La vegetación en los taludes

(Artículo publicado en la Revista Obras Urbanas número 54)

J.M. Fernández Ampuero; Geólogo

La problemática en la estabilidad de taludes no puede resolverse con soluciones fijadas con unos márgenes estrechos, ya que no encontraremos dos deslizamientos iguales. Entre los diversos métodos que se utilizan actualmente en ingeniería para la estabilización de taludes se encuentra la revegetalización sensu estricto o la combinación integrada de la vegetación y los elementos estructurales que dan lugar a los que conocemos como bioingeniería.

Efectos de la vegetación

Aún habiendo sido muy rebatido en los últimos años,  el efecto de la vegetación juega un papel muy importante en la estabilidad de los taludes.  La experiencia está demostrando el efecto positivo de la vegetación, para evitar problemas de erosión, desmoronamiento, reptación, flujo de detritos, etc.

En este sentido, y con la idea de analizar los fenómenos del efecto de la vegetación sobre el suelo se necesitan investigar las características específicas de la vegetación, en el ambiente natural que se esté estudiando. Dentro los parámetros clave que se sugieren analizar están los siguientes: volumen y densidad de follaje, tamaño, ángulo de inclinación y aspereza de las hojas, altura total de la cobertura vegetal, presencia de varias capas diferentes de cobertura vegetal, tipo, forma, profundidad, diámetro, densidad, cubrimiento y resistencia del sistema de raíces. Además, los tipos de vegetación, tanto a pie como cabecera en el talud es un parámetro muy importante para su estabilidad.

A este respecto, la vegetación cumple dos funciones principalmente positivas:

• Determinan el contenido de agua en la superficie y, además, dar consistencia por el entramado mecánico de sus raíces.
• Controlan 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.

De manera esquemática podemos dibujar los efectos de la vegetación sobre la estabilidad de una ladera:

1. Detiene parte de la lluvia.
2. Incrementa la capacidad de infiltración.
3. Bombea la humedad del suelo hacia el exterior.
4. Grietas por desecación.
5. Raíces refuerzan el suelo, aumentando resistencia al cortante.
6. Anclan el suelo superficial a mantos más   profundos.
7. Aumentan el peso sobre el talud.
8. Transfieren al suelo fuerza del viento.
9. Detienen las partículas del suelo disminuyendo susceptibilidad a la erosión.

Además, un factor negativo, pone de manifiesto la importancia de la vegetación en taludes, es la deforestación que afecta directamente a la estabilidad de un talud produciendo la disminución de la tensión capilar de la humedad superficial, eliminando el factor de sumatorio de las raíces al refuerzo y facilitando la percolación masiva del agua a niveles inferiores bajo la superficie.

A este respecto, y teniendo en cuenta todo lo anterior comentado, podemos decir, que la vegetación en el talud influye directamente y de manera pronunciada sobre la modificación de las condiciones hidrogeológicas superficiales y el control de la erosión.

Modificación de las condiciones hidrológicas superficiales

De forma esquemática, podemos evidenciar los efectos de la vegetación sobre las condiciones hidrológicas de un talud:

Fuente: Díaz (1998). Diseño dibujo: A.F. Carrillo (2015)

Interrupción de la lluvia

La lluvia al caer se divide, por un lado en la que cae directamente sobre el suelo y por otro en la lluvia que es atrapada por la frondosidad de la vegetación. Esta última es retenida y evaporada y otra parte alcanza finalmente, la tierra por goteo o por flujo sobre las hojas y troncos.

(lluvia retenida = lluvia x % área follaje)

Contención de agua

El frenado de agua por el follaje demora y modifica el ciclo hidrológico en el momento de producirse el fenómeno de lluvia. Este disminuye la tasa de agua de escorrentía minimizando su poder erosivo. Sin embargo puede aumentar la tasa de infiltración.

El tipo de vegetación, sus características y la intensidad de la lluvia son factores que determinan el frenado. Los árboles más frondosos, aumentan la demora del ciclo hidrológico a razón de que retienen mayor tiempo las gotas de lluvia.

Depósito de agua

Parte del agua frenada se acumula en el follaje para luego ser evaporada.

Goteo o flujo

El agua retenida no acumulada retorna a la tierra por goteo o flujo, por el follaje. La rapidez de flujo está en función de la aspereza de las superficies de las hojas y tronco y los diámetros y ángulos de las hojas con la vertical. Por lo tanto, el retorno por goteo o flujo es inversamente proporcional a la aspereza de las superficies de la vegetación.

Evapotranspiración

Siendo un efecto sumatorio evaporación + transpiración provoca un descenso de la humedad en el suelo. Está en función del tipo de vegetación y su interacción con un determinado tipo de suelo, lo cual define un potencial de evapotranspiración específico para cada tipo. De aquí normalmente, podemos obtener una humedad de equilibrio dependiendo en la disponibilidad del agua de lluvia y el nivel freático.

Desde el punto de vista ingenieril debe tenerse en cuenta que, un suelo saturado disminuye las fuerzas de succión o presiones negativas de agua de poros, las cuales ayudan a la estabilidad del mismo. Por este motivo, la clave está en determinar la humedad máxima y el nivel freático crítico para un talud determinado, teniendo en cuenta el efecto de la vegetación. Así realizando la comparativa con la humedad obtenida del balance de la infiltración y la evapotranspiración podremos mantener la humedad por debajo del límite de saturación mejorando la estabilidad de las laderas.

Control de la erosión

Una vegetación más frondosa mitiga más eficientemente los efectos de la lluvia,  disminuyendo en consecuencia la erosión. Podemos comprobar como la escorrentía del agua  y sus efectos erosivos son inversamente proporcionales a la densidad y volumen del follaje (ejemplo: las hierbas y pastos actúan como colchón protector). De esto podemos concluir, que la mejor protección contra la erosión y los deslizamientos, se obtiene estableciendo conjuntamente todos los sistemas de vegetación, incluyendo desde los más simples musgos a las demás variedades (arbustos, matorrales, arboles, etc.).

Fuente: Díaz (1998)

Métodos: Revegetalización y Bioingeniería

Cada día son usados más los métodos relacionados con la utilización de la vegetación como medio de estabilización de taludes. Uno de ellos es la revegetalización, que ayuda a controlar la erosión y ayuda a aumentar el factor de seguridad. El efecto de la vegetación es una interacción compleja entre factores hidrológicos y mecánicos. Por este motivo, no es fácil y deben realizarse consideraciones especiales para su diseño.

Actualmente,  es un sistema básico de estabilización para los taludes en suelo o roca meteorizada (Grados IV, V y VI). De una forma más generalizada, los pastos  se han convertido en el comodín de uso en todo proceso de revegetalización de taludes olvidándose de los arbustos, hierbas y árboles.  Sin embargo, el planteamiento a la hora de utilizar esta metodología debe de ser la versatilidad de la vegetación y el uso de sistemas variados de vegetación que nos hagan recuperar el sistema de estabilidad original. Por este motivo, debe rechazarse el diseñar con una sola especie.

Por otro lado, vamos a tener un método de estabilización combinado por la vegetación y los elementos estructurales adicionales que es lo que se ha denominado bioingeniería. Esta combinación se realiza de manera conjunta e integrada y comprende una serie de parámetros ambientales que han aumentado su efectividad de manera extraordinaria.

Existen multitud de combinaciones, un ejemplo son arbustos y árboles seleccionados con el propósito de producir refuerzo del suelo junto con muros de contención a pie de talud.

Fuente: Díaz (1998). Diseño dibujo: A.F. Carrillo (2015)

Conclusión

Tras haber visto con existo, el uso de la vegetación como estabilizante de taludes, debemos aceptar que existen una serie de limitaciones en la protección vegetal, en función de una serie de factores:

• Época de siembra (la meteorología y el riego juegan un papel importante).
• Pendiente del talud (elementos estructurales en función de la pendiente).
• Localización (crecimiento de la vegetación en función de la orientación al sol)
• Litología del talud (elementos estructurales en función de su dureza)

Además, debemos considerar el factor antrópico (todas aquellas acciones derivadas del hombre), como un elemento clave a tener muy en cuenta.

Por último, la selección de las especies vegetales, juega un papel muy importante en la revegetación y bioingeniería.

Debemos tener en cuenta, que no existen especies vegetales universales y que por lo tanto, debemos de contactar con los expertos que nos ayuden a escoger la especie de pasto, hierba, arbusto o árbol que se deba utilizar para cada caso específico que planteemos en nuestro diseño. Además cada tipo de planta, posee una serie de características fisiológicas que, en función de las mismas, desarrollan unos efectos más o menos positivos sobre la estabilidad del talud.

En conclusión, tenemos a nuestra disposición unas metodologías muy competitivas pero debemos utilizarlas con precaución, y en base a la experiencia.