UNIVERSIDAD AUTÓNOMA “TOMAS FRÍAS” DIRECCIÓN DE POSTGRADO MAESTRÍA EN MANEJO INTEGRADO DE CUENCAS HIDROGRÁFICAS CON APLICACIÓN SIG PRÁCTICA 0 EJERCICIOS DE MORFOLOGÍA E HIDRÁULICA FLUVIAL MODULO XII: Medidas Estructurales de Corrección de Torrentes y Ríos DOCENTE: M.Sc. Ing. Ronald Zapata V. RESPONSABLES: Ing. Ariel I. Ballesteros Arévalo Lic. Javier Llanos Choque Potosí – Bolivia Abril de 2012
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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA “TOMAS FRÍAS”DIRECCIÓN DE POSTGRADO
MAESTRÍA EN MANEJO INTEGRADO DE CUENCASHIDROGRÁFICAS CON APLICACIÓN SIG
PRÁCTICA 0
EJERCICIOS DE MORFOLOGÍAE HIDRÁULICA FLUVIAL
MODULO XII: Medidas Estructurales de Corrección de Torrentes y Ríos
DOCENTE: M.Sc. Ing. Ronald Zapata V.
RESPONSABLES: Ing. Ariel I. Ballesteros ArévaloLic. Javier Llanos Choque
Potosí – BoliviaAbril de 2012
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EJERCICIO Nº 1a) Caudal a banca llena y tiempo de retorno
Variable Descripción ValorQBF Caudal a banca llena 58.01T Tiempo de retorno 2.45
El caudal de desbordamiento corresponde al caudal a banca llena y tiene un tiempo de retornode 2.45 días.
b) Forma en planta del lecho
Variable Descripción Valor
S0Pendiente de fondo del cauce
de Leopold y Wolman 0.002
El cauce en función de la pendiente del lecho y el caudal a banca llena, tiene una forma enplanta de tipo meandriforme.
EJERCICIO Nº 2: Tirante y velocidad en lecho fijo y móvil
Tipo de lecho y vFijo 0.807358 1.140822638Móvil 1.512 0.614
Donde:y = tirantev = velocidad
EJERCICIO Nº 3: Análisis del desequilibrio y restablecimiento del equilibrio
Teniendo en cuenta que el fondo de un río se encuentra en equilibrio en presencia de transportede sedimentos cuando no sufre modificación en su perfil; con la construcción de una presaaguas debajo de la misma se produciría una disminución del peso del caudal líquido y seincrementará el peso del caudal sólido lo que significará un exceso de sete caudal,produciéndose un desequilibrio en el sentido de la acreción, lo que se reflejará en menortransporte de sedimentos, generándose un lecho del río con sedimentos de tamaño uniforme.
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El establecimiento de un nuevo equilibrio, considerando el cambio en la pendiente del perfil dellecho se debe de dar por incremento de la misma, observándose en la balanza de Lane elaumento del brazo correspondiente al factor pendiente, lo que generará un aumento del pesodel caudal líquido restableciendo el equilibrio con el peso del caudal sólido y por lo tanto seestablecerá un nuevo equilibrio del fondo del río.
Por otra parte si se desea establecer un nuevo equilibrio considerando el acorazamiento delfondo, en la balanza de Lane se observará el aumento del brazo correspondiente al factortamaño del sedimento, que tendrá como efecto en el aumento del peso de caudal sólidodesequilibrando aún más la balanza con respecto al peso del caudal líquido, lo que indica que elacorazamiento expresado como incremento del tamaño del sedimento, no es una buena medidapara el restablecimiento del equilibrio del lecho del rio.
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MEMORIASDE CÁLCULO
EJERCICIO Nº 1Determinar:a) Si el caudal de desbordamiento corresponde con el caudal de banca llena y a qué periodo de retornocorrespondeLos caudales diarios máximos del río Besós en Sta. Coloma de Gramanet en los años comprendidos entre 1968-69y 1989-90 en m3/s fueron:
Q180= 2.8 Q270= 1.7 Q330= 1.1En la misma zona, el río tiene un sección (artificial) como de la figura (escala gráfica a la derecha), donde se ha formadonaturalmente el pequeño cauce principal que se dibuja. La pendiente media en la zona es 0,4% y el tamaño D50=20mm(el tamaño medio es Dm=41mm y D84=52,5mm).
Resolusión1ro: Obtención de las dimensiones de la sección del cauce1ro: Obtención de las dimensiones de la sección del cauce
2do: Determinación del coeficiente de rugosidadAsumiendo que se tiene sedimentos uniformes, utilizamos la ecuación de Strickler
d50 = 20 mmd50 = 0.02 m
(d50 en m) n = 0.0247
3ro: Determinación de la velocidad y el caudalConsiderando que se tiene las dimensiones del cauce, pendiente y coficiente de rugosidad, utilizamos la ecuación de Manning
b = 12.75 my = 1.41 mz = 1.10 mA = 20.16 m2P = 16.94 mn = 0.0247s = 0.4 %
b) Indicar cual es la tendencia morfológica del cauce (trenzado, meandriforme)1ro: Determinación de la relación de la pendiente y el caudal de banca llenaTeniendo el caudal a banca llena, utilizamos la ecuación de Leopold y Wolman
QBF = 58.01S0= 0.002
2do: Determinación de la forma en planta que tiene un segmento de cauceUbicamos el valor de S0 en la gráfica de QBF y S0
MEANDRIFORME
TRENZADO
EJERCICIO Nº 22. Determinar mediante los métodos de lecho fijo y móvil con fines de comparación la velocidad media y eltirante que corresponde con un caudal de 700m3/s que fluye a través de un río de sección muy ancha(760m) y rectangular.
La pendiente media en el tramo es S = 0.000362; los pesos volumétricos del material de cauce y del agua son s = 2650kg/m3 y = 1000 Kg/m3, respectivamente; la viscosidad cinemática del agua es = 10^-6 m2/s; la aceleración de lagravedad, g = 9.81 m/s2; los diámetros característicos del material del cauce: D35 = 0.00061 m; D50 = 0.00080 m;D65 = 0.00100 m; D84 = 0.00150 m; D90 = 0.00200 m.
a) Resolución para lecho fijo1ro: Determinación del tirante normal en lecho fijo por el método de BresseUtilizamos la ecuación de Bresse adaptada para seciones prismáticas y realizamos iteraciones