Morfología Fluvial

37
Prof. Luís Henríquez Rumbo Mendoza Prof. Franklin Paredes UNELLEZ – VIPI PROGRAMA INGENIERÍA HIDRAULICA FLUVIAL MORFOLOGÍA FLUVIAL

description

hidraulica fluvial

Transcript of Morfología Fluvial

Page 1: Morfología Fluvial

Prof. Luís Henríquez Rumbo MendozaProf. Franklin Paredes

UNELLEZ – VIPIPROGRAMA INGENIERÍA

HIDRAULICA FLUVIALMORFOLOGÍA FLUVIAL

Page 2: Morfología Fluvial

Importancia de la hidráulica fluvial

Ingeniería Fluvial

Trata de las intervenciones humanas en los ríos para su adecuación al aprovechamiento de los recursos o a la reducción de los riesgos de daño.

HIDRAULICA FLUVIAL RIOS APROVECHAMIENTO

INTEGRAL

OBRAS DE INGENIERÍA

MINIMIZAR RIESGOS

Page 3: Morfología Fluvial

FORMAS DE FONDO

Cuando el sedimento es puesto en movimiento por el flujo, el lecho del río se deforma bajo la acción del flujo, y estas deformaciones evolucionan a medida que aumenta la profundidad y la velocidad del agua.

Cuando el sedimento no ha comenzado a moverse, la resistencia al flujo corresponde al caso de un canal de fondo fijo; de allí que este caso sólo sea de interés para determinar las condiciones de movimiento incipiente por debajo de las cuales los cauces se calculan como de fondo fijo.

Una vez superadas las condiciones de movimiento incipiente, comienzan a desarrollarse deformaciones que reciben diversos nombres, de acuerdo con su forma, tamaño y condiciones de flujo.

Page 4: Morfología Fluvial

FORMAS DE FONDO

RizosSon pequeños elementos de forma triangular de menos de 5 cm de altura, conlongitud entre 0,1 y 0,5 m con una pendiente muy suave en su cara aguas arriba, y talud aguas abajo escarpado y cercano al ángulo de reposo del material (Figura 7.2).Los rizos se forman sólo en lechos de arena y no producen perturbaciones en lasuperficie libre del agua. En general, la corriente de agua lleva poco material ensuspensión.

DunasSon también elementos de forma triangular, pero mucho más grandes que los

rizos (Figura 7.2). Su longitud, que puede llegar a ser más de 100 m, depende básicamente del

tamaño del sistema fluvial donde se desarrollan. Las dunas se desarrollan en cualquier fondo de material granular (arenas o

gravas) y en flujo subcrítico por lo que, como en cualquier caso de flujo subcrítico sobre un obstáculo, la superficie del agua está fuera de fase en el fondo.

Page 5: Morfología Fluvial

FORMAS DE FONDO

AntidunasLas antidunas se forman para flujo supercrítico y consisten en un tren de

ondas simétricas, en fase, de arena y agua (Figura 7.2). Estas ondas pueden crecer gradualmente hasta que la onda de agua se

rompa como una ola marina, o pueden desaparecer en la misma forma. En el primer caso, se denominan antidunas rompientes o simplemente

antidunas; y en el segundo, se conocen como ondas estacionarias.

Pozos y rápidosConsiste en una secuencia de zonas de flujo rápido y de flujo tranquilo. Al final

de la primera se produce un resalto hidráulico que genera unas zonas de flujo tranquilo llamada pozos, y luego vuelve a acelerarse.

Estas formas de fondo corresponden a un flujo de tipo torrencial y se caracterizan por grandes acarreos de sedimentos.

Page 6: Morfología Fluvial

FORMAS DE FONDO

BARRASAdemás de las formas de fondo ya mencionadas, existen otros tipos de configuraciones que reciben el nombre genérico de barras.Las barras son formas de fondo que poseen longitudes iguales o mayores que el ancho del canal y alturas comparables con la profundidad media del flujo que las genera, estando a veces parcialmente sumergidas.

Barras de puntaTambién llamadas espolones de orilla, se forman sobre el lado convexo de las curvas. Su forma puede variar con las condiciones cambiantes del flujo, pero no se mueven con relación a su posición en la curva.

Barras alternasSe encuentran en tramos relativamente rectos de los ríos y tienden

a estar distribuidas a lo largo del cauce y sobre riberas opuestas en forma alterna.Estas barras se desplazan lentamente aguas abajo.

Page 7: Morfología Fluvial

FORMAS DE FONDO

Barras transversalesOcurren en canales rectos, ocupan casi toda la sección transversal del cauce y se mueven lentamente aguas abajo.

Barras tributariasOcurren inmediatamente aguas abajo de los puntos de confluencia de los cauces.

Page 8: Morfología Fluvial

FORMAS DE FONDO

Figura 7.2

Page 9: Morfología Fluvial

TIPOS DE RÍOS

La presencia o ausencia de barras, y la evolución que pueda seguir el cauce una vez que éstas se desarrollan, determinan en cierta forma las características morfológicas de los ríos en planta.

En este sentido, se pueden presentar tres tipos de cauces en planta que se conocen bajo los nombres de ríos:

Rectos, meandrosos y trenzados (ver figura 1)

Page 10: Morfología Fluvial

TIPOS DE RÍOS

Page 11: Morfología Fluvial

TIPOS DE RÍOS

Ríos rectos

No existen realmente ríos rectos; y aunque en planta aparentemente

existan largos tramos rectos de cauce, es frecuente que para condiciones de agua mínimas el flujo ocurra serpenteando a lo largo de ese cauce.

La tendencia natural de los ríos es formar barras y a erosionar lateralmente, por lo que la clasificación de los ríos como rectos es más académica que propia de una realidad natural.

Page 12: Morfología Fluvial

TIPOS DE RÍOS

Ríos meandrosos

Se dice que un río es meandroso cuando, discurriendo libremente

en un lecho sin controles geológicos, presenta curvas alternadas y, en general, un recorrido tortuoso (Figura 7.4) y un perfil de pozos y vados que serpentean desde un pozo, a través del vado, hasta el pozo siguiente.

Esta forma sínuosa de la corriente principal se conoce con el nombre de álveo o "`thalweg".

H. Mathes define que el término meandro se aplica a cualquier canal natural en forma de S, constituido por material aluvional, que sea libre de cambiar su posición y de ajustar su forma, como parte de un movimiento migratorio de todo el canal, aguas abajo a lo largo del valle.

En este sentido, las curvas y cruces que ocurren en los ríos como consecuencia de controles geológicos (afloramientos rocosos, arcillas consolidadas, por ejemplo), no son considerados como meandros.

Page 13: Morfología Fluvial

TIPOS DE RÍOS

FIGURA 7.4RÍO MEANDROSO

Page 14: Morfología Fluvial

TIPOS DE RÍOS

Page 15: Morfología Fluvial

TIPOS DE RÍOS

Page 16: Morfología Fluvial

TIPOS DE RÍOS

Ríos trenzados

Un río trenzado está constituido por numerosos canales entrelazados (Figura 7.5) formados por barras e islas cuya existencia se debe, entre otras causas, a que la cantidad de sedimento suministrado al río es mayor que su capacidad para transportarlo.

Una de las principales fuentes de sedimentos puede estar en las propiasriberas del río, cuando éstas son erosionables.

Aunque no todos los ríos trenzados son inestables, es frecuente encontrarse con que su comportamiento es impredecible, y, por consiguiente, peligroso para las estructuras que puedan colocarse en dichos cauces.

Page 17: Morfología Fluvial

TIPOS DE RÍOS

FIGURA 7.5RÍO TRENZADO

Page 18: Morfología Fluvial

TIPOS DE RÍOS

Page 19: Morfología Fluvial

TIPOS DE RÍOS

OTRAS FORMACIONES FLUVIALES

Adicionalmente a las formas intrínsecas para el cauce fluvial, existen otras relacionadas con la planicie inundable y las terrazas aluviales del río, cuya estructura y comportamiento es de suma importancia para la ubicación de vías y estructuras.

Entre ellas se pueden citar por su importancia las siguientes:

Page 20: Morfología Fluvial

TIPOS DE RÍOS

Terrazas aluviales

Se denominan así los distintos niveles de equilibrio que ha alcanzado el río en épocas geológicas pasadas, y que posteriormente han sido erosionados por el proceso evolutivo de éste, quedando como superficies planas, a diferentes niveles hasta llegar al cauce actual del río.

Estas terrazas están siempre constituidas por materiales aluvionales de deposición, tales como arenas, gravas y cantos rodados, o materiales provenientes de glaciares.

Su estabilidad puede ser afectada por cortes o descargas de drenajes en zonas inestables.

Típico de esta situación es la zona de valles fluviales de la Cordillera de los Andes.

Page 21: Morfología Fluvial

TIPOS DE RÍOS

Albardones

Son diques naturales que se forman a lo largo de los cursos fluviales

por deposición del material arrastrado por el río en las crecidas que desbordan el cauce.

Estos albardones impiden muchas veces la libre descarga de los tributarios y son muy característicos en ríos de llanura, originando la formación de pantanos y ciénagas en muchos sitios de la planicie inundable, la cual se encuentra, en general, a cotas menores que las márgenes del río.

Page 22: Morfología Fluvial

TIPOS DE RÍOS

Madreviejas

Se denominan así a los meandros cortados y posteriormente

abandonados por el rio, que quedan dentro de la planicie inundable y

forman los conocidos lagos en herradura, los cuales se rellenan de material

fino. En ellos se desarrolla una vegetación claramente diferenciada del resto de

la planicie por tratarse de vegetación más joven. Las madreviejas son testigos de la evolución del cauce fluvial y de la

actividad del mismo. El empleo de fotografías aéreas de diferentes épocas permite, por

comparación, el análisis de esa evolución.

Page 23: Morfología Fluvial

TIPOS DE RÍOS

Torrentes

Las características hidráulico-fluviales de lo que se considera un

torrente son pendientes fuertes e irregulares con crecidas súbitas y violentas, y que, por regla general, tienen, en ciertas partes de su lecho, depósitos de materiales acarreados por las aguas, lo cual causa que éstas divaguen en el momento de la crecida.

Todas estas condiciones hacen necesaria mucha cautela en

proyectos de estructuras en estos sitios.

Page 24: Morfología Fluvial

TIPOS DE RÍOS

Conos de deyección

Se forman generalmente en la desembocadura de las gargantas

de los torrentes, y están constituidos por los depósitos del material acarreado por éstos en las crecidas, los cuales adoptan una forma de pirámide triangular, con el vértice en la garganta del torrente y el cauce principal sobre la arista de la pirámide; es decir, sobre una divisoria de aguas.

Los conos de deyección se caracterizan por poseer una geometría inestable, donde es de esperar rápidos movimientos laterales en épocas de crecida, siendo incierta la ubicación del cauce principal en esos momentos.

Page 25: Morfología Fluvial

APICE

CUERPO(LLANURA ALUVIAL)

FRENTE DISTAL

FRENTE MONTAÑOSO

FRENTE MONTAÑOSO

PEÑAS YGRAVAS

ARENAS MEDIASA GRUESAS

ARENAS FINAS

LIMOS Y ARCILLAS

CONO ALUVIAL

Ciudad deBarinas

Río

Río

Santo Domingo

Calderas

Río

SantoDomingo

Aeropuerto

Caipe

Río

ÁPICE

CUERPO

CUERPO INTERNO

CUERPO EXTERNO

FRENTE DISTAL

CONO ALUVIAL

Imagen LANDSAT.Banda 7, Año 1976.Escala (aproximada):1:250.000

0 5 10 Km.

NInterpretación de la Imagen de Satélite

Llanuras aluvialesAbanicos Aluviónales

Terrazas FluvialesDeltas

Page 26: Morfología Fluvial

Predominiode Arcilla

Predominio de Limosy Arenas Finas

Predominio deArenas Gruesas y Gravas

Predominio de Limosy Arcillas

Cubeta dedecantación

(Esteros) Napa de DesbordeBanco

(Dique natural) CauceBanco

(Dique natural) Napa y bajío

Barra deMeandro

Depósitos Aluviales(Terrazas)

Zona de transición entre lasvertientes montañosas andinas

y la llanura baja inundable

Sección transversal de lasposiciones geomorfológicas ygranulometrías predominantes delos ríos llaneros.

Depresiones topográficasinundables

Áreas Fuentes de Exceso Otros Problemas

Inundación Flujo Lateral Precipitación Suelo Topografía

Micro Relieve

Pendiente

A X X

B X X X X

C X X X X X X

Solución Control de inundación

Drenes interceptores

Drenaje superficial

Alizamiento Conformación

C AB

Page 27: Morfología Fluvial

ETAPAS EN EL DESARROLLO DE UN RIO

Las formas descritas anteriormente se pueden presentar sobre un mismo cauce fluvial, aunque en distintas etapas de su desarrollo, siendo algunas de ellas características de éstas.

En este sentido, los ríos, de acuerdo con su edad y características, se pueden clasificar en:

Ríos jóvenes, maduros y viejos.

Page 28: Morfología Fluvial

ETAPAS EN EL DESARROLLO DE UN RIO

Ríos jóvenes

Se desarrollan debido a la erosión del agua sobre la superficie del terreno, y se caracterizan por tener valles irregulares en forma de V.

Sus cauces, que también tienen la misma forma estánconstituidos por materiales fracturados que pueden, o no, ser acarreados por la corriente.

Casi todos los ríos de montaña y sus tributarios son ejemplo de ríos jóvenes.

Page 29: Morfología Fluvial

ETAPAS EN EL DESARROLLO DE UN RIO

Ríos maduros

Se caracterizan por poseer un valle fluvial más ancho, con pendientes longitudinales suaves y una erosión lateral mucho más significativa que la erosión de fondo.

El río alcanza una situación en la cual sus características hidráulicas son justamente suficientes para transportar el material aportado a él.

Sus llanuras de inundación son angostas y el cauce tiende a desarrollar meandros, debido, en parte, a la misma erosión lateral.

Page 30: Morfología Fluvial

ETAPAS EN EL DESARROLLO DE UN RIO

Ríos viejos

Los cauces clasificados como viejos son, como su nombre lo indica,

extensiones en el tiempo de los ríos maduros.A medida que la erosión continúa, los valles fluviales se desarrollan hasta que

sus características pasan a ser las de mayor ancho y menor pendiente.Además, se ha desarrollado totalmente la faja de meandros y el relieve es

muy plano; de igual manera se han creado albardones, de forma que a veces los tributarios al cauce principal discurren paralelos a éste sobre largas distancias, hasta que encuentran una brecha para descargar y se forman zonas pantanosas y ciénagas.

Las planicies de los ríos viejos presentan zonas propicias para la ubicación de vías de comunicación, pero deben tenerse en cuenta los efectos que sobre las inundaciones puedan tener estas vías.

Page 31: Morfología Fluvial

CLASIFICACION GENERAL DE LOS RIOS

Las descripciones de características geomorfológicas del cauce y de su planicie inundable pueden convertirse en una larga lista de complicadas interrelaciones.

Culbertson y otros, propusieron una clasificación general de los ríos que puede servir de orientación y para una mejor descripción de los problemas que se confrontan al proyectar vías de comunicación dentro de las zonas afectadas por la hidráulica fluvial.

En la Figura 4 .6 se indican los aspectos más importantes que deben ser considerados.

La Tabla 7.2 permite hacer una comparación de las características hidráulicas y de las propiedades morfológicas de los cuatro tipos de canales.

Page 32: Morfología Fluvial

CLASIFICACION GENERAL DE LOS RIOS

Las principales características que permiten distinguir cuatro grandes clases son la variación del ancho del canal y el grado de trenzado del mismo.

El resto de las subclases vienen dadas por otras características que sirven para obtener un conocimiento mejor de los complicados procesos inherentes a la hidráulica fluvial.

Por ejemplo, es muy poco probable que un río con diques marginales naturales bien desarrollados tenga gran actividad; por otra parte, el crecimiento de la vegetación ribereña está asociado con la deposición de limos y arcillas.

Esos y muchos otros ejemplos pueden citarse para corroborar la conveniencia de realizar buenos estudios geomorfológicos antes de interferir los procesos naturales de la hidráulica fluvial con la construcción de cualquier obra.

Page 33: Morfología Fluvial

CLASIFICACION GENERAL DE LOS RIOSFIGURA 4.6- ASPECTOS MAS RESALTANTES

Page 34: Morfología Fluvial

CLASIFICACION GENERAL DE LOS RIOS

TABLA 7.2.- CARACTERISTICAS RESALTANTES DE LOS RÍOS

Page 35: Morfología Fluvial

PATRONES DE DRENAJE

Otro aspecto importante relacionado con los sistemas fluviales es el referente a los patrones de drenaje los cuales dependen básicamente de las características geológicas del terreno sobre el cual se desarrolla el sistema de drenaje.

En la Figura 7.7 y la Tabla 7.3 aparecen detallados los patrones de drenaje básicos desarrollados por Howard, así como algunos casos particulares

Page 36: Morfología Fluvial

PATRONES DE DRENAJE

Figura 7.7.- Patrones de drenaje

Page 37: Morfología Fluvial

PATRONES DE DRENAJE

Tabla 7.3.- Patrones de drenaje