Transporte de sedimentos

TRANSPORTE DE SEDIMENTOS DEFINICIÓN Y CONCEPTOS Se entiende por sedimento a todas las partículas de suelo y roca de una cuenca que son arrastradas y transportadas por una corriente de agua. Según su comportamiento, al ser transportado por el flujo, el sedimento se puede diferenciar en dos grandes grupos: el del fondo y el de lavado. Al estudiar un tramo de río, el primero es el material que formael fondo o álveo del cauce y el segundo el que no se encuentra dentro de ese material. Este último está formado por partículas muy finas como limos y arcillas que el agua transporta en suspensión. La diferencia principal en el comportamiento entre el material del fondo y el material de lavado consiste en que el transporte de fondo depende de las características hidráulicas de la corriente y delas características físicas del material; por tanto si en dos ríos se tienen tramos semejantes y con idéntico material en el fondo, transportan las mismas cantidades de material del fondo bajo condiciones hidráulicas semejantes. Lo anterior no ocurre con el material de lavado; en forma general, un río puede transportar tanto material de lavado como llegue a él, casi independientemente de lascaracterísticas hidráulicas de la corriente. Así, dos ríos semejantes con igual material en el fondo, pero uno con cuenca protegida o forestada y otro con una cuenca desprotegida con fuertes pendientes y material suelto sobre su superficie, arrastran cantidades completamente diferentes de material de lavado, llegando el primero al extremo de no transportar nada de ese material. Como se ha indicado, seclasifica como material de lavado todo aquel material fino que no se encuentra representando en el material del fondo. Cuando los diámetros de este último no son conocidos, se establece como límite entre ambos materiales al diámetro de 0.062 mm, de tal manera que el transporte de lavado es el formado por todas las partículas menores que ese diámetro. El transporte de lavado siempre tiene lugar ensuspensión, mientras que el transporte del material del fondo puede tener lugar dentro de la capa del fondo o en suspensión. La capa del fondo, como su nombre lo indica, se encuentra justo arriba del lecho de. un cauce. Einstein, quien introdujo este concepto, le asignó un espesor igual a dos veces el diámetro de la partícula considerada. Por tanto, en una condición real hay tantas capas de fondocomo partículas de diferente tamaño se tengan en el fondo. El transporte unitario de sedimentos se expresa en peso o en volumen. Si se expresa en peso se designa con la letra “gx” cuyas unidades serán kgf/(s m) y si se expresa en volumen, se designa con la letra “qx” y sus unidades son m3/(s m). Es muy importante tener en mente que el volumen qx obtenido con las fórmulas de transporte es el ocupadopor las partículas sólidas sin dejar huecos entre ellas. Por tanto, la relación entre gx y qx esta dada por:

g x   s qx
El subíndice x depende del tipo de transporte.

(1. 1)

Así por ejemplo: si se obtiene que qx = 2 m3/(s m), ello significa que cada segundo y por casa metro de ancho de la sección está pasando un volumen sólido de 2m3 de material, del que están constituidas laspartículas, sin que haya huecos entre ellas. El volumen real Vx que ocuparía el material transportado, si llegara a depositarse, se obtiene de la relación

Vx 
donde qx gx

q x bt g x bt Q x t G x t    1  n  1  n  1  n   S 1  n 

(1. 2)

Qx, Gx

S

t Vx

n b

transporte unitario de sedimentos expresado en volumen (m3/(s m)) o en peso(kgf/(s m)),-respectivamentetransporte de sedimentos que pasa por la sección completa de un cauce expresado en volumen (m3/s) o en peso (kgf/s), respectivamente peso específico de las partículas y del agua respectivamente, en kgf/m3 intervalo de tiempo volumen real ocupado por los sedimentos que pasan por una sección, en el lapso t, una vez que ellos se han depositado porosidad del material depositado ancho del fondo del...