres posibles trazados

-Hacemos un perfil del relieve de cada uno de los posibles trazados. En él podremos comparar cuál de ellos precisará un mayor coste en movimiento de tierras.

-De modo cualitativo estableciendo una estala de 3 valores (Mala, normal y buena) construimos una tabla que abarque los aspectos de estudio. Deberemos añadir cinco atributos; uno de ellos numérico ($lenght) y los otros cuatro alfanuméricos.

Dadas las conclusiones elegiremos el trazado 1.

5. Análisis de cuencas

-Cargamos el MDT200 correspondiente a la Comunidad Autónoma de La Rioja
-Creamos un directorio de grass y una localización con un ancho de celda adecuado
-Importamos el MDT a grass
-Realizamos el análisis de cuencas con el complemento de grass “watershed”
-Convertimos los raster de cuencas y ríos en vectoriales y las exportamos a Qgis
-Utilizamos el comando Hillshade sobre el MDT de Qgis para que sirva de mapa base en el temático
-Elaboramos un mapa temático del análisis de cuencas
-Cargamos la capa con la polilínea del trazado elegido.
-Establecemos los lugares con posibles obras de drenaje en los puntos de cruce con los ríos

Análisis de cuencas donde podemos ver la situación de las obras de drenaje de la obra lineal

3 Conclusiones

Se podría decir que lo que este trabajo hace es un estudio de trazado en fase de anteproyecto de una obra lineal, por supuesto podría ser mucho más detallado. Señalaremos a continuación algunas de las posibles mejoras que consideramos que podrían haberse tratado con mayor profundidad. En cuanto a la fauna se podría haber elaborando un estudio de los distintos corredores ecológicos y la afección por efecto barrera que causa la obra. Topográficamente el estudio podría mejorarse calculando los volúmenes de los distintos movimientos de tierras de forma cuantitativa para cada una de las alternativas de trazado. En relación a la geología además de su susceptibilidad al deslizamiento podríamos haber hablado acerca de la sismicidad, la inundabilidad, la expansiviadad de los terrenos, las aguas subterráneas y manantiales afectados. El apartado del análisis de cuencas podría haber sido mejorado dimensionando las distintas obras de drenaje, lo cual resultaría sencillo si hubiésemos analizado la climatología de la zona.

Algunos aspectos que habría sido interesante tratar podrían ser la procedencia de los materiales para los rellenos, la localización de los acopios o vertederos de los materiales extraídos, estudio de climatología de la zona, datos de tráfico, datos socioeconómicos, información urbanística, ubicación de las distintas estructuras (túneles y puentes), presupuestos de cada una de las alternativas, distinto cruces con vías pecuarias, servicios afectados (líneas de alta tensión, redes de acequias, líneas de telefonía, etc.)

Trazado definitivo

4 Anejos

Mapa temático de la geología de la C.A. de La Rioja en función de un índice de susceptibilidad al deslizamiento

Mapa temático de la vegetación de la C.A. de La Rioja en función de su susceptibilidad al deslizamiento

Mapa temático que clasifica el territorio en 5 categorías en función de su susceptibilidad al deslizamiento

Mapa temático que refleja los búferes de las zonas de interes medioambiental y los núcleos urbanos

Mapa temático que refleja tres posibles trazados

Análisis de cuencas donde podemos ver la situación de las obras de drenaje de la obra lineal