unidad 3.dinámica fluvial

UNIDAD 3. DINÁMICA FLUVIAL

Mgtr. Vicente Albiñana Torregrosa

Facultad de Ingeniería / Escuela de Ingeniería Civil Ambiental / Ingeniería Geológica

1. INTRODUCCIÓN

2. ACCIONES DE LA DINÁMICA FLUVIAL

4. PERFIL LONGITUDINAL 5. MORFOLOGÍA DE LOS RÍOS 6. DEPÓSITOS FLUVIALES

3. CONCATENACIÓN DE LAS ACCIONES EN EL RÍO

7. TERRAZAS FLUVIALES

8. ASPECTOS INGENIERILES

1. INTRODUCCIÓN

- Las variables que intervienen en los procesos fluviales son muy numerosas y, en

ocasiones, difíciles de cuantificar.

- Muchos tipos de ríos, desde muy caudalosos con caudal homogéneo hasta el otro

extremo, con circulación esporádica de grandes caudales con alto poder erosivo, propio de

climas muy áridos.

- Rambla: flujo de agua intermitente, con importante circulación subálvea, cauces amplios.

- Los ríos son cauces con circulación prácticamente continua.

- Necesidad de regular (analizar el funcionamiento de los ríos: clima, forma y tipo de

presentación de la precipitación, litologías, periodos de recurrencia, etc.

- Normalmente no presentan un cauce único, sino que configuran una red hidrográfica en

la que destaca uno de ellos como colector principal, con una serie de afluentes.

1. INTRODUCCIÓN

EVOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS FLUVIALES

•Comportamiento dinámico (evolución rápida en el tiempo geológico).

•La gravedad juega un papel importante en los sistemas fluviales, pues va a ser la que proporciona la

energía potencial al agua, que será transformada en su movimiento en energía cinética y las acciones de

erosión, transporte y sedimentación.

•FACTORES DE CONDICIONAN LA EVOLUCIÓN DE UN SISTEMA FLUVIAL

•Climatología (precipitaciones, temperatura, etc).

•Relieve inicial (desnivel que proporciona la energía potencial).

•Litología.

•Estructura tectónica (dirección de fallas, diaclasas, etc.).

•Características del suelo (sobre todo tipo y densidad de vegetación).

•Nivel de base (nivel de referencia energético, que puede ser absoluto, caso del mar o relativo,

caso de un embalse).

•Intervención antrópica (presas, encauzamientos, cortas, etc).


EROSIÓN

El agua en sí misma o en conjunción con la carga movilizada, produce el arranque y el desgaste de

los materiales.

•Acción del agua: provoca tensiones de arrastre-empuje sobre las paredes del cauce.

•Fenómenos químicos (corrosión): disolución, hidrólisis, oxidación-reducción, etc.

•Fenómenos mecánicos: rotura, desgaste y arranque de partículas por choque de los materiales

arrastrados y el lecho del cauce.

•TRANSPORTE

•Flotación: materiales que arrastra el flujo en superficie como consecuencia de tener una densidad

inferior a la fluido.

•Disolución: iones que pueden proceder de la atmósfera, de la corrosión, de residuos orgánicos, etc.

•Suspensión (normalmente tamaños < 0,064 mm): partículas orgánicas o minerales (arcillas y

limos).

•Carga de fondo: elementos gruesos que se desplazan por rodadura, arrastre-deslizamiento y

saltación. Va a producir el desgaste de los materiales transportados buscando una geometría más

redondeada y suavizando todo tipo de irregularidades, algo que queda patente en los depósitos

aluviales (formados por cantos rodados).


SEDIMENTACIÓN

•Precipitación: al sobrepasar el producto de solubilidad.

•Decantación: pérdida de sustentación al disminuir la velocidad (remansos, estancamientos, cambios

bruscos de régimen…).

•Abandono de carga en el fondo: al descender la energía energético de la corriente y, en

consecuencia, de su capacidad para el empuje arrastre.


BALANCE ENERGÉTICO

PN = PB – PA

PB es la potencia bruta o total (energía total por unidad de peso).

PA es la potencia absorbida (transportar la carga y vencer todos los rozamientos).

PA = Pre + Pri + Pt

Pre es la potencia consumida en el rozamiento del agua y el material

transportado con el cauce.

Pri es la potencia consumida por rozamiento interno del aguay los materiales

entre si.

Pt es la energía consumida en transportar la carga sólida.

PN > 0 Erosión

PA < PB Suavización pendiente Aumento de la carga Disminuye PB y aumenta PA

hasta que PB = PA.

PN < 0 Sedimentación

PA > PB Incremento pendiente Reducción de la carga Aumenta PB y disminuye PA

hasta que PB = PA.

PN = 0 Equilibrio (sólo transporte)


Toda corriente fluvial tiende a adquirir una pendiente que le proporcione la energía

mínima necesaria para, deducido el rozamiento, transportar la carga, es decir, una

pendiente en la que PN tienda a cero (PENDIENTE DE EQUILIBRIO).

ECUACIÓN DE LANE

Qs D50 α Q S

Qs Caudal sólido.

D50 Diámetro característico del material.

Q caudal líquido.

S pendiente.

4. PERFIL LONGITUDINAL

Perfil longitudinal : Todos los ríos tienden a encajar su cauce y a suavizar su perfil

longitudinal, buscando el perfil de equilibrio.

Suele tener forma cóncava (hipérbola) aunque localmente puede aparecer escalonado,

convexo o irregular.


Variaciones de la Anchura, profundidad, velocidad y pendiente, según el

tramo de río

5. MORFOLOGÍA DE LOS RÍOS

CABECERA

•Fuerte pendiente y evacuación rápida de los detritus.

•Valles angostos con sección en V.

•Valores elevados de PN.

•TRAMO MEDIO

•Valores moderados o nulos de PN.

•Pendiente mucho menor que en el tramo anterior.

•Transporte de carga sin partículas más gruesas.

•Valles en artesa (muy amplios y de fondo llano).

•DESEMBOCADURA

•Valores muy pequeños de energía para el transporte y casi nulos para la erosión.

•Pendiente muy pequeña y escasa velocidad.

•LLANURAS ALUVIALES.

•MEANDROS.

•LLANURA DE INUNDACIÓN


MEANDROS

Los ríos no discurren en planta sobre líneas rectas. Debido a las irregularidades y

heterogeneidades del terreno, entre otras causas, el trazado sufre desviaciones que

producen curvaturas iniciales. Estas curvaturas se van a ir acentuando debido a las

corrientes transversales que se producen en el flujo debido a las fuerzas centrífugas.

Esto es lo que producirá la formación de los meandros. En la ribera cóncava del

meandro se produce erosión por socavamiento (zona de mayor velocidad) y en la ribera

convexa el agua va a depositar sedimentos (arenas y gravas).


MEANDROS

6. DEPÓSITOS FLUVIALES

-Formaciones no consolidadas de granulometría muy irregular: desde arcillas y

limos hasta bolos y gravas gruesas, pasando por tamaño arena.

-Presentan cierto grado de estratificación, aunque son heterogéneos.

- Aparecen con frecuencia lentejones de arenas o arenas y gravas en una matriz

limoarcillosa.

-Constituyen un excelente suministro de materiales de construcción.

6.1 DEPÓSITOS DE CANAL


6.1.1 CHANEL LANG (FONDO DE CANAL)

A veces una corriente deposita

materiales en el fondo de su canal.

Si esas acumulaciones se vuelven

lo suficientemente gruesas como

para obstruir el cauce, obligan a

dividirse a la corriente y seguir

varios caminos.

La consecuencia es una red

compleja de canales convergentes

y divergentes que se abren camino

entre las barras.

Debido a que esos canales tienen

una apariencia interconectada, se

dice que la corriente es

anastomosada.


6.1.3 ISLAS (BARRAS DE CANAL)

Típicos de ríos anastomosados, su

granulometría depende del tramo en que

se encuentre.

6.1.4 POINT BAR (BARRAS DE MEANDRO)

Se encuentran en la parte interna

(convexa) de los meandros. Suele

presentar granoselección de forma que el

tamaño de grano desciende hacia la

superficie.

6.2 DEPÓSITOS DE MARGEN

Depósitos de margen: relleno de depresiones, grietas, diques paralelos al cauce (motas)


6.3 DEPÓSITOS ALEJADOS DEL CAUCE

6.3.1 DEPÓSITOS DE LLANURA DE INUNDACIÓN

Se producen en las zonas más alejadas del cauce, son elementos de granulometría fina transportados

en suspensión.


Son el resultado del encajamiento de los ríos en sus propias

llanuras de inundación, es decir, en los propios depósitos

fluviales.

En general, presentan dos tipologías: Terrazas encajadas y

escalonadas (colgadas).

La causa puede atribuirse a variaciones en el nivel de base o a

cambios importantes en el clima (fuertes variaciones de caudal).

TERRAZAS ENCAJADAS: Terrazas encajadas: Se forman

cuando el encajamiento del río no sobrepasa el espesor del

antiguo aluvión (derecha del dibujo).

TERRAZAS ESCALONADAS: Cuando el encajamiento del río

corta todo el espesor del aluvión y llega a erosionar el sustrato

rocoso se llaman escalonadas o colgadas (Izquierda del dibujo).

Cuando son debidas al clima, se suelen denominar climáticas o

eustáticas (variación en el nivel del mar por efecto de los

periodos glaciares o interglaciares).

No tienen porqué ser simétricas ni tener el mismo número de

terrazas en ambas márgenes.


PROBLEMAS EN LA PROTECCIÓN DE MÁRGENES

En el caso de los meandros debe tenerse en cuenta su evolución en planta a lo

largo del tiempo, y en el caso que sea necesaria su fijación, por encontrarse

dentro de una población, ser atravesado por un puente, etc. La margen que debe

protegerse con mayor robustez es la exterior, ya que es en la que se producirá

erosión.


PROBLEMAS EN LA PROTECCIÓN DE MÁRGENES


ENCAUZAMIENTOS Y CORTAS

Normalmente un encauzamiento rectificará el trazado de cauce aumentado la

pendiente del lecho (caso de las cortas) y además tendrá unos coeficientes de

rozamiento menores. Esto aumentará la capacidad de desague del tramo y la

velocidad del flujo. Por este motivo, aguas abajo del mismo, se producirán

importantes erosiones en el lecho y posibles problemas de anegamiento en el

caso de no estar bien diseñado el encauzamiento.

Igualmente los tramos encauzados (en el caso del hormigón y materiales

resistentes) van a impedir la erosión en el tramo por parte del flujo, luego

estamos trasladando esa energía de erosión aguas abajo del tramo encauzado.

En la actualidad, los encauzamientos rígidos (obras de hormigón) se suelen

limitar a zonas muy específicas, como es el caso de áreas urbanas, buscando

soluciones más flexibles en el resto (acondicionamiento del cauce, escollerado

parcial, etc.) para reducir el impacto ambiental y modificar lo mínimo posible la

dinámica fluvial.


ENCAUZAMIENTOS Y CORTAS


LLANURAS DE INUNDACIÓN EN EL CURSO BAJO

En los cursos bajos de los ríos, para proteger las márgenes de la erosión y evitar

el desbordamiento en situaciones de avenida, se colocan motas en ambas

márgenes.

Lo que se produce es un aumento de los depósitos sobre el cauce debido a la

delimitación que hemos impuesto a sus márgenes. Antes estos sedimentos se

dispersaban por toda la llanura aluvial. Este aumento de sedimentos disminuye la

capacidad del cauce y obliga a aumentar la cota de las motas laterales, con lo

que al final de mucho tiempo nos encontramos en la situación en la que el cauce

del río puede tener una cota superior a la de la llanura de inundación.

En este caso una rotura de una de las motas (en avenida) provoca el

anegamiento de un gran área y la dificultad de su drenaje una vez ha terminado

la crecida, ya que el cauce se encuentra a una cota superior a la de la llanura de

inundación.


LLANURAS DE INUNDACIÓN EN EL CURSO BAJO


DESEMBOCADURAS


EMBALSES

La cerrada y el vaso del embalse van a depender generalmente del tramo de río

en que nos encontremos, y por tanto la capacidad del embalse.

En zonas próximas a la cabecera vamos a encontrar valles cerrados en V con

fuertes pendientes. Vamos a obtener volúmenes de embalse pequeños,

necesitando una presa de altura importante debido al desnivel del cauce.

Embalses para aprovechamientos hidroeléctricos.

En zonas bajas, valles más abiertos con un fondo menos tendido, lo que

proporciona embalses de mayor volumen sin necesidad de una cota de

coronación importante. Estos embalses serán adecuados para atender demandas

de abastecimiento y regadíos.


PRESAS


INTERACCIÓN PRESA-DINÁMICA FLUVIAL


OTROS ESTUDIOS EN PRESAS


PUENTES


EXTRACCIÓN DE ÁRIDOS


AFECCIONES A LA DINÁMICA FLUVIAL

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