ESTABILIZACIÓN DE CAUCES POR EL MÉTODO DE ALTUNIN

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INFORME

ESTABILIZACIÓN DE CAUCE POR EL MÉTODO DE ALTUNIN

Alumnos:

MIGUEL GRANDA FLORES

FRANCO JIMENEZ IÑIGUEZ

Tutor

PhD. HOLGER BENAVIDES  

Universidad Técnica Particular de Loja

Titulación de Ingeniería Civil

Hidráulica III

Ago.2016/Feb. 2017

1. TEMA:

ESTABILIZACIÓN DE CAUCES POR EL MÉTODO DE ALTUNIN

1. INTRODUCCIÓN

El agua como recurso natural, ha sido aprovechada por el hombre desde hace muchos años atrás, siendo este aspecto, uno de los más relevantes para que surja un mejor control y manejo del mismo.

“La estabilidad de un cauce aluvial es un concepto casi sinónimo del equilibrio de un cauce. Entendemos que un cauce está en equilibrio o es estable, cuando el perfil del fondo del río, permanece invariable a largo plazo, sin ascenso (acreción) ni descenso (erosión). Al mismo tiempo, hablamos de cauce estable cuando su sección transversal (anchura y profundidad) permanece invariable a largo plazo y, finalmente, también cuando el recorrido del cauce en planta no cambia con el tiempo”. (Martín Vide, 2003)

La estabilización de cauces naturales es un tema de mucha importancia y prioridad, debido a los impactos generados a escala de cuenca hidrográfica, sino se realiza la estabilización de los mismos.

El objetivo principal de la estabilización de cauces, es controlar el gran potencial destructivo del flujo, proveniente principalmente de la elevada pendiente de los cauces y de la presencia de materiales sólidos acarreados por la corriente, los cuales al alcanzar la parte aguas abajo, causarían un enorme daño a las infraestructuras y las actividades humanas.

Los ríos en condiciones normales han alcanzado un cierto grado de equilibrio, es por eso que si no se modifica de forma artificial, uno o varios parámetros que intervienen en la condición de estabilidad, el agua y los sedimentos continuarán escurriendo en la forma como lo vienen haciendo. Es por eso, que es indispensable modificar de forma natural o artificial los parámetros que intervienen en la estabilidad, para que con el tiempo el cauce alcance una nueva condición de equilibrio.(Maza & Garcia, 1996)

 “Generalmente, conocidos el gasto formativo Q, el transporte de sólidos que entre al tramo en estudio gBT, y un diámetro representativo, D, del material del fondo, se puede obtener la pendiente, el ancho B y el tirante d, es decir, se tiene un cauce con tres grados de libertad. Entre los métodos para analizar la estabilidad del cauce están, por ejemplo, los propuestos por Altunin, Maza-Cruickshank y Blench. El primero se desarrolló para cauces formados con material grueso como gravas y boleos; el segundo se aplica a cauces arenosos, y el tercero es aplicable a cauces con márgenes formadas de material cohesivo”.(Bravo Granda & León Cadena, 2011)

El presente informe detalla la estabilización de cauces naturales en 3 casos de estudio diferentes, desarrollados con el método de Altunin, el cual consiste en  utilizar tres ecuaciones fundamentales, tomando en cuenta la resistencia de las orillas, movimiento de partículas de fondo y resistencia al flujo o de fricción. El grado de liberta de un escurrimiento es el número de parámetros que pueden ajustarse libremente con el tiempo, al pasar gastos líquidos y sólidos preestablecidos.

1. METODOLOGÍA

Para realizar el método de Altunin para estabilización de cauces, se parte de datos conocidos de:

• Velocidad media (m/s)
• Caudal estimado (m3/s)
• Coef. Rugosidad (n) y,
• Diámetro de partículas en suspensión (dm)

Siguiendo un procedimiento establecido por el autor, primeramente se debe calcular la velocidad de caída de una partícula con la fórmula establecida por HALLERMEIER, la cual hace referencia a un parámetro adimensional Dgr, que está relacionado para encontrar el número de Reynolds de la partícula, una vez hecho este proceso, se puede calcular despejando en la fórmula, la velocidad de caída de la partícula (Ws).

A partir de una tabla o fórmulas ya establecidas, se determina los coeficientes m y A, que están en función de la morfología del cauce. Teniendo en cuenta que para obtener el parámetro A, se tiene dos tipos de secciones:

• Orillas que son difícilmente erosionables (materiales muy cohesivos)
• Orillas erosionables (materiales no cohesivos)

Y qué, para tramos sub-montañosos, m varía entre 0.8 a 0.9.

Se calcula la pendiente media del cauce, que hace relación a la sumatoria de la diferencia entre curvas de nivel y la separación entre las mismas.

 Se debe seleccionar un coeficiente K, que depende de la resistencia de las orillas del cauce, este factor K varía entre los siguientes valores:

• K-de 3.0 a 4.0 (material de orillas firmes, muy resistente (tipo a)
• K-de 8.0 a 12.0 (material aluvial, recomendado 9 a 10)
• K-de 16.0 a 20.0 (Para material erosionable (tipo B))

Seguidamente se debe imponer una pendiente (S) que relación con la pendiente natural del cauce, para que las condiciones de erosión y sedimentación se cumplan. Estableciendo un orden para cumplir las condiciones anteriormente dichas, se tiene:

1. Para la primera condición se debe cumplir que, (Bm – K*Hmr< z), en donde z es un valor intervalo de comparación (0.05 a 1), se debe cumplir con la condición ancho-altura. Para establecer esta condición se debe calcular los siguientes parámetros:

• Ancho regulado del cauce (Br)
• Tirante medio regulado del cauce (Hmr)
• Tirante medio natural del cauce (Hmn)
• Ancho natural del cauce (Bn)

1. Para la segunda condición se debe cumplir que, La capacidad de transporte de los sedimentos en suspensión del cauce regulado debe ser mayor o igual que la capacidad de transporte del cauce natural (Pr >= Pn). Para que se cumpla esta condición se debe calcular los siguientes parámetros:

• velocidad media del cauce regulado (Vmc)
• Capacidad de transporte de sedimentos en suspensión por el cauce regulado (Pr)

1. Para la tercera condición se debe cumplir que, la capacidad de arrastre de los sedimentos de fondo del cauce regulado debe ser mayor o igual que la capacidad de arrastre del cauce natural (Qfr≥Qfn). Para que se cumpla esta condición se debe calcular los siguientes parámetros:

• Velocidad inicial de arrastre del río en cauce regulado (Vor)
• Velocidad inicial de arrastre del río en cauce natural (Von)
• Capacidad de arrastre de sedimentos de fondo del cauce regulado (qfr)
• Capacidad de arrastre de sedimentos de fondo del cauce natural (qfn)
• Caudal de sedimentos del fondo regulado (Qfr)
• Caudal de sedimentos del fondo del cauce natural (Qfn)

Se debe calcular un coeficiente del ancho activo del movimiento de los sedimentos de fondo (K1), que se muestra en la siguiente tabla:

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1. Para la cuarta condición se debe cumplir que, la velocidad de fondo sea menor que la velocidad de límite superior (Vf

• Calcular el caudal unitario (q) [m2 /s]
• Velocidad de fondo (Vf)
• Velocidad del límite superior (Vls) m2 /s]

A diferencia de los otros tres indicadores, cuando no se cumple este último (cuarta condición), se debe reducir la pendiente. En los tres primeros indicadores, cuando no se cumple la condición, se debe aumentar la pendiente, hasta que cumpla.

1. CASOS DE ESTUDIO

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1. RESULTADOS

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1. DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Para el caso de estudio 1 es óptimo trabajar con pendientes que se encuentran en un rango de 0.016-0.0183 m/m, con una velocidad que va desde 3.64-3.83 m/s y un caudal unitario entre 4.50-4.62 mˆ2/s.

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