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2.2.1
Distribución del transporte sólido en los cauces aluviales. En el análisis del transporte de sedimentos en una cuenca hidrográfica
es importante realizar una descripción y cuantificación de los procesos
erosivos y determinar la producción real de los sedimentos, en el tiempo y en
el espacio, en puntos específicos de los cauces para estimar el verdadero
volumen de sedimentos disponibles en un lugar dado. Mediante las estaciones de medición directa de la carga sólida
transportada y el procesamiento de su información, es posible determinar en
forma aproximada los volúmenes de sedimentos que eventualmente llegan a un río.
Esta metodología se emplea debido a que no es posible cuantificar de una
forma simple, el proceso de producción de sedimentos de una cuenca antes de que
éstos se conviertan en carga efectiva en un cauce. La carga sólida de un cauce se puede estimar en valor absoluto, en cada
uno de los puntos donde existen estaciones de medición de primer orden y el
procesamiento de su información permite que la presentación de los resultados
se realice mediante curvas de duración de caudal sólido promedio diario y
curvas de duración de carga sólida por unidad de área de la cuenca.
Dependiendo del número de estaciones y de la calidad de la información,
es posible estimar valores de transporte en diferentes puntos del cauce mediante
la extrapolación de los valores de la carga sólida. La determinación de la capacidad de transporte de sedimentos en un
cauce aluvial, denominada carga total, implica el cálculo de dos tipos de carga
sedimentológica identificadas como: la carga del material del lecho y la carga
de lavado. La carga del material
del lecho está compuesta por materiales cuyo movimiento se realiza por procesos
difusivos asociados con la turbulencia de la corriente y sus características físicas
corresponden a la granulometría del lecho. Como su origen es en el lecho, donde su disponibilidad es prácticamente
ilimitada, la carga que puede ser transportada de pende de la potencia de la
corriente y en consecuencia se establece una relación directa entre este tipo
de transporte y el caudal líquido. La carga del material del lecho o carga de material de fondo (Qml),
como se expresó en las ecuaciones anteriores, se mueve en parte por arrastre y
en parte por suspensión. En el transporte por arrastre, las partículas están
prácticamente sustentadas por el lecho del río. Se ha supuesto arbitrariamente que este movimiento se
desarrolla en una capa delgada de dos diámetros de espesor. La concentración en esta capa es muy alta y es la fuente
para alimentar la suspensión en otros puntos de la vertical. La carga del material del lecho se mueve entonces diferencialmente, con
una marcada concentración en las capas inferiores de la corriente, que
disminuye paulatinamente hacia la superficie.
La carga en las vecindades del fondo se conoce como la carga de arrastre
y esta carga sólida, difícil de cuantificar, se mide con el equipo BTMA. Existe un transporte adicional de material por arrastre (Qa),
que no se ha tenido en cuenta debido fundamentalmente a su magnitud, en una zona
por encima de la definida para la carga de arrastre y que se mueve por saltación.
Para fines prácticos esta zona se define, por encima del fondo, entre
los 5.00 cm y los 30.00 o 50.00 cm, dependiendo de la profundidad del agua en la
sección vertical de aforo, en general se asume como 50.00 cm para profundidades
mayores a 3.00 metros. La carga de lavado (Ql) es la constituida por los materiales
más finos del acarreo del río; éstos se mueven siempre en suspensión. Como
en general la corriente tiene exceso de capacidad para mover este tipo de carga,
el control se realiza a partir de la capacidad de abastecimiento de la cuenca.
Es decir, al carga de lavado es independiente del caudal líquido, pero
si depende de las condiciones geológicas, edafológicas e hidroclimatológicas
de la cuenca y su estimación se realiza a partir de la medición directa en el
río, con base en los datos de aforo sólido del material en suspensión.
La separación del material transportado en suspensión se realiza
mediante los tamaños. Las mediciones continuas de transporte sólido en
suspensión contra caudal líquido y curvas de duración de caudal sólido en
cada estación. La carga de lavado la componen básicamente los materiales más ligeros
en peso; estos sedimentos tienen una velocidad de asentamiento muy inferior a
las fluctuaciones turbulentas de la velocidad de la corriente en el sentido
vertical, se encuentran en suspensión, es decir, se encuentran totalmente
sustentadas por el flujo, aún para los caudales y velocidades más bajos de la
corriente. El flujo casi siempre
tiene exceso de capacidad para mover estas partículas, rara vez se les
encuentra en cantidades apreciables en el lecho de la corriente.
Su transporte está regulado más por la tasa de abastecimiento de la
cuenca que por la disponibilidad de energía del flujo y en consecuencia no
corresponde a una función biunívoca del caudal líquido. De acuerdo con las definiciones realizadas los tipos de carga sólida se
pueden clasificar utilizando la nomenclatura internacional de la siguiente
manera:
Donde: Qt = Carga
total. Qml = Carga de
material del lecho. Ql = Carga
de lavado. Por otra parte,
Donde: Qa = Carga
de arrastre (también se
considera en esta carga la carga por saltación). Qs = Carga
en suspensión. Es decir,
Si la carga total en suspensión se expresa como la suma de la carga en
suspensión y la carga de lavado, se tiene:
Entonces se puede escribir finalmente que:
Correspondiendo
ésta fórmula anterior a la definición inicial.
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Escuela Colombiana de Ingeniería. Centro de Estudios Hidráulicos y Ambientales. |
