Hidraulica fluvial

Estudio sobre estabilidad de traviesas y lechos de escollera con transporte sólido

II. CONCEPTOS BÁSICOS DE HIDRÁULICA FLUVIAL
II.1. Transporte de sedimento en un río Tradicionalmente existen dos criterios para clasificar el transporte de sedimento en un río: según el modo de transporte y según el origen del material transportado. El material puede ser transportado en suspensión,manteniéndose entre la masa del flujo gracias a fenómenos de turbulencia, o por el fondo, rodando, arrastrándose o saltando. En un río siempre se dan los dos tipos de transporte conjuntamente y las proporciones entre uno y otro dependen de las condiciones orográficas, geológicas, climatológicas o forestales de la cuenca. Es importante notar la dificultad de distinguir entre un grano de sedimento que avanza agrandes saltos y un grano que se transporta en suspensión con pequeñas interrupciones. Según su procedencia, el material transportado puede tener origen en el propio cauce o bien en otras zonas de la cuenca hidrográfica por las que no discurre ningún curso de agua salvo en avenidas. El transporte de sedimento de origen el cauce se reparte entre el transporte en suspensión (material más fino) y defondo (material más grueso). En cambio el material que procede de la cuenca hidrográfica, y que recibe el nombre de material de lavado de la cuenca, es un material muy fino que sólo puede ser transportado en suspensión. Se podría establecer un diámetro límite para separar el material transportado en suspensión procedente del propio cauce y el de lavado siendo este límite de 0,063 mm, siendo elmaterial más fino el de lavado. Sin embargo hay que tener en cuenta que el tamaño de las partículas sólo es orientativo ya que una misma partícula puede estar en reposo, desplazarse por el fondo, saltar o transportarse en suspensión. Un hecho conocido en Hidráulica Fluvial es que el transporte de fondo es el que más repercute en el río en aspectos de su morfología, como el ancho o la pendiente, ya quees la causa de sus modificaciones (aunque en determinados casos sólo represente el 10% del transporte total). II.2. Equilibrio de fondo en presencia de transporte El fondo está en equilibrio en presencia de transporte de sedimento cuando las partículas que erosionan son las mismas que sedimentan, de manera que el fondo no modifica su cota. Al tratarse de un equilibrio móvil también se puedenconsiderar ciclos de manera que al cerrarse un ciclo no haya ni exceso ni falta de sedimento y el fondo se pueda considerar en equilibrio. Una herramienta sencilla para entender cualitativamente, aunque con limitaciones, el fenómeno de equilibrio de fondo es la Balanza de Lane (1955), que propone una relación entre cuatro variables: el caudal líquido unitario q , el caudal sólido unitario de fondo q s, la pendiente i y el
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tamaño del sedimento D :

Fig. 2 Analogía de la balanza de Lane (1955).

La balanza permite determinar el comportamiento de un río si se varían sus condiciones de equilibrio natural de manera que, una variación en el peso (caudales unitarios líquido o sólido) o una variaciónen el brazo de palanca, pendiente o tamaño de la partícula, conducirá a un desequilibrio erosivo o de sedimentación. Para cada problema concreto se ha de valorar que parámetros de la balanza han provocado el desequilibrio y cuáles se pueden reajustar para devolver la posición vertical de equilibrio. Cuando los caudales líquido y sólido de un río no están equilibrados se tendrá un exceso detransporte de fondo (“sobrealimentación”) o un defecto (“subalimentación”), y por eso se producirá una sedimentación o erosión respectivamente. Así siempre que se da un desequilibrio de caudales el fondo evoluciona hacia una nueva situación de equilibrio variando su pendiente hasta conseguir una nueva pendiente de equilibrio. Un ejemplo de esto sería un desequilibrio en el que se tiene mucho agua y...