Capitulo Ii , Erosion Y Socavacion

Introducción

La socavación consiste en la profundización del nivel del fondo del cauce de una corriente causada por el aumento del nivel de agua en las avenidas, por las modificaciones en la morfología del cauce o por la construcción de estructuras en el cauce como puentes, espigones, etc. El problema de la erosión y socavación en el cauce de un río se ha convertido en un reto para la ingeniería debido a pérdida de las propiedades de los materiales en donde influye la mano del hombre, las constantes alteraciones a la naturaleza que van produciendo variaciones en el cauce natural. Existen diversas formas de resolver estos problemas pero de lo que podemos estar completamente seguros es que no existe una obra de protección de riberas que sea lo suficientemente capaz de resolver todo el problema, pero si reducir el daño a consideraciones menores.

OBJETIVOS: GENERAL: La identificación de la erosión y socavación, analizando los parámetros correspondientes para la posterior precaución. ESPECIFICOS: -El estudio de la erosión y socavación considerando los efectos y consecuencias en obras, cauce. -Reconocimiento a través de la teoría de tales sucesos presentes en un cauce, adoptando medidas frente a ello para no verse afectados.

CAPITULO II: EROSION Y SOCAVACION DE CAUCES 2.01 AREAS RIBEREÑAS INUNDABLES: Las áreas ribereñas inundables se ubican a partir de la parte media hacia la parte baja de la cuenca, presentan una configuración topográfica plana,

donde la pendiente del cauce es pequeña y la capacidad de transporte de sedimentos es reducida. Presentan suelos sueltos, arena fina y grava con capas superficiales de arcillas y se encuentran recubiertos con vegetación típica de áreas inundables. Las áreas inundables, es una franja en la cual quedan incluidos el cauce mayor y una zona de seguridad. Por fuera quedan las planicies que son potencialmente inundables durante las crecientes extraordinarias. Es importante la identificación y el conocimiento de áreas inundables para realizar la delimitación de la ribera, necesaria para la planificación de áreas ribereñas en la cuenca de los ríos. 2.02 PENDIENTE DEL CAUCE DE UN RÍO: Es muy importante pues se relaciona con las características hidráulicas del escurrimiento, en particular con la velocidad de propagación de las ondas de avenida y la capacidad para el transporte de sedimentos. La velocidad de escurrimiento de las corrientes de agua depende de las pendientes de sus canales fluviales., a mayor pendiente mayor velocidad por ello el conocimiento de la pendiente de un curso de agua permite definir el aprovechamiento hidráulico para la generación de energía. Para determinar la pendiente de un curso de agua utilizaremos el método de Taylor Schawartz: Donde: n: Número de Tramos S = Pendiente de un curso de agua.

La pendiente del cauce de un río, se puede considerar como el cociente, que resulta de dividir, el desnivel de los extremos del tramo, entre la longitud horizontal de dicho tramo. De acuerdo al valor de la pendiente, se puede clasificar la topografía del terreno de la siguiente manera:

También es necesario conocer el perfil longitudinal del cauce con la finalidad de identificar puntos de captación, ubicación de posibles centrales hidroeléctricas, etc.

2.03 SECCIÓN ESTABLE DE UN RÍO: Corresponde a un tramo del río que se encuentra en estado de equilibrio. La sección estable de un río, es aquella que tiene la capacidad suficiente para transportar la descarga Q sin causar erosión ni sedimentación. Medida que a través del cual pasa el caudal suficiente para transportar todo lo que lleva. Permite que a través del cauce pase o circule el caudal llevando todo su material tanto sólido y suspensión, no hay sedimentación ni erosión. El método más utilizado es el de BLENCH –ALTUNIN.

 B= 1.81

Fb   Qd *  Fs  

1/ 2

Donde: Qd= m3/seg. Fs = factor de orilla de río (generalmente 0.20) Fb = factor de fondo Fb = Fb0 (1+0.12C) Fb0 = (D

50

;

1/ 3

)

factor de diámetro medio (m)

(metros);

C

= concentración de material de fondo (0.05)

Método de Simon y Henderson:

B=K1 (Q) 0.5 B = amplitud del cauce K1 = Condiciones de fondo del cauce del río.

Valores de K1 en la Ecuación de Simon y Henderson Condiciones del fondo del río

K1

Fondo y orillas de arena

5.7

Fondo de arena y orillas de material cohesivo

4.2

Fondo y orillas de material cohesivo

3.6

Fondo y orillas de grava

2.9

Fondo de arena y orillas de material no cohesivo

2.8

2.04 TIRANTE DE MÁXIMA AVENIDA: Para él cálculo del tirante máximo se aplicará la fórmula de Manning.

Donde: Q:

Caudal de avenida del proyecto, m3/seg

A:

Area de la sección, m2

R:

Radio hidráulico

S:

Pendiente del río, m/m

n:

Coeficiente de rugosidad

2.05 ALTURA O NIVEL DE ENCAUZAMIENTO: La altura del terraplén o muro de defensa es igual al tirante máximo más un borde libre, el cual se aproxima a la altura de la energía de la velocidad o carga de la misma, multiplicado por un coeficiente que está en función de la máxima descarga y pendiente del río. e

H =y

max

+ BL

2

BL =  V /2g Donde: H = Altura del terraplén (m) y = Tirante de caudal de diseño (m) BL = Borde libre (m) v = Velocidad media del agua (m/s) g = Gravedad (m/s2) = 9.81  = Coeficiente

2.06 LA EROSIÓN DE CAUCES: Se presenta en los márgenes del cauce de un río, y depende de la magnitud del caudal y tipo de flujo. La fuerza tractiva del agua vence la resistencia de los materiales produciéndose procesos de socavación lateral y de fondo, eliminando así el soporte de las laderas. Los procesos movilizan además de arcillas y limos, otros materiales como arenas, gravas, cantos y bloques, en las formas de acarreo e disolución, suspensión y acarreo de fondo. TIPOS DE EROSIÓN:

Erosiones que pueden ocurrir en los cauces tanto en forma natural como por la presencia de las obras que el hombre construye dentro del rio. • GENERAL.- Consiste en el descenso generalizado del fondo debido a una mayor capacidad para arrastrar y transportar en suspensión el material del fondo durante una avenida. La erosión en un tramo ocurrirá siempre que en la sección de aguas abajo el volumen de material transportado sea mayor que en la sección de aguas arriba. • TRANSVERSAL.- Por reducción del ancho del Río debido a factores humanos o naturales. • EN CURVAS.- consiste en el incremento de la profundidad del fondo en la zona cercana a la orilla exterior. • LOCAL EN OBRAS RODEADAS POR LA CORRIENTE (PILAS DE PUENTES, COMPUERTAS, ETC,) • LOCAL EN OBRAS UNIDAS A LA MARGEN (ESTRIBOS DE PUENTES) • AGUAS DEBAJO DE PRESAS • AGUAS ARRIBA DE CORTES DE MEANDROS Y RECTIFICACIONES

2.07 LA SOCAVACIÓN DE CAUCES: La socavación es la remoción de materiales del lecho y de las bancas de un cauce debido a la acción erosiva del flujo de agua. Los materiales se socavan en diferentes formas: suelos granulares sueltos se erosionan rápidamente mientras que los suelos arcillosos son más resistentes a la erosión.

TIPOS DE SOCAVACIÓN: 1.- Socavación a largo plazo: Se refiere a la tendencia a la degradación que el lecho presenta a lo largo del tiempo debido a causas externas, ya sean naturales o inducidas por el hombre, pero sin tenerse en cuenta eventos extremos o crecientes.

2.- Socavación por migración lateral de la corriente. La migración lateral del cauce principal de la corriente ocurre dentro de las zonas bajas inundables y puede afectar la estabilidad de pilas, estribos y las zonas de aproximación, o alterar la socavación total al cambiar el ángulo de ataque del flujo sobre las estructuras.

3.- Socavación general. Es el descenso generalizado del fondo del río como consecuencia de una mayor capacidad de la corriente para arrastrar y transportar sedimentos del lecho en suspensión durante crecientes. La más común es debida a la contracción del flujo que ocasiona la remoción de material a través de todo o casi todo el ancho del cauce.

4.- Socavación local. Se refiere a la remoción del material que circunda pilas, estribos, diques o terraplenes de acceso a un puente. Está causada por el cambio de dirección de las líneas de corriente, la turbulencia, la aceleración del flujo y los vórtices resultantes inducidos por la obstrucción al flujo.

2.08 LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACIÓN EN SUELOS COHESIVOS. Para establecer la profundidad de socavación, es aplicable el método propuesto por LIST VAN LEBEDIEV, orientado a cauces naturales definidos.

2.09 LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACIÓN EN SUELOS NO COHESIVOS. Conocido el perfil transversal de la sección bajo el puente antes del paso de la avenida, se escogen en él algunos puntos en cuya verticales se desea conocer a cuánto alcanza la profundidad erosionada. Uniendo éstos se tiene el perfil de socavación.

BIBLIOGRAFIA

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HERNANDEZ NAVA ALEJANDRA, CORTES BOW DARÍO, Hidráulica de ríos. Instituto Politécnico Nacional. DOMÍNGUEZ SANCHEZ CONSTANTINO, Erosión en ríos.

ROCHA ARTURO, Hidráulica Fluvial. SILVA, G. Hidrología básica. Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de Colombia.