unidad 9.dinámica fluvial

UNIDAD 9. DINMICA FLUVIAL

Mgtr. Vicente Albiana Torregrosa

Facultad de Ingeniera / Escuela de Ingeniera Civil Ambiental / Ingeniera Geolgica

1. INTRODUCCIN

2. ACCIONES DE LA DINMICA FLUVIAL

4. PERFIL LONGITUDINAL

5. MORFOLOGA DE LOS ROS

6. DEPSITOS FLUVIALES

3. CONCATENACIN DE LAS ACCIONES EN EL RO

7. TERRAZAS FLUVIALES

8. ASPECTOS INGENIERILES

1. INTRODUCCIN

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

ocasiones, difciles de cuantificar.

- Muchos tipos de ros, desde muy caudalosos con caudal homogneo hasta el otro

extremo, con circulacin espordica de grandes caudales con alto poder erosivo, propio de

climas muy ridos.

- Rambla: flujo de agua intermitente, con importante circulacin sublvea, cauces amplios.

- Los ros son cauces con circulacin prcticamente continua.

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

presentacin de la precipitacin, litologas, periodos de recurrencia, etc.

- Normalmente no presentan un cauce nico, sino que configuran una red hidrogrfica en

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

1. INTRODUCCIN

EVOLUCIN DE LOS SISTEMAS FLUVIALES

Comportamiento dinmico (evolucin rpida en el tiempo geolgico).

La gravedad juega un papel importante en los sistemas fluviales, pues va a ser la que proporciona laenerga potencial al agua, que ser transformada en su movimiento en energa cintica y las acciones de

erosin, transporte y sedimentacin.

FACTORES DE CONDICIONAN LA EVOLUCIN DE UN SISTEMA FLUVIAL

Climatologa (precipitaciones, temperatura, etc).

Relieve inicial (desnivel que proporciona la energa potencial).

Litologa.

Estructura tectnica (direccin de fallas, diaclasas, etc.).

Caractersticas del suelo (sobre todo tipo y densidad de vegetacin).

Nivel de base (nivel de referencia energtico, que puede ser absoluto, caso del mar o relativo,caso de un embalse).

Intervencin antrpica (presas, encauzamientos, cortas, etc).


EROSIN

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

los materiales.

Accin del agua: provoca tensiones de arrastre-empuje sobre las paredes del cauce.Fenmenos qumicos (corrosin): disolucin, hidrlisis, oxidacin-reduccin, etc.Fenmenos mecnicos: rotura, desgaste y arranque de partculas por choque de los materialesarrastrados y el lecho del cauce.

TRANSPORTE

Flotacin: materiales que arrastra el flujo en superficie como consecuencia de tener una densidadinferior a la fluido.

Disolucin: iones que pueden proceder de la atmsfera, de la corrosin, de residuos orgnicos, etc.Suspensin (normalmente tamaos < 0,064 mm): partculas orgnicas o minerales (arcillas ylimos).

Carga de fondo: elementos gruesos que se desplazan por rodadura, arrastre-deslizamiento ysaltacin. Va a producir el desgaste de los materiales transportados buscando una geometra ms

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

aluviales (formados por cantos rodados).


SEDIMENTACIN

Precipitacin: al sobrepasar el producto de solubilidad.Decantacin: prdida de sustentacin al disminuir la velocidad (remansos, estancamientos, cambiosbruscos de rgimen).Abandono de carga en el fondo: al descender la energa energtico de la corriente y, enconsecuencia, de su capacidad para el empuje arrastre.


BALANCE ENERGTICO

PN = PB PA

PB es la potencia bruta o total (energa 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 energa consumida en transportar la carga slida.

PN > 0 Erosin

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

hasta que PB = PA.

PN < 0 Sedimentacin

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

hasta que PB = PA.

PN = 0 Equilibrio (slo transporte)


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

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

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

ECUACIN DE LANE

Qs D50 Q S

Qs Caudal slido.

D50 Dimetro caracterstico del material.

Q caudal lquido.

S pendiente.


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

longitudinal, buscando el perfil de equilibrio.

Suele tener forma cncava (hiprbola) aunque localmente puede aparecer escalonado,

convexo o irregular.


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

tramo de ro


CABECERA

Fuerte pendiente y evacuacin rpida de los detritus.Valles angostos con seccin 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 partculas ms gruesas.Valles en artesa (muy amplios y de fondo llano).

DESEMBOCADURA

Valores muy pequeos de energa para el transporte y casi nulos para la erosin.Pendiente muy pequea y escasa velocidad.LLANURAS ALUVIALES.MEANDROS.LLANURA DE INUNDACIN


MEANDROS

Los ros no discurren en planta sobre lneas 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 centrfugas.

Esto es lo que producir la formacin de los meandros. En la ribera cncava del

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

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


MEANDROS


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

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

-Presentan cierto grado de estratificacin, aunque son heterogneos.

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

limoarcillosa.

-Constituyen un excelente suministro de materiales de construccin.

6.1 DEPSITOS 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)

Tpicos de ros anastomosados, su

granulometra 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 granoseleccin de forma que el

tamao de grano desciende hacia la

superficie.

6.2 DEPSITOS DE MARGEN

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


6.3 DEPSITOS ALEJADOS DEL CAUCE

6.3.1 DEPSITOS DE LLANURA DE INUNDACIN

Se producen en las zonas ms alejadas del cauce, son elementos de granulometra fina transportados

en suspensin.


Son el resultado del encajamiento de los ros en sus propias

llanuras de inundacin, es decir, en los propios depsitos

fluviales.

En general, presentan dos tipologas: 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 ro no sobrepasa el espesor del

antiguo aluvin (derecha del dibujo).

TERRAZAS ESCALONADAS: Cuando el encajamiento del ro

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

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

Cuando son debidas al clima, se suelen denominar climticas o

eustticas (variacin en el nivel del mar por efecto de los

periodos glaciares o interglaciares).

No tienen porqu ser simtricas ni tener el mismo nmero de

terrazas en ambas mrgenes.


PROBLEMAS EN LA PROTECCIN DE MRGENES

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

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

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

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

erosin.


PROBLEMAS EN LA PROTECCIN DE MRGENES


ENCAUZAMIENTOS Y CORTAS

Normalmente un encauzamiento rectificar el trazado de cauce aumentado la

pendiente del lecho (caso de las cortas) y adems tendr unos coeficientes de

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

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

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

caso de no estar bien diseado el encauzamiento.

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

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

estamos trasladando esa energa de erosin aguas abajo del tramo encauzado.

En la actualidad, los encauzamientos rgidos (obras de hormign) se suelen

limitar a zonas muy especficas, como es el caso de reas urbanas, buscando

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

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

dinmica fluvial.


ENCAUZAMIENTOS Y CORTAS


LLANURAS DE INUNDACIN EN EL CURSO BAJO

En los cursos bajos de los ros, para proteger las mrgenes de la erosin y evitar

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

mrgenes.

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

delimitacin que hemos impuesto a sus mrgenes. 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 situacin en la que el cauce

del ro puede tener una cota superior a la de la llanura de inundacin.

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

anegamiento de un gran rea 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

inundacin.


LLANURAS DE INUNDACIN EN EL CURSO BAJO


DESEMBOCADURAS


EMBALSES

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

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

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

fuertes pendientes. Vamos a obtener volmenes de embalse pequeos,

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

Embalses para aprovechamientos hidroelctricos.

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

proporciona embalses de mayor volumen sin necesidad de una cota de

coronacin importante. Estos embalses sern adecuados para atender demandas

de abastecimiento y regados.


PRESAS


INTERACCIN PRESA-DINMICA FLUVIAL


OTROS ESTUDIOS EN PRESAS


PUENTES


EXTRACCIN DE RIDOS


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