DEFINICION DE HIDRAULICA FLUVIAL La Hidráulica Fluvial, Fluvial, es una ciencia que estudia el comortamiento de los R!os, considerando las si"uientes caracter!sticas# Caracter!sticas Caracter!sticas $!sicas# • • •
Forma del rio, lon"itudinal % transversal& 'endiente del rio, (io de lec)o& *material *material que constitu%e constitu%e el $ondo+& $ondo+&
Caracter!sticas Caracter!sticas )idráulicas • • • • •
Velocidad Caudal, (irante, (irante, Numero de Re%nols, Numero de Froude, etc+,
Caracterias Caracterias de transorte de solidos • • • • • • •
Velocidades de ca!da de art!culas, Fueras tractivas Inicio de movimiento de art!culas, (ransorte (ransorte de de solidos de $ondo, (ransorte (ransorte de de s-lidos en susensi-n, .ocavaci-n o erosi-n& .edimentacion&
Cu%o o/0etivo es el arovec)amiento arovec)amiento del recurso )!drico %1o la reducci-n de los ries"o de da2o a di$erentes estructuras creadas or el )om/re en a$án de cu/rir sus necesidades % me0orar su /ienestar& DEFINICION DE FLUVIO3ORFOLO4IA O 3ORFOLO4IA FLUVIAL La 5uviomor$olo"ia imlica el estudio de los cam/ios que e6erimenta un rio, tanto en su recorrido recorrido *er7l lon"itudinal+, como en su secci-n trasversal trasversal *lec)o % már"enes+, con el o/0etivo de comrender % e6licar los $en-menos de a "radaci-n *sedimentaci-n+ % de"radaci-n *erosi-n+ % la manera como el rio )a lle"ado a su $orma resente&
CLA.IFICACION DE LO. RIO. La clasi7caci-n de los r!os se uede realiar de di$erentes maneras, udiendo ser los si"uientes# De acuerdo a su R8"imen Hidrol-"ico& Hidrol-"ico & R!os E7meros&9 Aquellos que llevan a"ua en eisodios de $uertes reciitaciones, mientras que se mantienen secos el resto del tiemo& *R!os de la Costa+ R!os 'erennes&9 Aquellos que llevan a"ua en $orma ermanente& *R!os de la .elva % al"unos de la .ierra+&
De acuerdo al Lec)o de Fondo R!os Aluviale R!os Aluviales& s&99 Aquel Aquellos los r!os r!os que tiene tienen n un cierto cierto eses esesor or de mater material ial "ranul "ranular ar rácti rácticam cament ente e suelto suelto % or lo "ener "eneral al rese resenta ntan n muc)o muc)o más más e6tensi-n )oriontal que la del cauce romedio, estos a su ve se dividen de acuerdo a su Comosici-n del 3aterial Aluvial R!os de Arena, Arena, no )a% material de tama2o de "rava, or lo que la disersi-n "ranulom8trica es relativamente eque2a& R!os de 4rava, 4rava , )a% tanto arenas como "ravas, se uede roducir el $en-meno de acoraamiento& R!os Acoraados, Acoraados , El acoraamiento es un $en-meno natural que /a0o determinadas circunstancias se resenta en un lec)o m-vil, mediante el cual la caa suer7cial está constituido or "rava % el lec)o in$erior or arena& Desde el unto de vista ráctico el acoraamiento si"ni7ca que una $racci-n de los s-lidos de $ondo *los más "ruesos+ act:an como elementos de rotecci-n contra la erosi-n, ero tam/i8n esto uede traer ro/lemas al arrastrarse el material "rueso, encuentra un mater material ial 7no muc)o muc)o más más $ácil $ácil de eros erosion ionar ar % causa causarr ro/l ro/lema emas s a al"una estructura&
R!os de Lec)o Co)esivo&9 Aquellos r!os en el cual su lec)o está $ormado or limos, arcillas, % material $an"oso& R!os de Lec)o Rocoso&9 Aquellos r!os en el cual su lec)o está $ormado or material rocoso rioritariamente& De acuerdo a su Forma o Clasi7caci-n 3or$ol-"ica & R!os Rectos&9 'rácticamente Rectos&9 'rácticamente no e6isten r!os rectos en la naturalea, se alica a un tramo del rio, a veces sucede que e6iste un sistema de encauamiento recto, constituido or diques aralelos, ero dentro de 8l ara caudales menores que el de su caacidad, el rio desarrolla su roia sinuosidad& R!os Entrelaados o (renados&9 Corresonde "eneralmente a r!os anc)os, cu%a endiente es $uerte, lo que da lu"ar a eque2os tirantes % el rio corre en $orma de varios canales o /raos alrededor de eque2as islas& Lane lanteo que dos causas e6lican la e6istencia de un rio entrelaado % son# ;&9 E6ceso de .edimento que el rio no uede transortar en su totalidad, una de los cuales deosita % da lu"ar a $ormaci-n de islas % <+ 'endiente $uerte, lo que ori"ina eque2os tirantes& Uno de estos $actores o los dos 0untos, son causas de aarici-n aarici-n de r!os r!os entrelaados& entrelaados& R!os 3eandricos&9 Están 3eandricos&9 Están $ormados or una sucesi-n de curvas& Las caracter!sticas de estas curvas son mu% dinámicas, que no se de/en esencialmente a las roiedades del terreno, si no a la naturalea del comortamiento comortamiento 5uvial& De acuerdo a su R8"imen Hidráulico Estas caracter!sticas var!an de un eriodo a otro, udiendo ser #
R!os (orrenciales (orrenciales o de R8"imen R8"imen .u/critico&9 .u/cri tico&9 Froude Froude = ; R!os (orrentes (orrentes o de R8"imen .uercritico&9 .uercriti co&9 Froude >; De acuerdo al Deslaamiento del Cauce R!os sin áreas de inundaci-n *r!os con7nados+& R!os con áreas de inundaci-n& Requiere o/ras de rotecci-n& De Acuerdo a su Edad R!os ?R!os ?-ven venes& es&99 Corresonde al estado inicial de los r!os, cuando el a"ua $orma su curso inicial, esta tiene una secci-n en $orma de V % son mu% irre"ulares& R!os 3aduros&9 Cuando el rio se convierte en maduro, se aml!a su secci-n transversal, disminu%e la endiente, este rio está en estado de equili/rio o rr-6imo 6imo a 8l& 8l& La end endie ient nte e % la ener ener"!a "!a del del rio rio son son su7c su7cie ient ntes es ara ara trans transor ortar tar el aort aorte e solido solido que lle"a lle"a a 8l& Ha% Ha% desar desarro rollo llos s a"r!co a"r!colas las % ur/anos en las lanicies aleda2as& R!os Vi R!os Vie0o e0os& s&99 Los r!os vie0os corresonden a un estado más avanado de desar desarro rollo llo&& La endi endient ente e del rio se esta/i esta/ilia lia&& El r!os r!os esta esta encau encauado ado % controlado& Ha% un uso intensivo de todo el valle& Ha% desarrollos ur/anos, a"r!colas e industriales imortantes& GEOMETRIA HIDRAULICA DE UN RIO Este conceto está re$erido en relaci-n con la redicci-n de la variaci-n de las caracter!sticas "eom8tricas % endientes de un rio cuando se modi7ca al"una de las condiciones naturales de la cuenca %1o del rio& AL4UNA. RELACIONE. 4EO3E(RICA. Lane Lane rou rouso so una relac relaci-n i-n ara ara deter determin minar ar si un rio es entr entrela elaad ado o o meandr meandrico ico,, consi consider deran ando do la endie endiente nte del del rio % el cauda caudal& l& *En unidad unidades es in"lesas+ .i
. @ B&< > B&B;B es del tio entrelaado,
.i
. @ B&< = B&B; es del tio meandrico&
El caudal en $t 1s % .$t1$t& Otras relaciones roonen lo si"uiente ara r!os del tio meandrico# Consideran que la lon"itud de onda es aro6imadamente aro6imadamente entre entre % ;; veces el anc)o del cauce, siendo más com:n ;B veces el anc)o del cauce % la amlitud es aro6imadamente veces el anc)o del canal&
La anc)ura es roorcional roorcional a la ra! cuadrada del caudal# Es decir que un rio cuatro cuatro veces veces más caudalos caudaloso o tendr!a tendr!a una anc)ura anc)ura aro6 aro6imada imadament mente e del do/le&
G*+;1<
UNIDAD DIDACTICA II. TEORIA DEL REGIMEN Y ESTADO DE EQUILIBRIO CONCEPTOS PREVIOS 4RADO. DE LIGER(AD Escurrimiento Escurrimie nto con un "rado de li/ertad&9 .e dice cuando se tiene tiene un canal con anc)o % endientes endientes dadas % un "asto "asto determinado, este escurrimiento tiene un "rado de li/ertad % /asta una ecuaci-n ara conocer el tirante que es la :nica varia/le& Escurrimiento Escurrimie nto con dos "rados de li/ertad .e dice cuando se tiene un canal, además de )acer asar el "asto liquido se alim alimen enta ta cons consta tant ntem emen ente te de un cier cierto to "ast "asto o s-lid s-lido, o, se a0us a0usta tara ran n la endiente del $ondo % el tirante, )asta valores tales que el "asto liquido sea caa de arrastrar el material s-lido *"asto solido+, entonces se dice que el escurrimiento tiene dos "rados de li/ertad, %a que se uede a0ustar el tirante % la endiente % se necesitar!a dos ecuaciones ara el cálculo las dos varia/les& Escurrimiento de tres "rados de li/ertad& .i se $orma un canal % si se alimenta un "asto l!quido % un "asto s-lido como en el caso anterior, se a0ustara la endiente, anc)o % tirante de la secci-n )asta que el "asto liquido arrastre en $orma uni$orme % continua el sedimento alimentado& En estas condiciones se dice que la corriente tiene tres "rados de li/ertad % se requerirán tres ecuaciones a 7n de de7nir el estado de equili/rio&
.i se ermiten todos los "rados de li/ertad, un rio es una corriente de a"ua que $orma su cauce a0ustando li/remente, li/remente, su anc)o, su endiente % su nivel de a"uas, )asta que lle"a a un estado de equili/rio&
ESTADO EST ADO DE EQUILIBRIO Estado de Equii!"io# Equii!"io # se dice a un tramo de un rio cuando la cantidad de solidos que in"resa es i"ual a la que sale, en un tiemo determinado& En dic)o tramo no )a% erosi-n ni sedimentaci-n& Evidentemente que el estado de equi equili/ li/ri rio o solo solo ued uede e ente entend nder erse se como como una una cond condic icii-n n medi media a en el tiemo&
Cuando un tramo 5uvial se encuentra en estado de equili/rio, si"ni7ca que la endiente, la "eometr!a del cauce, la descar"a, la ru"osidad % cualquier otra caracter!stica )idráulica son las requeridas ara transortar los s-lidos que in"resan a dic)o tramo& La endiente de un tramo 5uvial en estado de equili/rio reci/e el nom/re de er7l o endiente en equili/rio& ESTABILIDA ESTABI LIDAD D EST ESTA ATIC TICA# A# EST ESTABI ABILID LIDAD AD DIN DINAMI AMICA CA Y EST ESTABI ABILID LIDAD AD MOR$OLOGICA Esta!iidad Est%ti&a.' .e resenta cuando en una corriente los már"enes % el $ondo ermaneces constantes, or lo que la secci-n no var!a % en lanta el rio no su$re nin":n corrim corrimien iento to latera lateral& l& Este Este "rado "rado de esta/i esta/ilid lidad ad lo tienen tienen los canale canales s sin arrastre de sedimentos o al"unos r!os durante la 8oca de estia0e& Esta!iidad Di(%)i&a.' Corresonde a los r!os o canales que tienen un solo cauce % todo el "asto asa or 8l, además e6iste arrastre de sedimentos % aunque sus secciones transversales lle"an a variar, ellas son aro6imadamente similares a2o con a2o, al ser o/servados en la misma 8oca& Esta!iidad Mo"*o+,i&a.' Cu/re el conceto más amlio, esto es que en cualquier cauce natural, la endiente, el anc)o, tirante % numero de /raos or lo que escurre escurre el "asto, deenden de las caracter!sticas del sedimento, de la calidad % cantidad del transorte de sedimentos % su distri/uci-n anual de caudal que rocede de a"uas arri/a o que es aortado lateralmente& TEORIA DEL REGIMEN Esta teor!a tiene como o/0etivo lo"rar el dimensionamiento *anc)o, tirante % end endie ient nte+ e+ de cana canale les s %1o %1o r!os r!os dond donde e se ret reten ende de cons constr trui uirr al"u al"una na estructura )idráulica ica, de modo que no se roduca erosi-n i-n ni sedimentaci-n, es decir que se lo"re el estado de equili/rio& A dic)os r!os o canales, en los que no e6iste erosi-n ni sedimentaci-n, los llamamos r!os o canales en r8"imen& .e uede considerar que la teor!a del r8"imen se ori"in- en la India con los tra/a0os del In"& enned%, enned%, cuando en ;J ;J esta/leci- una relaci-n relaci-n em!rica entre el tirante % la velocidad media ara el dise2o de canales en r8"imen& Dentro de los numerosos estudios realiados, tenemos#