Make your own free website on Tripod.com

1.9 Formas del lecho o fondos rugosos
Hidráulica fluvial. Conceptos generales sobre morfología, dinámica y el transporte de sedimentos en ríos aluviales. Ecuaciones y métodos de uso más extendido para su evaluación y cálculo.


[ir a Índice General]

[ir a Contenido General]

[go to General Index]

[go to General Content]

                                    

 

Atrás ] Siguiente ]

1.9    Formas del lecho o fondos rugosos.

 

Las características de las formas de fondo de un lecho están prácticamente determinadas por la potencia de la corriente y el diámetro medio del material, cuando este último es igual al diámetro medio de caída de material de fondo, que se define como el diámetro de una esfera que cae con igual velocidad de sedimentación que la partícula en cuestión.  Para propósitos prácticos se supone que el diámetro medio del material es el que corresponde al 50% del material en peso.

Para determinar si hay movimiento incipiente, se recomienda utilizar la relación de Shields, la cual considera la variación del parámetro adimensional de Shields (T) con el número de Reynolds de corte (Re*):

Donde:

V* =  Velocidad de corte

to  Esfuerzo cortante en el fondo

r =    Densidad del agua

R =    Radio hidráulico

So =   Pendiente del fondo del canal

gs =   Peso específico del sedimento seco

g =     Peso específico del agua

d =    Diámetro de las partículas

(Todas las dimensiones en unidades del sistema internacional.)

 

Cuando el sedimento no ha comenzado a moverse, la resistencia al flujo equivale a la de un fondo fijo.  De allí que el fondo plano sin movimiento sea de interés solo para determinar las condiciones de movimiento incipiente.

Los rizos son pequeños elementos (pueden tener entre 0.1 y 0.5 m de longitud y 0.5 a 5 cm de altura) de forma triangular, que en su cara aguas arriba, tiene pendiente muy suave pero el talud aguas abajo es abrupto o pronunciado. La presencia de los rizos pasa desapercibida al nivel de la superficie del agua; en general, la corriente lleva muy poco material del lecho en suspensión.

Las dunas son también elementos de forma triangular, pero mucho más grande que los rizos.  Su longitud depende del tamaño del sistema fluvial (pueden tener 100 m de largo), y causan notables perturbaciones en el flujo de las aguas.  En las dunas, como en cualquier caso de flujo subcrítico sobre un obstáculo, la depresión en la superficie del agua coincide con la máxima altura del obstáculo. 

Las antidunas forman un tren de ondas simétricas, en fase, de arena y agua, que crecen gradualmente a partir de un fondo plano donde hay intenso movimiento de sedimento.  Estas ondas pueden llegar a ser inestables y se rompen como una ola marina, o pueden desaparecer gradualmente.  En el primer caso se llaman antidunas rompientes o simplemente antidunas, y en el segundo, se conocen como ondas estacionarias.

Cuando el cauce tiene pendientes muy pronunciadas, la forma más característica es la de pozos y rápidos.  El flujo consiste en una zona larga de rápidos, donde el flujo acelerado produce un resalto hidráulico, generando una zona de aguas tranquilas llamada pozo, antes de comenzar a acelerarse de nuevo.

 Figura No.29  Formas de fondo en cauces aluviales.  O

 

Además de las formas de fondo ya mencionadas, existe otro tipo de configuración que recibe generalmente el nombre de barras y que está relacionado con la geometría en planta y con el ancho del canal.  Las barras son formas de fondo que poseen longitudes iguales o mayores al ancho del canal y alturas comparables a la profundidad media del flujo generador, pues no están siempre sumergidas.  Los diferentes tipos de barra que se presentan se pueden clasificar de la siguiente forma:

·        Barras de punta, se forman adyacentes al lado convexo de las curvas.  Su forma puede variar con condiciones cambiantes del flujo, pero no se mueven en relación a la posición de las curvas.

·        Barras alternadas, las cuales se forman en tramos relativamente rectos de los ríos y tienden a estar distribuidos periódicamente a lo largo del tramo con barras consecutivas, en lados opuestos del canal, moviéndose lentamente hacia aguas abajo.

·        Barras transversales, las cuales ocurren también en canales rectos.  Ocupan casi el ancho total del cauce y se mueven lentamente hacia aguas abajo.

 ·        Barras tributarias, que ocurren inmediatamente aguas debajo de los puntos de confluencia lateral de los canales.

 

De acuerdo a las formas de fondo que se presenten, el flujo en canales aluviales podrá ocurrir con dos zonas de flujo, modo de transporte de sedimento, proceso de disipación de energía, y relación de fase entre la superficie libre y el fondo del cauce.  Los regímenes y las formas de fondo asociadas a ellos son:

·        Flujo inferior: la potencia de la corriente es pequeña.  Se presentan rizos, dunas con rizos superpuestos y dunas.

·        Flujo superior: La corriente tiene gran potencia.  Se puede encontrar con fondo plano, antidunas, ondas estacionarias, pozos y rápidos.

 

La relación entre la potencia de la corriente y el diámetro medio de caída de la partículas que conforman el fondo, es de gran utilidad para predecir las formas de fondo que puedan encontrarse en un cauce cuando estas características sean conocidas. 

La Figura No. 30 es una gráfica de ayuda para determinar cualitativamente la forma de fondo que prevalece.

 

 Figura No.30  Relación entre el diámetro medio del material y la potencia de la corriente.  O

 

 


Escuela Colombiana de Ingeniería. Centro de Estudios Hidráulicos y Ambientales.
Si tiene comentarios o inquietudes acerca de este Sitio-Web, por favor enviar un e-mail a:
gregoriomarin@engineer.com