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Zhang
asumió que la tasa de disipación de energía usada en la conservación de las
partículas de sedimento en suspensión, debe venir de la turbulencia del flujo,
en lugar de la energía efectiva disponible por el mismo flujo. Él también consideró el efecto de humedecimiento, y creyó
que la existencia de partículas del sedimento suspendidas pudiera reducir la
fuerza de turbulencia. Consecuentemente,
el coeficiente de resistencia del flujo colmado con sedimentos, debe ser más
pequeño que el que se genera por agua limpia o sin sedimentos.
La ecuación de energía de Zhang para el transporte de sedimentos es:
(I)
(II)
(III) Donde: Cu =
Concentración media del sedimento. (en % por volumen) S = Pendiente de
energía del flujo colmatado con sedimentos. So = Pendiente
de energía del flujo de agua limpia. a =
Exponente adimensional. A = Área de la
sección transversal del canal. K1 = Coeficiente
adimensional. La ecuación anterior tiene el siguiente significado físico: (I) = Tasa total de disipación
de energía debida al transporte de agua clara o limpia. (sin sedimentos) (II) = Tasa total de disipación de
energía debida al transporte de agua colmatada con sedimentos. (III) = Tasa total de reducción de
energía debida al efecto de humedecimiento. Cuando
la concentración de sedimento Cu es pequeña, la ecuación inicial puede ser reducida
a:
Donde: S =
Pendiente de energía con transporte de sedimentos. (Agua colmatada de
sedimentos) So
= Pendiente de energía sin
transporte de sedimentos. (Agua clara) La
ecuación anterior puede reducirse aún más, por el uso de la siguiente forma y
por el uso de las ecuaciones:
Donde K3 y m son parámetros relacionados con la concentración de sedimentos y R es el radio hidráulico.
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Escuela Colombiana de Ingeniería. Centro de Estudios Hidráulicos y Ambientales. |
