hidraulica fluvial con aplicaciones en hec-ras
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7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
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Ing. Victor Oscar Rendn Dvila
Arequipa-Per 1
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Conceptos de Hidrulica Fluvial
Para muchas civilizaciones, el ro
tena caractersticas de Dios El
padre Ro, la madre Tierra y el Sol
bsicos para mantencin del
hombre.
Nilmetro Elefantina, es el nombre
dado a unas construcciones
escalonadas o pozos, diferentes en
cuanto a su diseo pero con una
misma funcin: medir el nivel de las
aguas del ro Nilo
Nilmetro2
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Conceptos Hidrulica Fluvial
Irrigacin Incaica
Tcnicas utilizados en el territorio
del Tahuantinsuyo. Al desarrollarseen los Andes una sociedad
predominantemente agrcola.
El sitio es especialmente conocido
como yacimiento arqueolgico,
destacndose las ruinas de unacueducto pre-incaico que posee
unos 8 km de longitud. El acueducto
juntaba agua de precipitaciones y la
transportaba hacia la zona del
Ocano Pacfico.Cumbe Mayo
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Conceptos Hidrulica Fluvial
Ingeniera Fluvial: Actuaciones
Fluviales en el ro
Hidraulica Fluvial: Estado Natural
El ro:
Recibe agua y sedimentos
Transporta agua y sedimentos
hasta desembocadura
Ro Ocoa
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Ro: Topogrficos
Hidrolgicos
Hidrulicos
SedimentolgicosVariabilidad de Caudales lquidos y
slidos.
Variedad de formas en planta como
de seccin
Capacidad de erosin
Proceso de erosin-transporte-
sedimentacin que produce
transformaciones morfolgicas en el
cauce. Ciclo Hidrolgico
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Ro: Forma puede ser variada por la
diferente topografa, tipologa de
sedimentos
Es un elemento complejo
Considera los aspectos medio
ambientales
Conclusin: El ro es un conjunto
dinmico que considera aspectos
topogrficos, geolgicos, hidrulicos,
sedimentolgicos y medioambientalesRo Amazonas
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Anlisis de la actuacin en un ro:
Objeto
Necesidad o no
Alternativas de realizacinImpactos producidos
Como se realiza la obra:
Aspectos medioambientales
Hbitats asociados
Vegetacin de Ribera
Ro Colca
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Obras Fluviales:
Prevencin de Inundaciones
Estabilizacin de mrgenes
Restauracin de riberasSedimentacin de Embalses
Erosiones Locales (Estribos, pilares,
bocatomas, etc.)
Cauces excavados
Trasvases
Presas
Bocatoma Chavimochic
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Ecosistemas Fluviales:
El ro cuando evoluciona transforma la
naturaleza a lo largo del tiempo
Hidrologa: Meteorologa, hidrologa
superficial y subterrnea, Limnologa,
Edafologa
Sedimentos: geologaMorfologa del propio cauce
Hbitat Fluvial
Sistema Rio: Complejo, sensible yvulnerable Ecosistema Fluvial
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Aspectos hidrolgicos :
Escorrenta : Directa y subsuperficial
Escorrenta es el final del proceso
La infiltracin, retencin cubiertavegetal, la evaporacin y
evapotranspiracin
Parmetros asociados a la cuenca
Climatologa, topografa, geologa,
permeabilidad, Edafologa, Estructuracomponentes orgnicos
Mayor cobertura, menor escorrenta
Menor cobertura, mayor escorrentaNevado Coropuna
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Aspectos hidrolgicos:
Rio: Agua y Sedimentos (carga slida)
Carga slida: Minerales, gravas,arenas, arcillas y limos
Carga Slida: Orgnicos e inorgnicos,
contaminantes procedentes de
actividad humana
La configuracin de la cuenca depende
de la capacidad erosiva y del transporte
del agua Subcuenca El Azufral
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Formas del cauce:
Estructura geolgica
Topografa
Planta y Seccin:
Forma y tamao de los elementos delcauce
Caudales lquidos
Tipo, volumen y rgimen de aportesslidos
Seres vivos ( plantas y animales)Ro Chalhuanca
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Ecosistemas Fluviales:
Estructura
El entorno fsico
Los recursos energticos y materialesLas especies biolgicas
Estructura
Fsico matemticos
Qumico Biolgicos
El flujo de nutrientes deben tener
continuidad.Estructura de Nutrientes
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Ecosistemas Fluviales:
Elementos bsicos, especies no
acuticas (Insectos, aves, reptiles,
mamferos, etc.)
Es continuo en cada tramo se presenta
un hbitat distinto
Ecosistema fluvial : Flujo de nutrientes
Flujo unidireccional: Liquido y slido
entorno fsicoEstructura de Nutrientes
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Regimen de Caudales:
Precipitacin
Topografa
GeologaEstado vegetacin
Regimn natural: Ocoa-Cotahuasi
Regimn modificado: Chili
Rio Cotahuasi
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Accin Humana:
Construccin de embalses
TrasvasesIncremento del uso del agua
Actuaciones en la cuenca
Modificaciones de zonas inundables
Presa Pillones
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Accin Humana:
Construccin de embalses
Trasvases
Incremento del uso del agua
Actuaciones en la cuenca
Modificaciones de zonas inundables
Trasvase Colca- Chili
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Accin Humana:
Construccin de embalses
Trasvases
Incremento del uso del agua
Actuaciones en la cuenca
Modificaciones de zonas inundables
Minera
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Accin Humana:
Construccin de embalses
Trasvases
Incremento del uso del agua
Actuaciones en la cuenca
Modificaciones de zonas inundables
Torrenteras
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Caracterizacin del Regimen de Caudales:
Variabilidad anual
Variacion interanual
Caudal medio anual
Depende del rea de la cuenca
Precipitacn total
Relacin precipitacin escorrenta
)_(
_
aounTiempo
anualAportacinQm
eTT CPA
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Caracterizacin del Regimen deCaudales:
El coeficiente de escorrenta es funcinde las caractersticas climatolgicas
Precipitacin, temperatura, viento, etc.
No es lo mismo un ro en una zonahmeda, donde el caudal es constanteque en una zona rida, donde el caudalsufre grandes variaciones o inclusollegar a ser nulo
eTT CPA
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Caracterizacin del Regimen de Caudales :Coeficente de variacin
Zonas HmedasCoeficiente de variacin
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Caracterizacin del Regimen deCaudales :
Los caudales se pueden ordenar de
mayor a menor, los 365 das al ao
Curva de Caudales Clasificados
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Morfologa Fluvial:
Analiza la evolucin de la forma del cauce
del ro tanto en planta como en perfil
Sistema Fluvial
Escala de Tiempo: Geolgica
Ciclo Hidrolgico
Actividad humana
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Morfologa Fluvial:
Clasificacin gentica de los ros
Jvenes: Erosin
Maduros: Erosin, Sedimentacin
Viejos: Predomina la Sedimentacin
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Cuenca de drenajey
divisoria
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Redes de drenaje
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Redes de drenaje
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Redes de drenaje
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Redes de drenaje
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Redes de drenaje
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Redes de drenaje
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Redes de drenaje
Proceso de captura de cauces
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Orden de los cauces
Horton 1945 Strahler 1952
Shrever 1967 Scheidegger 1970
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Orden de los cauces
1 = cauces sin afluentes
2 = unin de dos o ms cauces deorden 1
n = unin de dos o ms cauces deorden n-1
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Cauces
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Cauces
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Cauces
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Morfologa Fluvial:Formacin de los rosZonas altas valles rocososen forma de V, con fuerteerosin
Material arrastrado dezonas altas se transporta azona media. Cauce demontaa, forma V
Seccin estrecha
Sedimentos gruesos, rocasde gran tamao
Cauce recto: Tramo de rocuyo trazado presenta pocacurvatura
Valle en V 40
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Morfologa Fluvial:Formacin de los rosZonas altas valles rocososen forma de V, con fuerteerosin
Material arrastrado dezonas altas se transporta azona media. Cauce demontaa, forma V
Seccin estrecha
Sedimentos gruesos, rocasde gran tamao
Cauce recto: Tramo de rocuyo trazado presenta pocacurvatura
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Morfologa Fluvial:
Formacin de los ros
Tramos MediosVega de avenida
Cauces rectos
Predomina transporte
Cauce trenzado 42
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Morfologa Fluvial:
Formacin de los ros
Cauce trenzado: Varios cauces,que se cruzan entre si, cuando el
caudal slido del ro que lleva el
ro es superior al que puede
transportar
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Morfologa Fluvial:
Formacin de los rosSedimentacin en zonas bajas
Zona Baja: Pendiente baja( se
forma meandros ) cauces en formade S, que disminuye la pendientedel ro
Para un mismo desniveltopogrfico, el cauce tiene msrecorrido que la distancia en lnearecta
Aumenta sedimentacin
Disminuye velocidad
Aumenta seccin del cauce
Meandro 44
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Morfologa Fluvial:
Formacin de los ros
Cauce Meandro: Forma en S
tienden a erosionar las orillas de la
parte externa y en la parte interna se
produce la sedimentacin
Meandro 45
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Morfologa Fluvial:Secciones Transversales
Compleja e irregular
Condicionada por pendiente y
forma en planta del cauce
Geologa
Vegetacin de ribera
Accin Humana
Biodiversidad del entorno fluvial
Vega de avenida o llanura aluvial,es un prado que se encuentra
cercano a un ro, una laguna o
cualquier espacio de agua y est o
estuvo sujeto a inundaciones
Seccin transversal 46
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Morfologa Fluvial:Vega de AvenidaEl cauce de aguas bajas estanormalmente bien definido y bordeadopor la Ribera
Tramo medio y bajo, se distingue una
amplia zona(llanura aluvial) , pordonde distingue las aguas altas
Dentro de esta se distingue un caucemenor que corresponde a caudaleshabituales
En la llanura de inundacin,inundaciones peridicas se producen
fenmenos de sedimentacin demateriales finos, ricos en nutrientes
Siempre ha existido, presinantrpica sobres las vegas deavenida, tratando de confinar en elcauce de aguas bajas.
Seccin transversal 47
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Morfologa Fluvial:
Secciones Transversales
Distintos Tirantes de aguaDistintas velocidades
Su forma es producto de la erosin
sedimentacin
Evoluciona con el tiempo
Seccin transversal 48
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Morfologa Fluvial:
Diques naturales y marjales
Altura corresponde a lamxima avenida anual.
A ambos lados del cauce
normal y en la vega de avenida
aparece una zona que puede
tener pendiente contraria
denominada marjal
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Cauces
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Cauces
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Cauces
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Cauces
Delta del Ebro 53
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Cauces
Abanico Aluvial 54
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Cauces
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Cauces
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Cauces
Perfil longitudinal de un cauce
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Cauces
Perfil longitudinal de un cauce
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Cauces
Perfil longitudinal de un cauce
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Cauces
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Respuesta del Sistema Fluvial :
Proceso evolutivo de un amplio
grupo de elementos, donde todos
interaccionan.
Cualquier cambio en los parmetrosque condicionan el sistema fluvial
puede variar en direccin o en
velocidad el proceso evolutivo del
sistema.
Es importante conocer y predecir,como se modifica un sistema fluvial
ante una variacin de alguno de sus
componentes
Presa Aguada Blanca 61
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Analoga Balanza de Lane:
Parmetros que definen el movimiento
del agua
Caudal Q , Pendiente S
Parmetros que condicionan el caudal
slido
Caudal Slido Qs, Tamao del
sedimento D
Si en un cauce, aumenta el Caudal
lquido y la pendiente se produce
erosin
Si aumenta el Caudal slido o el
diametro del sedimento se produce
sedimentacion
Balanza de Lane
QSDQs 50
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Respuesta del Sistema Fluvial :
El caudal liquido es directamenteproporcional al ancho del cauce
El tirante de agua es directamenteproporcional al caudal lquido
La pendiente es directamenteproporcional al caudal slido
El tirante es directamenteproporcional a la pendiente y al caudalslido
El caudal slido es directamente
proporcional al anchoEl caudal slido es directamenteproporcional al cortante de fondo
El Caudal slido es inversamenteproporcional al tamao del sedimento
Rio Tambo 63
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Influencia construccin Presa
Seccin 1: no se ve afectada
Seccin 2: La capacidad de
arrastre disminuye por prdida develocidad con lo que Qs disminuye
como D50 , el Q es constante, debe
disminuir S.
Seccin 3: Como Qs es bajo,y Q yD50, son constantes, debe disminuir
la pendiente, es decir erosionar
aguas abajo para mantener relacin.
QSDQs 50
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Afluente con gran caudal slido
Aguas abajo del punto A, aumento
de caudal slido Qs y como D50 , y Q
no varan debe aumentar S
Esto es posible, si se produce
sedimentacin a partir del punto A y
como consecuencia aumenta lapendiente.
Aguas arriba de A , se tendera a un
cauce paralelo pero con mayor
cantidad sedimentada.
QSDQS 50
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Trasvase
En este caso Qs y D50 se
mantienen constantes y aumenta S
Q no varan debe aumentar S
Presenta problemas de
sedimentacin.
50DQSQ s
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Influencia en los afluentes de un
cambio en el tirante del roprincipal
Si el tirante medio disminuye, la
pendiente aumenta S. Si se supone
Q y D50
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DQSQ s
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Influencia en los afluentes de uncambio en el tirante del roprincipal
Si el tirante medio aumenta, la
pendiente disminuye, efectoanlogo a una presa.
50
DQSQ s
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Transporte de fondo y suspensin
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bZ
Transportede fondo
Transporte ensuspensin
Transporte de fondo y suspensin
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Transporte de fondo
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p
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Capa activa 72
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Equilibrio de fondo: Analoga de Lane
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Material del lecho
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Para caracterizar el material del lecho es necesario realizar unaanlisis granulomtrico.
g< 3
D95 /D5 < 4 -5
Las condiciones que debe cumplir la mezclade sedimentos para poder considerarse uniforme:
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Inicio de arrastre
T i d f d P ti i d t i
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Tensin de fondo. Particin de tensiones.
Tensin de fondo (b)
Efecto de grano (bs) Efecto de forma(f)+
Genera el arrastredel sedimento
1.5 1/6
s (m)* * s
bs b s s s
Kn = n K 2 3 D
n 25
Siendo Ds el dimetro caracterstico del las partculas del fondo,las tensiones se pueden adimensionalizar como:
* *b bs
b bs
s s s s
= =
g D g D
b
h fR S
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Inicio de arrastre. Criterio de Shields
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El inicio de arrastre del material del material del lecho se producecuando se superan las condiciones crticas de inicio de arrastre.
* *
, ,0cos
eff crit c
Siendo el ngulo de la lnea de mxima pendiente con la horizontal
76
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(de Mechanics of Sediment Transportation and Alluvial Stream Problems, R.J.Garde, K.G. Ranga Raju, Wiley.) 77
T i f i C i di d f d
Inicio de arrastre
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Tensin efectiva. Correccin por pendiente de fondo
Consideracin tanto de la pendiente transversal como longitudinal
Tensin efectiva de fondo = Tensin ejercida por el flujo + componente del peso
flujo
Comp. peso tensin efectiva
* *
,sin
bs eff bs oD b
b
*
c,0
tano
D
Do es un parmetro de forma de lapartcula. Para que en ausencia de
flujo el movimiento empiececuando es igual al ngulo derozamiento interno del material,:
Donde *c,o es la tensin crticaadimensional para fondo plano.
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Capacidad de transporte de fondo
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Formulacin:
APLICACINArenas y gravas
Van Rijn
APLICACINGravas hasta 30 mm
Meyer-Peter & Mller
(correccin Wong yParker)
2.1*
sb 0.3
*
1.5
*
sb 0.3
*
TT 0.3 q 0.053
D
TT 0.3 q 0.100
D
3/2* * *
sb bs cq = 3.97 -
Formulacin:
* *
bs c
*
c
- T
1/3
s
* s 2
-g RD D con R
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Formas de fondo en ros de arenas
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- Ripples (Fr
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flow
migration
Fly River, Papua New Guinea
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Dunas:
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Dunas:
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Dunas:
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Dunes in the Mississippi River, NewOrleans, USA
Image from LUMCON web page:http://weather.lumcon.edu/weatherdata/audubon/map.html
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http://weather.lumcon.edu/weatherdata/audubon/map.htmlhttp://weather.lumcon.edu/weatherdata/audubon/map.html -
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Rizadura
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Antidunas:
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flow migration
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Rpidos y remansos:
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flow hydraulic jump
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Rizadura
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Rizadura
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Plstico
90
Barras alternadas en ros confinados.
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Naka River, Japan
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Barras alternadas en ros confinados.
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Rhine River , Switzerland
92
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7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
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(de Flow Through Open Channels, K.G. Ranga Raju. Tata-McGraw Hill 1981)
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Transporte en suspensin
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7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
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* *s a a sE D W c c W C C
El trmino de acoplamiento entre transporte de fondo y transporte ensuspensin que modela la erosin/deposicin de sedimento se puede evaluar
a partir de la expresin propuesta por Van Rijn (1987) como:
c(z)
h
ca
C
s
*50w
k uh
a
h - a = a = 3 D
h-z adz
z h-a
Perfil de concentraciones de Rouse
Depsito = Ws x Concentracin realmente existente en el fondo.= ws ca
* Concentracin de equilibrio: E=D. E= ws ca*
C
c
C
c aa*
*
Teniendo en cuenta la proporcionalidad de concentraciones de fondo y medias,en la situacin existente y la de equilibrio:
Transporte en suspensin
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7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
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Material granularVan Rijn:
Smith: Material granular
Ariathurai y Arulanandan: Material cohesivo
Tensiones totales
Tensin crtica de
deposicin
*s a aE D W c c 1.5
* 50
a 0.3
*
D Tc 0.015
a D
3*
a 3
1.56 10 Tc
1 + 2.4 10 T
b
ce
E = M 1
b
s a
cd
D W c 1
Transporte en suspensin. Erosin-Deposicin
Transporte en suspensin
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Acorazamiento:
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7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
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96
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(de Mechanics of Sediment Transportation and Alluvial Stream Problems, R.J. Garde, K.G. Ranga Raju, Wiley.)
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7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
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BASES DE CALCULO
Flujo Unidimensional, solo seconsidera Velocidad en direccin demovimiento
Se desprecian las otrascomponentes.
Aproximacin al Flujo en LaminaLibre
Resuelve flujo gradualmentevariado (Ecuacin de Bernoulli)
En puentes, vertederos oalcantarillas, Ecuacin de Cantidadde Movimiento y formulacionesempricas.
Estacin Huatiapa98
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7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
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ANALISIS HIDRAULICO
Flujo Permanente GradualmentevariadoCalcula la profundidad del agua.
Simula flujo subcrtico, supercrtico
y una combinacin de ambos.Resuelve, Ecuacin de la Energaentre dos puntos, por el mtodo depaso a paso.
Prdidas por friccin en el tramopor Ecuacin de Manning.
Perdida por contraccin yexpansion, utiliza coeficientes, conuna relacion entre la velocidad deentrada y salida.
Ro Majes99
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7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
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ANALISIS HIDRAULICO
Flujo Permanente Rpidamentevariado
Calcula la profundidad del agua.
Simula flujo subcrtico, supercrtico
y una combinacin de ambos.
Resuelve, Ecuacin de la Cantidad
de Movimiento
Resalto Hidrulico
Hidraulica de PuentesConfluencia de Ros.
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ANALISIS HIDRAULICO
Flujo No Permanente
Calcula la profundidad del agua.
Simula flujo subcrtico, supercrtico
y una combinacin de ambos.
Transporte de Sedimentos
Resuelve, Ecuacin de la Cantidad
de Movimiento
Resalto Hidrulico
Hidraulica de PuentesConfluencia de Ros.
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HEC-RAS
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HEC-RAS
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HEC-RAS
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HEC-RAS
105
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HEC-RAS
106
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7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
107/139
HEC-RAS
107
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HEC-RAS
108
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HEC-RAS
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HEC-RAS
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HEC-RAS
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HEC-RAS
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HEC-RAS
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HEC-RAS
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Datos Flujo
CalculosResultados Hidrogramas
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Aguas Arriba :Subcritico:
1 condicin
Supercritico:
2 condiciones
Downstream:
Subcritical:
1 condicin
Supercritical:
0 condicin
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7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
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7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
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2 options: Steady flow
Restart file
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Preprocesamiento geometria(Calculos geometricos, volvera procesar si hay cambios degeometra)
Simulacin de flujo ( CalculosHidraulicos)
PostProceso (si no seprocesa solamente variarhidrograma estacion aforo)
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Puntos de entrada hidrograma antes
de los clculos
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7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
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7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
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Choose local partial inertia factor
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7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
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EROSIN
Crecidas:Valor crtico de comienzo dearrastre, las partculas de fondo sontransportados por las aguas y el caudal
slido crece simultneamente con el
lquido
Cuando mayor es el caudal y menor eltamao de las partculas tanto mayor es
la proporcin de caudal slido en
suspensin. Con material grueso o en
condiciones prximas a las del
comienzo de arrastre, la casi totalidad
de transporte es por acarreo.
125
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7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
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ANALISIS HIDRAULICO
Acarreo o suspensin se alimentandirectamente del material del lecho y
son los condicionantes de su
configuracin mediante procesos de
erosin o sedimentacin.En tramo de ro, tiene
simultneamente entradas y salidas
de material slido
El signo del balance es el factor que
determina la evolucin del lecho, sies positivo habr sedimentacin y si
es negativo erosin.
126
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7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
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ANALISIS HIDRAULICO
En zonas propensas al desajuste,
se acenta al crecer el caudal.
Durante la recesin del Hidrograma
de avenida el proceso es inverso y
al descender las aguas el fondotiende nuevamente a su primitiva
configuracin de equilibrio casi
permanente, rellenando las
socavaciones y barriendo los
singulares depsitos.Ambientalmente el lecho respira
durante el paso de las avenidas.
127
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7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
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Los fenmenos descritos puedenproducirse en puntos del cauce no
alterados. (Erosin general.
Si existe presencia de puentes sus
estribos y pilares modifican el flujo
natural del ro y se producirnerosiones singulares (Erosin
Local).
La Erosin queda entonces fijada
por la suma de la Erosin General
mas la erosin Local
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7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
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Los fenmenos descritos puedenproducirse en puntos del cauce no
alterados. (Erosin general.
Si existe presencia de puentes sus
estribos y pilares modifican el flujo
natural del ro y se producirnerosiones singulares (Erosin
Local).
La Erosin queda entonces fijada
por la suma de la Erosin General
mas la erosin Local
129
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7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
130/139
Se har referencia a regmenessubcrtico, Nmero de Froude, F < 1.
Tal limitacin no es muy restrictiva en
la prctica pues en rgimen
supercrtico F>1, suele presentarse en
caones o zonas de montanas, dondela roca es casi superficial.
Lo cual es bastante lgico, pues si
analizamos el comportamiento dentro
de su mbito geolgico, sus grandes
velocidades, han producidos valoresimportantes de arrastre, que han
llegado a la roca madre.
130
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7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
131/139
Se har referencia a regmenessubcrtico, Nmero de Froude, F < 1.
Tal limitacin no es muy restrictiva en
la prctica pues en rgimen supercrtico
F>1, suele presentarse en caones o
zonas de montanas, donde la roca escasi superficial.
Lo cual es bastante lgico, pues si
analizamos el comportamiento dentro
de su mbito geolgico, sus grandes
velocidades, han producidos valoresimportantes de arrastre, que han
llegado a la roca madre.
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7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
132/139
Las pilas y los estribos provocan uncontraccin de la lmina de agua
Hay una concentracin del caudal
Se desarrollan corrientes
secundarias con componentes
verticales que tienen lugar a causade la alteracin del rgimen
hidrosttico en las inmediaciones de
los obstculos.
Es de especial intensidad en la zona
frontal con puntos de parada, dondeel movimiento descendente del agua
desde la superficie, hacia el fondo ,
inicia un vrtice que circunvala la
obra.
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7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
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Las pilas y los estribos provocan uncontraccin de la lmina de agua
Hay una concentracin del caudal
Se desarrollan corrientes
secundarias con componentes
verticales que tienen lugar a causade la alteracin del rgimen
hidrosttico en las inmediaciones de
los obstculos.
Es de especial intensidad en la zona
frontal con puntos de parada, dondeel movimiento descendente del agua
desde la superficie, hacia el fondo ,
inicia un vrtice que circunvala la
obra.
133
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7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
134/139
EROSION LOCAL EN PILARES
La aplicacin de uno u otro mtodopueden dar resultados sustancialmentediferentes.
Las discrepancias, son por la comprensindel fenmeno fsico y de sus diferentesfases, en la eleccin de las variablesfundamentales y en la extrapolacin de la
frmula ms all del campo de los valoresexperimentales es siempre reducido.
Procedimiento de Laursen, Investigadordel Iowa Institute of Hydraulic Research
La mxima profundidad de erosin ,medida desde el fondo general de cauce enel tramo, vienen definida por la frmula:
134
3/1
*5.1
b
y
b
e 3/13/2*5.1 ybe
senb
LCosbb
''
*
HIDRAULICA FLUVIAL CON APLICACIONES EN HEC-RAS
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7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
135/139
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Cauda l Sl ido de l Fondo
kg/s
Peso Especifico del Cauce 2.381 gr/cm3
Caudal Lquido del Ro 53.890 m3/s
Ancho del Ro 6.500 m
Dimetro medio Partculas 0.002 mm
Pendiente del Cauce 0.015 m/m
247.366 kg/s
6/7
2/3
2/36.02500I
BdQITS
S
Q
d
I
ST
B
HIDRAULICA FLUVIAL CON APLICACIONES EN HEC-RAS
-
7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
136/139
136
Caudal Sl ido Tota l
0.104 m3/s
Caudal Tota l 53.994 m3/s
SQ
SSS TQ
TQ
Eros i on Loca l
11
14
175.2
6/7
0
y
e
y
e
yq
Q
C
-
7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
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137
Sensiblem ente Equivalente
Caudal 53.994 m3/s
Porcentaje de Caudal Interceptado por el estribo 10.000 %
Caudal Intercepato por Estribo 5.399 m3/s
Calado medio franja 1.830 m
Caudal Unitario en la franja del Cauce 3.866
menor proxima al estribo y de anchura
2.75 e
0.763
Erosin Local 1.790 Tabular
0.763
Erosin Local1.790 m
y
TQ
1.4 yyyqC
Cq
yq
Q
y
e
c
O1.1
OQ
yq
Q
C
O
11
1.4
175.2
6/7
y
e
y
e
e
HIDRAULICA FLUVIAL CON APLICACIONES EN HEC-RAS
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7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
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Erosin General
Caudal por Unidad de Anchura 8.307 m3/m/s
Aceleracin de la gravedad 9.800 m/s2
Factor Adimensional funcin del tamao 1.500
del lecho
Calado Crtico 1.917 m
Calado de Rgimen 2.875 m
Erosin General 2.875 m
Erosin Total 4.66499272 m
CR y
g
qy
3/2
Ry
q
g
Cy
ge
HIDRAULICA FLUVIAL CON APLICACIONES EN HEC-RAS
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7/23/2019 Hidraulica Fluvial Con Aplicaciones en Hec-ras
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