TEMA VI TRANSPORTE DE SEDIMENTOS

OBJETIVO: Cuantificar el gasto sólido en un cauce en sus diferentes formas.

VI.1 Gasto sólido de fondo.
 VI.2 Gasto sólido en suspensión.
VI.3 Gasto sólido total.

Se da el nombre generico de sedimentos a las particulas procedentes de las rocas o suelos y que son acarreadas por las aguas que escurren.

Todos estos materiales, despues de cierto acarreo finalmente son depositados a lo largo de los propios cauces, en lagos, en presas de almacenamiento, en la planicie y hasta el mar.

FUENTES DE SEDIMENTOS

Fuente principal: suelos y rocas que se encuentran en la cuenca Principales agentes de erosion y transporte: agua y viento.

Pero en general LAS FUENTES SON NATURALES Y ARTIFICIALES:

NATURALES: Erosion de la superficie del terreno, Erosion del cauce principal y sus tributarios y deslizamientos naturales del terreno.

ARTIFICIALES: Destruccion de la vegetacion, sitios de construccion (vias de comunicacion, ciudades), Explotacion de minas y desechos urbanos e industriales.

TRANSPORTE DE SEDIMENTOS POR CORRIENTE

Cuando el sedimento es transportado por el flujo se diferencian dos grandes grupos de sedimentos:

•SEDIMENTO DE LAVADO: particulas muy finas como limos y arcillas y que el agua transporta en suspensión.

•SEDIMENTO DE FONDO: particulas mayores a 0.062 mm y pueden ir dentro de la capa de fondo (arrastre) o en suspensión (segun Einstein la capa de fondo es aquella cuya altura es igual a 2 veces el diametro de la particula).

El transporte de fondo depende de las caracteristicas hidraulicas de la corriente (hidraulica fluvial) y en cambio un rio puede transportar tanto material de suspension como llegue a el, independientemente de susCaracteristicas hidraulicas.

SEDIMENTOS DE ARRASTRE DE FONDO

Se conocen hasta 17 ecuaciones para calcularlas. Una de ellas es la MEYER-PETER Y MULLER:

Donde:

qB= transporte unitario de sedimentos expresado en volumen (m3/s m)

Dm = diametro medio, m
E = densidad relativa de las particulas dentro del agua =(γs – γ)/γ
Γs y γ = peso espeficico de las partículas del aguaas

CONTINUA MEYER, PETER AND MULLER

Donde:

R = radio hidraulico

S = pendiente hidraulica del escurrimiento

n = numero de manning
D90= diametro de la curva granulometrica tal que el 90% de las particulas son menores que este diámetro.

VOLUMEN DE ARRASTRE DEL FONDO DEL CAUCE SI LLEGARA A DEPOSITARSE

Donde:

V = volumen sedimentado en m3 en el lapso

b = ancho del fondo del cauce, m

t = intervalo de tiempo

η = porosidad del material depositado

 

SEDIMENTOS EN SUSPENSION

Todas las corrientes llevan materiales suspendidos, los cuales tienden a tranquilizarce en el fondo del canal, o bien dichas particulas llegan a un embalse donde su velocidad y turbulancia son reducidos.

 Las particulas pequeñas puden permanacer en suspensión por un tiempo largo y algunas veces cruzan la presa a través de compuertas, turbinas o vertedores para determinar la cantidad de sedimentos suspendidos se

Realizan mediciones en las corrientes y dichas muestras son llevadas a un laboratorio. La muestra es filtrada para separar los sedimentos. Los sedimentos son secados y pesados expresando su concentracion en el agua en unidades de en partes por millon (ppm). El programa bandas reporta concentraciones de sedimentos en los ríos.

MEDICION DE SEDIMENTOS EN UNA VASO

-Medición de sedimentos sobre la corriente a la entrada del embalse

- Medición directa en el embalse mediante levantamientos batímetricos

- Predicción de azolves, entre ellos con la fórmula universal de pérdida del suelo (aplicando la proporciòn de desplazamiento del sedimento) o con la formula universal modificada de pèrdida de suelo.

ECUACION UNIVERSAL DE PERDIDA DE SUELO (EUPS)

A = Perdida de suelo (t/ha).

R = Factor erosividad de la lluvia (Mj mm/ha hr).

K = Factor erosionabilidad del suelo (t ha h/ ha Mj mm).

L = Factor longitud de la pendiente (adimensional).

S = Factor grado de la pendiente (adimensional).

C = Factor uso y manejo del suelo y vegetacion (adimensional).

P = Factor de practicas mecanicas (adimensional).

PRODUCCIÓN DE SEDIMENTOS

No todo lo que se calcula como erosion en la ecuación universal de perdida de suelo es sedimento ya que parte del material ira siendo depositado o atrapado.

Esa parte que sigue su ruta hasta un punto tal como una presa es llamado tasa de sedimentos.

Lo que se calcula con la ecuacion se multiplica por una proporcion de desplazamiento (sediment delivery ratio):

Sedimento = erosion x proporcion de desplazamiento

VOLUMEN DE ASOLVES EN UN VASO DE ALMACENAMIENTO

N = numero de anos de vida util

R = produccion anual de sedimentos, ton/Km2

Ac= area de la cuenca, Km2

wt = peso especifico wt de los sedimentos, kg/m3

Ea = eficiencia de atrapado del embalse, adimensi.

La cual es funcion del cociente X

X = Capacidad de almacenamiento/escurrimientos anuales

EFICIENCIA DE ATRAPADOS DE SEDIMENTOS EN LA PRESA

Ea =sedimentos atrapados en %

X = cociente de capacidad de almacenamiento entre escurrimientos anuales

VOLUMEN DE SEDIMENTOS EN m3

R= produccion de sedimentos por unidad

area de la cuenca, Ton/Km2 = Qs/Ac

Ac = area de la cuenca en km2

wt = peso especifico o densidad aparente de los sedimentos, kg/m3

AZOLVE DE EMBALSE

El ultimo destino de todos los sedimentos son los fondos de los embalses. Grandes producciones de sedimentos acortan la vida útil de un embalse.

Para determinar la capacidad muerta de un embalse (para azolves) se debe considerar la producción de sedimentos para los n años de vida útil planeada para el embalse.

El peso específico del sedimento varia de acuerdo a la edad del deposito (t  en años) y del tipo de sedimento.