Las obras hidráulicas en la ingeniería de ríos

Dr. Jesús Gracia Sánchez, abril 2012

Caso No 1

DIAGNÓSTICO DEL

COMPORTAMIENTO HIDRÁULICO DEL

PUENTE FERROVIARIO KM 1193 + 750,

RÍO PRESIDIO, SINALOA

El problema (16 septiembre de 2006):

Anteriormente ya

habían fallado las

pilas centrales

..… (¿porqué?)

Estribo

derecho

PILA

No. 11

Cinco claros no trabajan …..

¿Porqué?

1973

1950

2006

1905????

Re-encauzamiento Escenario 1

Protección

marginal

Reemplazo de las

pilas centrales

Escenario 2

Batería de

espigones

Escenario 3

Reemplazo

de las pilas

centrales

Revisar el diseño hidráulico de 20 puentes fallados

y proponer soluciones.

Objetivo:

Puentes de Chiapas

Caso No 2

Puentes Pijijiapan

0.01

0.1

1

0.0001 0.001 0.01 0.1 1

NQB

NH

B

Failed bridges

Non-failed bridges

Limit line

R1

R4

R6

R3R2

R6

R2

R3

R1

R5

R4R5

Datos

R1: Las

Hermanas

R2: Pijijiapan

R3: Margaritas

R4: Pedregal

R5: Chacalapilla

R6: Maxixapa

536.0

5.2454.1

Bg

Q

B

H

Ecuación de la recta:

Q=Gasto

H=Altura de puente

B=Longitud de Puente

NQB y NHB son parámetros adimensionales

5.2Bg

QNQB

B

HNHB

Se propusieron soluciones para cada uno

de los puentes analizados.

Evolución del cauce (Puente de Jesús).

Río Coatán

ANTEPROYECTO DE

RECTIFICACIÓN Y

RE-ENCAUZAMIENTO DEL

RÍO SUCHIATE

Caso No 3

El problema:

El cauce sale de los límites internacionales (Huracán Stan, 2005)

70 km de cauces dañados

Por ahora

Guatemala

México

Erosiones en la zona de La Libertad

EROSIONES EN OCTUBRE DE 2005 DESPUÉS

DEL CICLÓN TROPICAL “STAN”

- Ciudad Hidalgo (DESBORDAMIENTOS)

FIG. 4.3.3.1 COMPARACIÓN DE SECCIONES TRANSVERSALES

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600

DISTANCIA (m)

EL

EV

AC

IÓN

(m

)

SECCIÓN A 20 m AGUAS ABAJO

DE PUENTE Dr. RODOLFO

ROBLES (CILA)

(ANTERIOR A STAN)

SECCIÓN 21 + 500 (CNA)

SECCIÓN 22 + 000 (CNA)

Imágenes de satélite Plano Georeferenciado

Diseño de: Espigones, Jacks, Bordos,

Diques, Dragado.

MÉXICO

GUATEMALA

erosion

ESTUDIO DEL

COMPORTAMIENTO

DE ESPIGONES

Prueba en modelo físico de las estructuras propuestas

Panorámica del modelo físico del ríio Suchiate en el sitio

aguas abajo de Ciudad Hidalgo

El problema:

-DESBORDAMIENTO DEL RÍO CARRIZAL e INUNDACIÓN DE

VILLAHERMOSA, TAB. (1999)

LA ESTRUCTURA DE CONTROL

DEL RÍO CARRIZAL

Caso No 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Gasto en el río Mezcalapa, en m3/s

Porc

enta

je d

el gasto

en C

arr

izal

1997

1999

Medido

Calculado

Aumento del gasto en el río CARRIZAL:

Estrechamiento prototipo Estrechamiento modelo (escala 1:150)

Se construye un modelo físico de fondo fijo:

Levantamiento con

ecosonda

Propuesta de la obra definitiva:

RIO CARRIZAL, fondo móvil (ESC. 1:60)

VERTEDOR LATERAL CANAL MARGEN

IZQUIERDA

CORTINA

En margen izquierda (una versión)

Canal de llamada

Canal colector Cresta

Canal de

descarga

En margen derecha: vertedor de canal lateral

CANAL

COLECTOR:

CON DIENTES

EN LA PLANTILLA

Adicionalmente:

se mide la socavación y se

rediseña

Estructura derecha en el Carrizal

Socavación

- Cortina cerrada

- Margen izquierda terminada y funcionando

- Margen derecha en construcción

Situación actual en la estructura del Carrizal (abril 2012):

Conclusión:

Actualmente Villahermosa esta ya protegida de las descargas del río Carrizal.

Modelo físico de la

BIFURCACIÓN

MEZCALAPA-SAMARIA-CARRIZAL

Caso No 5

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Gasto en el río Mezcalapa, en m3/s

Porc

enta

je d

el gasto

en C

arr

izal

1997

1999

Medido

Calculado

¿Porqué aumentaron los gastos en el río

CARRIZAL?:

Estructura de control sobre

el río CARRIZAL:

INVESTIGACIÓN:

¿¿¿¿¿¿Investigación básica??????

¿Porque se depositó el sedimento en la bifurcación?

¿Porque se obstruyó el Samaria y no en el Carrizal?

¿Dónde se depositó? ¿cuánto?

¿¿¿¿¿¿Investigación Aplicada (Ingeniería de ríos)??????

Sí hay que dragar ¿dónde y cuánto?

¿Volverá a ocurrir? ¿implicaciones?

¿Se puede inducir un “dragado hidráulico”?, ¿cómo?

Herramientas a emplear:

Mediciones en prototipo

Modelos físicos

Modelos numéricos

Medición del transporte de sedimento

(UJAT)

Ancho del río: 1000 m

Modelo distorsionado y con fondo

móvil (resultados cualitativos)

Pero ….. ¿y cómo medimos el sedimento en el modelo?

ISLA

ESCOTADURA

CANAL DE MARGEN

IZQUIERDA

TUBO VORTEX

TUBOS VORTEX (muestreo de sedimento)

TUBO VORTEX

malla

malla

Zona de dragado, definida experimentalmente para

restituir la distribución original de gastos.

PROPUESTA DE MALLAS PARA ENCAUZAR EL SEDIMENTO

IMPLEMENTACIÓN DE UN

MODELO NUMÉRICO (3D)

1000.0 m

Bed level changes, min=-0.0612 m, max= 0.0965 m

Legend

0.0965240.0702310.0439370.017644-0.008649-0.034942-0.061236

1000.0 m

Concentration, level 3, size 1, min=1.537e-006, max=2.921e-005

Legend

0.0000290.0000250.0000200.0000150.0000110.0000060.000002

1000.0 m

Froude number, min= 0.019, max= 0.338

Legend

0.3375110.2844570.2314030.1783480.1252940.0722400.019185

Velocidades

Level 2

1000.0 m

2.6695 m/s

Un (……….)

Resultados a la fecha en la

bifurcación:

Se comprueba que la estructura de control construida reducirá el paso de sedimento hacia el río Carrizal.

Se comprueba que un dragado en el río Samaria podía restituir la distribución original de gastos (se ha podido ubicar el sitio y volumen).

Se comprueba que un sistema de mallas puede encauzar mejor el sedimento en el río Samaria, pero hasta el momento, no se logra el mismo resultado en el río Carrizal.

Trabajos pendientes (en la bifurcación):

Se implementa un modelo numérico (3D) para simular el comportamiento del sedimento.

Analizar en el modelo físico el funcionamiento de las estructuras para el manejo del sedimento.

Encontrar una solución al transporte de sedimento en el tramo del Carrizal en la estructura de control.

FIN