TEMA IV OBRAS DE DEFENSA Y ABRIGO

OBJETIVO: Diseñar obras de protección y canales de acceso.

IV.1 Función y clasificación de las obras de protección.
IV.2 Diseño de rompeolas.
IV.3 Diseño de muros verticales.
IV.4 Evolución playera por construcción de obras. Tiempo de llenado.
IV.5 Dimensionamiento de canales de navegación. Profundidad, ancho, distancia de parada.

 

                                                 CLASIFICACIÓN DE OBRAS

Son obras destinadas a evitar la erosión y la socavación en ríos y esteros producto del flujo del agua.

Las obras en los cauces, casi sin excepción, producen estrechamientos queoriginan las aceleraciones y desaceleraciones que arrastran el material del cauce produciendo la erosión. Las obras de defensa están destinadas a controlar este problema.

Se identifican con claridad dos tipos de socavación en los cauces:

Socavación General: se produce con ocasión de grandes crecidas, durante las cuales el agua arrastra material en suspensión aumentando con ello el área de la sección transversal de la sección de escurrimiento. Al producirse la recesión de la crecida el material en suspensión precipita y se deposita en el fondo. Este tipo de socavación se produce de manera natural y no depende de la existencia de obras civiles artificiales.

Socavación Local: en este caso, la socavación ocurre en puntos localizados y en general está asociada a la existencia de obras civiles presentes en el cauce. Es un fenómeno que persiste mientras persista el elemento que lo produce.

TIPOS DE OBRA

ENROCAMIENTO

Los enrocados son revestimientos del cauce ejecutados por medio de la colocación ordenada de grandes rocas que por su peso y trabazón no son removidas por el flujo. Se disponen tanto en el fondo como en las orillas del cauce, y su diseño se realiza en función de la velocidad del flujo y de la profundidad de las socavaciones esperadas.

Los enrocados se pueden construir con una o más capas de rocas. Su estabilidad depende del ángulo que la cara mojada presenta respecto a la vertical. Se fundan a una profundidad mayor que la socavación general o local esperada. Se pueden definir dos tipos de enrocados.

Enrocados simples: son aquellos que se instalan sueltos, sin un material aglutinante.

Enrocados Consolidados: en este caso, se dispone un material que produce adherencia entre las rocas, como el hormigón.

Este tipo de obras se utilizan en las siguientes situaciones:

 Para provocar los estrechamientos por aguas arriba de obras como bocatomas y puentes y para evitar la erosión en las expansiones del flujo que ocurren aguas abajo de esas mismas obras.

Protección del fondo del cauce a la salida de compuertas y radieres.

Construcción de barreras fijas en bocatomas.

GAVIONES

Los gaviones son cajas armables formadas por una malla de alambre (eventualmente PVC), que se rellenan con piedras y se amarran con alambre. La ventaja que tienen es que pueden ser construidas utilizando sólo mano de obra, pudiendo conseguirse grandes volúmenes por acumulación. Son flexibles, por lo que se acomodan sin romperse a los asentamientos del suelo. Una de sus limitantes es que su vida útil es entre 5 y 10 años por vulnerables a la corrosión y la abrasión.

Se utilizan en puntos focalizados, o como revestimientos sistemáticos de riberas, como ocurre en el caso del río Mapocho en algunos sectores. Las dimensiones habituales son una sección transversal de 1 m x 1 m y largos de 1, 2 y 3 m, aunque pueden tener otras dimensiones. También existen las llamadas colchonetas de gaviones, de dimensiones 0,3 x 1,0 x 3,0 m, que son

utilizadas para proteger el fondo de un cauce (alfombras de gaviones).

ESPIGONES

La definición de espigón en términos marítimos es: “Macizo saliente o dique que avanza en el mar o en un río para protección de un puerto”. Se usan mucho en hidráulica marítima, uso que se ha extendido a los ríos.

 Son grandes espolones que se instalan de manera transversal en el cauce de los ríos empotrados en las orillas, y que alejan de ellas los escurrimientos  evitando la erosión. Los espigones alteran el flujo natural de la arena, por lo que permiten manejar los sólidos, retirándolos de un lugar y depositándolos en otros.

 También modifican el flujo en el cauce, alejando la corriente de una orilla y concentrándolo en la otra según necesidad. Están construidos como un pretil de material granular de sección trapezoidal protegidos en su contorno por grandes enrocados capaces de resistir la fuerza de la corriente.

MUROS DE BORDE

 Estas obras cumplen con la función de evitar el rebose del agua hacia lugares no deseados, producto de la existencia de sectores en que el borde es bajo o no existe. En general se construyen en canales en zonas de cruces de quebradas, bajos, desagües y, en general, atraviesos de sectores en terraplén.

Estos muros pueden estar construidos con materiales definitivos o rústicos de distinto tipo:

- Hormigón simple o armado

- Albañilería de piedra

- Mamposterías de pircas

- Tacos de tierra y champas

- Gaviones estucados o con hormigón proyectado

 COMO SE HACE UN ROMPEOLAS

Un cortaolas, rompeolas o malecón (solo si es transitable) es una estructura costera que tiene por finalidad principal proteger la costa o un puerto de la acción de las olas del mar o del clima. Son calculados, normalmente, para una determinada altura de ola con un periodo de retorno especificado. El cálculo y diseño de una estructura marítima de este porte, así como de diques, molles o muelles, y otras estructuras marítimas, es diseñado por especialistas en ingeniería hidráulica.

También se llaman cortaolas a una parte de los pilares de un puente, que tiene la finalidad de sustentar la presión del agua

El objetivo de la construcción de un rompeolas es establecer una zona de mar en calma en la que las embarcaciones se puedan amarrar con seguridad durante períodos meteorológicos adversos. Es, por lo tanto, importante para la comunidad local que el rompeolas sea capaz de soportar el impacto de las olas normalmente propias de la zona. La no consecución de estos objetivos en situaciones normales (sin contar el efecto de tormentas extraordinariamente fuertes) podría provocar daños considerables a la flota pesquera. Para evitar que esto suceda se deberán tomar todo tipo de precauciones al construir un rompeolas a nivel artesanal con muy poca o ninguna ayuda o supervisión por parte del ministerio de obras públicas. De hecho, en litorales rocosos, no se debería intentar construir rompeolas en profundidades superiores a los 3 m sin contar con asistencia técnica, debido a la compleja naturaleza de las olas en aguas más profundas. Por otra parte, en las costas arenosas siempre debe recabarse el asesoramiento de expertos, cualquiera que sea la profundidad del agua.

Sección transversal tipica de un rompeolas de escollera.

El rompeolas típico consiste en una cresta de piedra basta, también llamada núcleo, cubierta o protegida por recubrimientos o capas de piedras más pesadas

El núcleo. Normalmente éste consiste en desechos de cantera sin las partículas finas (polvo y arena) vertidos en un montón en el mar por medio de un camión volquete. Para facilitar el vertido por medio de un camión, el núcleo debe tener preferiblemente una anchura de 4 a 5 m en su extremo superior y encontrarse a una altura aproximada de 0,5 m por encima del nivel medio del mar o, cuando hubiera una gran amplitud de mareas, por encima del nivel de pleamar en marea viva (Figuras 31a a 31c). El extremo superior del núcleo se deberá mantener nivelado y uniforme por medio de una máquina explanadora a fin de permitir que los camiones volquete puedan viajar a lo largo de todo el rompeolas. Cuando se echa al agua, el núcleo de escollera queda descansando con una pendiente aproximada de 1 a 1, lo que quiere decir que su nivel desciende en 1 m por cada metro que avanza. Dado el poco peso de la escollera en el núcleo, todo el trabajo de construcción relacionado con rompeolas deberá efectuarse durante las estaciones de más calma.

En el Capítulo 4 se describe detalladamente el tipo de roca adecuado para un rompeolas de escollera.

La primera capa inferior. La primera capa inferior de piedra que protege el núcleo de escollera para impedir que sea arrastrado normalmente consiste en piezas sueltas de piedra cuyo peso varía entre un mínimo de 500 kg hasta un máximo de 1 000 kg (Figuras 32a a 32c).

Estas piezas se depositan normalmente en dos capas como mínimo con una pendiente que es generalmente menos acusada que la del núcleo, 2,5/1 en la pendiente exterior y 1,5/1 en la pendiente interior. Una pendiente de 2,5/1 quiere decir que el nivel desciende 1 m por cada 2,5 m de avance. La primera capa de piedra puede ser colocada con una excavadora hidráulica, como se muestra en las Figuras 32b y 32c. También se puede utilizar una grúa normal si hay espacio para las patas de apoyo; no se deben utilizar las grúas con ruedas de goma en ningún momento sobre un núcleo desnivelado sin que sus patas de apoyo se encuentren en la posición extendida.

La excavadora debe colocar la piedra más pesada tan rápido como sea posible sin dejar demasiado núcleo de escollera expuesto a la acción de las olas. Si llegara una tormenta al lugar con demasiado núcleo expuesto, existe el grave peligro de que el núcleo sea arrastrado y distribuido por las olas en toda la zona de construcción del puerto.

La Figura 32a muestra la distribución de un perfil de piedra determinado, en este caso con una pendiente de 2,5/1: la distancia H es la altura de la parte superior de la nueva capa descendente por encima del nivel del fondo del mar. Sería conveniente colocar una pértiga de madera en la punta del núcleo subyacente y fijarla en su sitio con mortero. Se debería colocar una plomada pesada de piedra en el fondo del mar con una boya marcadora a una distancia igual a 2,5 x H. Posteriormente se debería llevar una cuerda de nilón de un color fuerte desde la plomada a la altura requerida de la pértiga. Este procedimiento debe repetirse cada 5 m a fin de ayudar al operador de la grúa o de la excavadora a colocar la capa superior. Un nadador equipado con gafas de buceo debe asegurarse de que cada una de las piedras sueltas quede colocada dentro del perfil señalado.

La capa principal de protección. La capa principal de protección, como su propio nombre indica, constituye la defensa principal del rompeolas a la embestida de las olas. La existencia de cualquier tipo de defecto en la calidad de la roca (Capítulo 4), graduación (tamaño demasiado pequeño) o colocación (pendiente desnivelada o demasiado acusada) pondría a todo el rompeolas en grave peligro. Por esto se deberá tener mucho cuidado al seleccionar y colocar las piedras correspondientes a la capa principal de protección.

Colocación del núcleo de la escollera.

Colocación de la capa inferior.

Estas piedras grandes se deben izar una a una utilizando una eslinga o valvas mordientes y colocar en el agua con la ayuda de un submarinista o de una embarcación con tripulación equipada con un tubo con un cristal tapando uno de sus extremos. La capa de protección se debe colocar piedra a piedra en una secuencia que asegure su interconexión; en la Figura 33, por ejemplo, la piedra número 2 es mantenida en su sitio entre las piedras 1 y 3, mientras que la piedra 4 está bloqueada entre las piedras 3 y 5.

 

Colocación de la capa principal de protección.

 Se asegura así que una ola no pueda arrancar una de las piedras y hacer que las que están encima caigan por la pendiente, rompiendo la capa de protección y exponiendo la escollera más pequeña que hay debajo. Para asegurar la correcta colocación de las piedras, el submarinista o ayudante en la embarcación debe dirigir al operador de la grúa cada vez que se coloca una nueva piedra hasta que la capa de piedras sobrepase la superficie del agua. Al igual que con la primera capa inferior, se necesitan dos capas de piedras de protección para completar la capa principal de protección.

 Excavadora hidráulica colocando la escollera sobre la cresta.

Muestra la excavadora retrocediendo al principio del rompeolas cerrando las capas superiores simultáneamente. El final o cabezal del rompeolas es la parte más delicada del mismo y requiere un mayor cuidado. Se deberá aumentar la pendiente exterior de 2.5/1 a 3/1 a fin de mejorar la estabilidad

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TEMA III SISTEMAS PLAYEROS

OBJETIVO: Interpretar la morfología costera y equilibrio playero. Cuantificar el transporte litoral.

III.1 Definiciones y clasificación de costas.
III.2 Origen y movimiento del material playero.
III.3 Perfiles playeros de equilibrio.
III.4 Cuantificación del transporte litoral.
III.4.1 Métodos de campo.
III.4.2 Fórmulas empíricas.
III.4.3 Integración del régimen anual (varias direcciones, diferentes alturas y frecuencias de oleaje)

III.1 Definiciones y clasificación de costas.

La costa es la parte de un continente o de una isla que limita con el mar. También se denomina Litoral a la costa de grandes ríos. Tiene un paisaje inestable, donde en los sectores de playa su perfil bidimensional puede crecer debido al depósito de sedimentos y en otros casos puede disminuir por los procesos de erosión marina. Pero las costas también son modificadas por otros factores, como el clima, el viento, el oleaje, actividad biológica y las actividades humanas.

Clasificación de las costas

La gran variedad de líneas de costa demuestra su complejidad. De hecho, para entender cualquier área costera concreta, deben considerarse muchos factores, entre ellos los tipos de roca, el tamaño y la dirección de las olas, la frecuencia de las tormentas, las mareas y la topografía litoral. Además, prácticamente todas las zonas costeras se vieron afectadas por la elevación del nivel del mar en todo el mundo que acompañó la fusión de la Edad de Hielo que se produjo al final del Pleistoceno. Por último, deben tenerse en cuenta los acontecimientos tectónicos que elevan o hacen descender el terreno o cambian. el volumen de las cuencas oceánicas. EI gran número de factores que influyen en las zonas costeras dificultan la clasificación de las líneas de costa.

Muchos geólogos clasifican las costas en función de los cambios que se han producido con respecto al nivel del mar. Esa clasificación, normalmente utilizada, donde las cosas en dos categorías muy generales: de emersión y de inmersión. Las cosas de emersión se desarrollan o bien porque un área experimenta leventamiento, o bien como consecuencia de un descenso del nivel del mar. A la inversa, las costas de inmersión se crean cuando el nivel del mar se eleva o cuando la tierra adyacente al mar se hunde.

Costas de emersión

En algunas áreas, la costa es claramente de emersión porque la tierra que se eleva o el nivel del agua que desciende dejan expuestos los acantilados litorales y las plataformas de abrasión por encima del nivel del mar. Son ejemplos excelentes de ello porciones de la cosa de California donde se ha producido levantamiento en el Pasado geológico reciente. Las plataformas de abrasión elevada también ilustran esta situación. En el caso de Palos Verdes Hills, al sur de Los Ángeles, existen siete niveles diferentes de rasa, lo que indica siete episodios de levantamiento. El siempre persistente mar está cortando ahora una nuwa plataforma de abrasión en la base del acantilado. Si continúa el levantamiento, también se convertirá en una rasa elevada.

 Otros ejemplos de costas de emersión son las regiones que estuvieron una vez enterradas debajo de los grandes glaciares de casquete. Cuando los glaciares estaban presentes, su peso deprimía la corteza; cuando el hielo se derritió, la corteza empezó gradualmente a levantarse. Por consiguiente, ahora pueden encontrarse rasgos de líneas de costa prehistóricos por encima del nivel del mar. La región de la bahía Hudson de Canadá es un área de este tipo, porciones de la cual siguen elevándose a un ritmo de más de un centímetro al año.

Costas de inmersión

En contraste con los ejemplos previos, otras áreas costeras muestran signos definitivos de inmersión. La línea de una costa que ha estado sumergida en el pasado relativamente reciente suele ser muy irregular porque el mar inunda normalmente los tramos inferiores de los valles fluviales, fluyendo en el océano. Sin embargo, las lomas que separan los valles permanecen por encima del nivel del mar y se proyectan en el mar como frentes de tierra. Estas desembocaduras fluviales inundadas, que de denominan estuarios (aestus : marea), caracterizan muchas costas actuales. A lo largo de la línea de costa atlántica, las bahías Chesapeake y Delaware son ejemplos de grandes estuarios creados por inmersión (Figura DINLIT-14). La pintoresca costa de Maine, particularmente en las cercanías del Parque Nacional Acadia, es oro excelente ejemplo de un área que fue inundada por el levantamiento posglaciar del nivel del mar y transformada en una línea de costa muy irregular.

III.2 Origen y movimiento del material playero.

Los sedimentos en las playas pueden variar en composición dependiendo la fuente que alimenta la playa. Los mismos pueden ser litogénicos o terrígenos, biogénicos y/o mixtos. Los primeros provienen de la corteza terrestre, muchos de ellos son silicatos (tanto claros como oscuros), micas, minerales oscuros sobre todo hierro y magnesio. Estos se transportan por los ríos desde tierra adentro hasta la costa, por lo cual se debería encontrar playas más terrígenas cerca de las desembocadura de los ríos, mientras que los segundos, los sedimentos biogénicos, provienen del océano o mar. Estos provienen de los restos de las partes duras de carbonato de calcio de los organismos marinos. A diferencia de los terrígenos, los sedimentos biogénicos se producen in situ, lo que significa que no viajan grandes distancias, la gran mayoría se produce cerca de la playa a la cual alimentan. Finalmente, las playas con sedimentos mixtos cuentan con dos fuentes alternas o simultáneas de sedimentos: sedimentos terrígenos que provienen del río y sedimentos que provienen de los organismos marinos (biogénicos) que habitan el área.

III.3 Perfiles playeros de equilibrio

Se define perfil de playa como la variación de la profundidad, h, con la distancia a la línea de costa, x, en la dirección normal a ésta: h = f(x). Todos los perfiles de playa presentan una forma cóncava hacia arriba. Esta regularidad ha permitido el desarrollo de diferentes expresiones matemáticas que describen el perfil y la introducción del concepto de perfiles de equilibrio.

El concepto de perfil de equilibrio ha sido definido por diferentes autores. La primera mención se debe a Fennema (1902): Existe un perfil de equilibrio, al cual el agua dará lugar en último término, si se le permite completar su trabajo. Más reciente, Larson (1991) describió el perfil de equilibrio como: Una playa con un tamaño de gramo determinado, expuesta a unas condiciones constantes de oleaje, desarrollará una forma del perfil que no presentará ningún cambio neto con el tiempo. Por lo tanto, cuando un perfil alcanza el equilibrio, existirá un balance de fuerzas en cada perfil, tal que el transporte neto sea nulo.

III.4 Cuantificación del transporte litoral.

Se han desarrollado y propuesto una gran cantidad de métodos para cuantificar el transporte de sedimentos. Cada uno de ellos sirve para obtener alguno de los componentes de la carga de sedimentos.

El transporte se sedimentos por unidad de ancho de canal, o sea el transporte unitario de

sedimentos, se expresa en peso y se designa con la letra gx o en volumen y se designa con la letra Sx. El volumen obtenido con las ecuaciones de transporte es el ocupado por las partículas sólidas sin dejar huecos entre ellas, por lo tanto la relación entre gx y Sx es:

                                                             Gx=ᵞssx

gx = transporte unitario de sedimentos expresado en peso (kg/s – m)

sx = transporte unitario de sedimentos expresado en volumen [m3/s-m]

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TEMA V PROPIEDADES DE LOS SEDIMENTOS EN UN CAUCE

OBJETIVO: Analizar las principales propiedades del binomio agua-suelo, que permitan estudiar los problemas fundamentales de la hidráulica fluvial.

V.1 Distribución teórica de la granulometría.

V.2 Velocidad de caída de una partícula.

V.3 Inicio de arrastre en suelos cohesivos y granulares. Diámetro equivalente.

V.4 Diseño de cauces sin arrastre.

La hidraulica fluvial es la rama de la hidraulica que estudia las  interacciones entre  los flujos de agua y sedimento. de aquí la  importancia de conocer las propiedades del agua, de los sedimentos y  la manera como estos se originan.

La superficie de la tierra es atacada principalmente por dos agentes,  el aire y el agua. Dichos agentes son el detonante de los diversos  procesos fisicos y quimicos que destruyen y transforman las rocas.  cuando esto ocurre se dice que la roca ha quedado intemperizada.

Clasificacion de los procesos de intemperización: 

•los que causan la desintegración física o mecánica de las rocas y

•los que originan descomposición química. 

•La desintegracion mecanica comprende: 

•cambios periódicos de temperatura: calentamiento y enfriamiento debido a cambios  de temperatura diurnos o estacionales.

•congelación: al quedar atrapada el agua en los poros y fisura de la roca, al  congelarse se dilata provocando la fractura de la roca productos esperados: gravas y arenas principalmente, en ocasiones  limos (la roca es quebrada y luego se va fragmentando).

V.1 Distribución teórica de la granulometría

 Tamaño. La propiedad más importante de una partícula de sedimento es su tamaño por lo cual, ha sido la única propiedad que caracteriza los sedimentos. Solamente si la forma, densidad y distribución granulométrica son semejantes en diferentes sistemas hidráulicos, se pudiese considerar que la variación de su tamaño define la variación del comportamiento del sedimento.

Forma. Es una característica que determina el modo de movimiento de la partícula (grano de forma aplanada, en el lecho, difícilmente se mueve por rotación, pero sí se desplazan fácilmente o, eventualmente pueden saltar) Normalmente se define a través de la redondez, esfericidad y elfactor de forma.

Densidad. Es la relación entre la masa que posee una partícula y su volumen. La gravedad específica,  se define como la relación entre la densidad de la partícula sólida y la densidad del agua a 4 grados centígrados. La mayoría de los sedimentos de los ríos son cuarzos o feldespatos cuya gravedad específica es 2.65; sin embargo, varía desde 1.35 a 1.70 para la piedra pómez hasta 7.6 para la galena.

Peso específico. Es la relación entre el peso de la partícula y su volumen. Es igual al  producto de la densidad por la aceleración de la gravedad.

Porosidad n: Se define como la relación entre el volumen de vacíos y el volumen de granos o volumen de sedimentos.

V.2 Velocidad de caída de una partícula

Este parámetro ayuda describir el comportamiento de las partículas en el seno de un líquido, la velocidad de caída es la velocidad que adquiere una partícula al caer dentro de un líquido y se alcanza cuando el peso de la partícula se equilibra con el empuje ascendente que ejerce el líquido sobre la partícula. El valor de la velocidad de caída depende del tamaño y forma de la partícula, de la viscosidad y de la temperatura.


V.3 Inicio de arrastre en suelos cohesivos y granulares. Diámetro equivalente.

La determinación de la condición crítica de arrastre es una actividad importante en la ingeniería de ríos, ya que permite inferir las condiciones que originarían el acarreo o transporte de partículas del material del cauce, o bien las que favorecerían su depósito, de ahí que sea fundamental para el diseño, por ejemplo, de canales sin revestimiento y de protecciones de enrocamiento.

En una muestra de suelo no cohesivo  interesa conocer la forma en que están distribuidos los tamaños de las partículas que el tamaño de una sola de ellas. Se trata de conocer la granulometría real o característica del material que constituye el lecho de un tramo de río.

Análisis Granulométrico: Consiste en hacer pasar la muestra de material a través de un juego de mallas y en pesar el material retenido en cada una de ellas. Con lo que se obtiene la 

La Representación Gráfica. Consiste en representar la magnitud de los valores de la Tabla de Distribución de Frecuencias (TDF) en diferentes tipos de papel de los tipos de sedimentos. El resultado de esta representación gráfica se le conoce como Curva Granulométrica (CG).

V.4 Diseño de cauces sin arrastre.

A lo largo de su curso, los ríos y canales sin revestimiento pueden ser erosionados por el paso de las aguas, porque los materiales que los constituyen no siempre son capaces de resistir la fuerza de arrastre, la cual se genera por el movimiento o escurrimiento de las aguas, ya que dicha fuerza crece conforme aumenta la velocidad de la corriente.

La situación que define las condiciones necesarias para que un flujo de agua inicie el movimiento, arrastre o transporte de las partículas sedimentarlas que forman el material de un cauce, se denomina movimiento incipiente, movimiento crítico, condición crítica de arrastre, inicio de arrastre o transporte incipiente. Sin embargo, la condición de movimiento incipiente es diferente de la de transporte incipiente, pues la primera describe una situación instantánea en que una o varias partículas comienzan a moverse, pero ello no significa que una vez que se han movido continúen haciéndolo, como ocurre en las situaciones de arrastre o transporte incipientes.

 

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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.

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