Hidráulica Fluvial

Hidráulica Fluvial

Universidad de Guadalajara

Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías.

Datos:

Alumno: Edmundo Rafael Gurrola Galindo.

Código: 005179866

Profesor: Quezada Luna, Carlos Javier

Grupo: miércoles 11 am – 14 pm.

Fecha: 11 de diciembre del 2013.

Índice

1 RESISTENCIA AL FLUJO EN CAUCES CON ARRASTRE 3

a. Método de Cruickshak-Maza 3

b. Método de Engelund 5

2 DISEÑO DE UN CANAL SIN ARRASTRE 7

a. Método de Lane 7

b. Método de Maza-García 12

3 CÁLCULO DEL ESFUERZO CORTANTE CRITICO QUE RESISTE UNA PARTÍCULA 14

a. Método de Gessler 15

b. Método de Cruickshank-García 18

4 TRANSPORTE DE SEDIMENTOS 20

a. Método de Einstein 20

a.1 – Cálculo de las características hidráulicas 20

a.2 – Cálculo del transporte total de fondo 23

5 ESTABILIDAD DE CAUCES 26

a. Método de Maza-Cruickshank 26

b. Método de Altunin 27

1. Cálculo de A 27

2. Cálculo de Vϕ 27

3. Cálculo de S, B y d 28

c) Selección de B, d y S 29

c.1) Método de Maza-Cruickshank 29

c.2) Método de Altunin 29

6 SOCAVACIÓN GENERAL EN UN CAUCE CON MATERIAL DISTRIBUIDO EN FORMA HETEROGÉNEA 30

El método de Maza - Cruickshank, publicado en1973, se basa en el concepto de grados de libertad de las corrientes, y por tanto, toma en cuenta la necesidad de tres ecuaciones para obtener el ancho y tirante de la sección, y la pendiente hidráulica del cauce estable.

El término de cauce estable o canal estable requiere de una mejor definición, por lo que se ha sugerido considerar las siguientes condiciones de estabilidad en ríos formados por un solo cauce: Estática y dinámica.

Estabilidad estática

Se considera que un tramo de río tiene estabilidad estática cuando la corriente no es capaz de mover ni de arrastrar el material de las orillas o lo hace con dificultad. En el fondo puede existir transporte de sedimentos y también estar sujeto a erosiones durante grandes avenidas.

Ejemplos de lo anterior son: los canales revestidos, que se pueden considerar como una condición extrema; los formados con material granular, cuando el caudal líquido no puede moverlo; los arroyos de montaña con cauces formados por piedras grandes y cantos rodados que rara vez son arrastrados por la corriente; y los ríos que corren por terrenos arcillosos que tienen alta cohesión. En estos últimos aunque el fondo puede erosionarse, las orillas son muy resistentes a la erosión y por lo tanto, los ríos formados por este material casi no presentan desplazamientos laterales.

Estabilidad dinámica

Un cauce tiene estabilidad dinámica cuando el caudal que transporta, los materiales del fondo y de las márgenes, y los sedimentos transportados han formado un único cauce con una sección y pendiente que no cambia apreciablemente de año a año. Algunas alteraciones ocurren a lo largo de un ciclo anual, pero las características hidráulicas y geométricas se mantienen prácticamente iguales después de un ciclo completo (año hidrológico). Estos conceptos son compatibles con la teoría de régimen. Por lo tanto un río en régimen es estable dinámicamente.

La estabilidad dinámica permite desplazamientos laterales de los cauces, pero presupone que el caudal escurra por un único cauce.

En otras palabras, los ríos con estabilidad dinámica pueden variar el ancho de su sección en función del caudal líquido que escurre por ellos. Debe considerarse que esos cambios son paulatinos y más lentos que las variaciones del tirante; en efecto, el tirante cambia inmediatamente al cambiar el caudal.

Todo el flujo escurre en un único cauce y ese cauce sufre desplazamientos laterales que pueden ocurrir con menor o mayor rapidez. Los desplazamientos laterales que se mencionan, ocurren en las márgenes exteriores de las curvas y son más rápidos en las primeras etapas de desarrollo de una curva. Algunas erosiones tienen lugar principalmente en el centro de la curva, con lo que esta se desarrolla con la tendencia a disminuir el radio de curvatura. En otros tramos, en cambio, los máximos desplazamientos marginales ocurren a la entrada o salida de las curvas, con lo que estas se pueden desplazar, sin cambios notables en su radio de curvatura, aguas arriba o aguas abajo. Debe considerarse siempre que, aunque se mencione "una" curva, los fenómenos descritos ocurren en todo un tramo de río, y en él existen muchas curvas. Lo que ocurre en una curva determinada está influenciado por lo que sucede en las de aguas arriba. Asimismo, los corrimientos de una curva en particular afectan a la inmediata de aguas abajo. Hay que tener presente que es imposible describir todas las condiciones que pueden ocurrir en la naturaleza, y por lo tanto, solo se comentan algunos casos, procurando destacar los extremos, sabiendo que puede ocurrir cualquier condición intermedia.

Al mismo tiempo que una margen se erosiona y desplaza lateralmente, en la opuesta se está sedimentando materia, por lo que dicha orilla se desplaza en el mismo sentido que la erosionada. Este fenómeno de sedimentación garantiza que el ancho del cauce se conserve. Con el tiempo, más sedimento se deposita en los intradós de las curvas, con lo que se logra levantar la margen hasta la misma elevación de todos los terrenos de la planicie.

Si los desplazamientos laterales son lentos, es decir, que son graduales los procesos de erosión y sedimentación en una curva, no se aprecia ningún rasgo al tomar una fotografía aérea. Cuando son muy rápidos se notan bandas concéntricas en el interior de la curva, sujeta a sedimentación, y que son producidas por diferentes depósitos de materia. Entre las bandas puede aún haber agua superficial estancada, sobre todo durante los estiajes.

Efecto de la actividad antrópica en la estabilidad de los cauces

Actualmente muchos tramos de ríos han dejado de tener estabilidad morfológica debido a la actividad humana. La construcción de presas, rectificación de ríos y destrucción de bosques modifica los hidrogramas y la cantidad de sedimentos que llega a cada tramo, de tal suerte que, en mayor o menor grado, dejan de ser estables desde el punto de vista morfológico. Los tramos alterados por el hombre tenderán a alcanzar otro grado de estabilidad unos cuantos años después de la modificación; por ejemplo, reducción de la capacidad hidráulica con formación de islas que se cubren de vegetación cuando se construye un gran embalse; creación de nuevos meandros o erosión del fondo al reducirse la longitud de un río

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