M.Sc. Ing. Roberto Campaa Apuntes de Curso de Hidrulica Fluvial

CAPITULO 3

TRANSPORTE DE SEDIMENTOS (Material en Preparacin) 3.1.- CONCEPTOS BSICOS El material slido que es transportado por los ros proviene principalmente de la erosin de las cuencas. Las partculas ms finas provienen de la erosin laminar y llegan a los cursos principales a travs de los afluentes, las partculas ms gruesas provienen por lo general de deslizamientos en la cuenca y desplomes de material de orillas originados por erosiones locales 3.1.1.- Transporte Slido El transporte slido es la cantidad de material slido transportado por el ro. Su valor depende de la disponibilidad de material slido y a la naturaleza del lecho. 3.1.2.- Capacidad de Transporte Slido Se denomina capacidad del transporte a la mxima cantidad de material slido que es capaz de transportar un ro. Es un valor mximo terico. Su valor depende de la naturaleza del lecho, es decir de su rugosidad, sus caractersticas geomtricas y sus descargas lquidas. 3.2.- INICIACIN DEL MOVIMIENTO Hay dos formas de interpretar la iniciacin del movimiento. Por medio de la accin de los esfuerzos de corte o por medio de la accin de las velocidades crticas de arrastre. En el primer caso se asume que el movimiento de las partculas del fondo empieza cuando la fuerza actuante ( o ) iguala a la fuerza tractiva resistente c del material del lecho. En el segundo caso se asume que el movimiento de las partculas de fondo empieza cuando la velocidad media de la corriente iguala a las velocidades crticas de las partculas de fondo 3.3.- MODALIDADES DE TRANSPORTE SOLIDO 3.3.1.- Transporte slido en suspensin Est constituido por partculas finas, estas partculas presentan trayectorias irregulares originadas por el efecto de la turbulencia. En general se considera que las particulas en suspensin se desplazan a la misma velocidad que la corriente. a.- Distribucin Vertical de los slidos en suspensin

Fuente: Introduccin a la Hidrulica Fluvial (Arturo Rocha Felices)

3.3.2.- Transporte slido de fondo Est constituido por las partculas gruesas, estas partculas debido a su tamao se desplazan deslizndose sobre el lecho o mediante saltos. Se considera que el transporte slido de fondo se desplaza a velocidades menores que la corriente. 3.3.3.- Wash Load En general, se considera que las partcula en suspensin se desplazan a la misma velocidad de la corriente, mientras que lass particulas que se desplazan arrastrndose o saltando lo hacen a velocidades de menor magnitud. 3.4..- FORMAS DE FONDO Y EFECTOS ASOCIADOS 3.4.1.- Dunas, Antidunas, risos, tamao de formas de fondo La movilidad de los lechos arenosos genera configuraciones tpicas susceptibles de ser clasificadas. Las caractersticas particulares de las configuraciones de fondo dependen principalmente de la velocidad media del flujo. Se puede establecer la siguiente secuencia. (Rocha,1999) Fondo Plano. Es una etapa inicial que corresponde a una velocidad pequea. Se observa movimientos aislados e intermitentes de las partculas ms gruesas constituyentes del fondo; las ms pequeas entran eventualmente en suspensin. Rizos. Son ondulaciones de pequea amplitud que aparecen al incrementarse la velocidad. Esto originan un incremento de la rugosidad del fondo.

Dunas. Al incrementarse nuevamente la velocidad, los rizos cambian de forma, adquiriendo hacia aguas arriba una pendiente suave en la que se produce erosin y hacia aguas abajo una pendiente fuerte. La presencia de dunas representa rugosidades mayores que los rizos. Antidunas. Con mayores incrementos de velocidad, las dunas se invierten. Se observa as deposicin en la pendiente de aguas arriba y erosin en la de aguas abajo. Fondo Plano, Aparece nuevamente para velocidades mas altas.

Los rizos y las dunas se distinguen entre s por su tamao. Se mueven en la direccin de la corriente, pero con una velocidad menor que la del flujo. No producen perturbaciones en la

superficie libre. En cambio las dunas pueden moverse en cualquier direccin o ser estacionarias. Producen perturbacin en la superficie libre del escurrimiento. 3.4.2.- Efecto de formas de fondo sobre rugosidad del lecho Cuando un lecho fluvial presenta formas de fondo(rizos, dunas, etc) entonces la resistencia al escurrimiento (rugosidad) no depende exclusivamente de las que se origina en el tamao de los granos, sino tambin de la que se debe al tamao y separacin de las irregularidades del fondo.

Richardson, et al (1992) 3.5.- ACORAZAMIENTO DEL LECHO El acorazamiento del lecho es un fenmeno natural que consiste en el lavado selectivo de las partculas finas de la superficie del lecho. Debajo de la capa superficial, se encuentra el lecho fluvial con la granulometra correspondiente a las condiciones originales. Rocha(1999) El acorazamiento de un lecho influye en la rugosidad del cauce, pues la superficie del lecho presenta partculas gruesas. Tambin influye en la iniciacin de movimiento del lecho, ya que es preciso destruir primero la coraza para poder mover material ms fino que hay debajo. Martn Vide (2000)

Rocha (1998)

3.6.- MEDICION DEL TRANSPORTE SOLIDO 3.6.1.- Medicin del Transporte Slido en Suspensin Las mediciones del material slido en suspensin permiten: registrar concentraciones de material slido en suspensin presentes en la corriente y obtener muestras a fin de investigar las caractersticas fsicas y qumicas del material transportado en suspensin. 3.6.2.- Medicin del Transporte slido de Fondo Las mediciones del material slido de fondo ofrecen por lo general valores menos confiables que los muestreos del material slido en suspensin. Esto se debe debido a la marcada tridimensionalidad del flujo de fondo que dificulta el proceso de muestreo y por consiguiente afecta la confiabilidad. 3.6.3.- Programa de Mediciones de Transporte Slido Un programa de mediciones de transporte slido debe tomar en cuenta: - Ubicacin de estaciones de medicin. - Frecuencia de Mediciones - Forma de Mediciones 3.6.3.1.- Ubicacin de Estaciones de medicin: Los emplazamientos de las estaciones de medicin debe satisfacer dos requerimientos bsicos: Estar situados en puntos que brinden datos representativos del transporte slido y a la vez que ofrecer facilidades de trabajo 3.6.3.2.- Frecuencia de Mediciones

La frecuencia de las mediciones deben considerar la gran variabilidad del transporte slido en el tiempo, ya que se ha demostrado que pequeas variaciones en el gasto lquido pueden dar lugar a grandes variaciones en el gasto slido. Por lo general, cuando se presentan lluvias de gran intensidad en las partes altas de las cuencas, los valores del gasto lquido de los ros son muy superiores a los valores registrados durante el resto del ao. La frecuencia de los muestreos en las pocas de avenidas debe ser mayor que en las pocas de estiaje. El nmero de muestreos y su espaciamiento en el tiempo dependen de las caractersticas hidrolgicas propias de cada ro. 3.6.3.3.- Forma de Mediciones Transporte Slido en Suspensin La forma de las mediciones debe tomar en cuenta que el material slido no se distribuye uniformemente en toda la seccin transversal. Transporte Slido de Fondo El equipo ms simple es el Clap, que tiene la forma de un cilindro que se apoya sobre el lecho con una tapa abierta. As las muestras son atrapadas direccionando la tapa en el sentido de la corriente.