hidraulica fluvia

1. INTRODUCCIÓN
Los ríos son elementos naturales que captan las aguas de una cuenca y las transportan, hasta su desembocadura.
La hidráulica fluvial estudia la intervención del hombre sobre los ríos, ya sea para la adecuación al sistema de aprovechamientos del recurso hídrico, la disminución de riesgos de daños por inundación, o bien por la intersección del río con una obra de infraestructura(carretera, ferrocarril, conducciones, etc.).
Si bien los ríos y los canales artificiales conducen agua, existen importantes diferencias entre ambos.
Es imprescindible destacar, que los canales son obras de ingeniería como cualquier otra infraestructura.
Un canal responde a un proyecto, con su respectivo caudal de diseño, régimen de explotación, trazado, revestimiento, sección tipo, etc.Además, es posible que el proyecto de un canal contemple obras para evitar la entrada de sedimentos (trampas de arena, decantadores, etc.).
En el caso de los ríos no existen determinaciones previas. El caudal es siempre variable, según el régimen hidrológico de la cuenca, y puede ser a una escala de tiempo estacional o bien restringido a un evento meteorológico.
En general, la forma del cauce de unrío responde a ciertos caudales de elevadas recurrencia.
Otra gran diferencia es que el río, al ser parte del medio ambiente, se relaciona con el mismo y conforma a su alrededor un ecosistema húmedo, apropiado para la vida vegetal y animal.
Un río mantiene un flujo bifásico de agua y sedimento (procedente del cauce o de la cuenca), en el cual si no existen cambios espaciales o temporales,simplemente el río aporta una cierta cantidad de ambas fases.
La hidráulica fluvial intenta ser una herramienta para el ingeniero en la cuantificación de los cambios en la fase sedimento, que le permitan dar solución a problemas tales como tarquinamiento y pérdida de capacidad en embalses, explotación de áridos admisibles, o variaciones en la cota de fondo. Estas últimas suelen ser las mas gravespara obras cimentadas en el río o cerca del mismo (puentes, acueductos, etc.) y también para obras subfluviales (túneles).
Al poseer un fondo móvil, el régimen hidráulico de un río puede adaptarse a las altas velocidades de erosión mediante una sucesión de régimen lento y rápido, como se observa en la naturaleza. Existe una resistencia al flujo dada por el tamaño del grano del material que componeel lecho, a la que debe agregarse una rugosidad debido a las formas del fondo (rizos, dunas, etc.).
Para finalizar la comparación, es conveniente destacar que los ríos se encuentran sometidos a crecidas, situación que crea las mayores solicitaciones modificando el equilibrio del cauce, formando considerables erosiones, provocando desbordes e inundaciones, etc.
Velocidad del fluido y resistenciaal flujo.

Ecuación del movimiento.


Un lecho granular sometido a la acción de una corriente de agua, observará que en algún momento una partícula es desplazada por la fuerza de arrastre del agua. Conocer en que condiciones ocurre este fenómeno, es el problema denominado Inicio o Umbral del Movimiento del fondo, el cual permite establecer el comienzo y la finalización del flujobifásico.

Por otro lado, existe una fuerza de fricción aplicada en todo el contorno del cauce que se opone al se obtiene:


Para cauces muy anchos (B > 20 h) entonces Rh. La ecuación puede escribirse:



La acción del agua sobre el fondo puede representarse también por una velocidad
característica denominada “velocidad de flujo o corte u*”.:


Con la velocidad de corte es posibledefinir otro parámetro adimensional denominado número de Reynolds granular “Re*”.








Flujo turbulento


Es importante destacar que los flujos en la naturaleza son turbulentos y dependiendo del espesor de la subcapa viscosa “” respecto del diámetro “D” de las partículas del lecho, el movimiento podrá ser turbulento a pared lisa (> D) o rugosa (> D) según muestra la figura...