Ingenieria Fluvial Cap 3

E.F.P. DE INGENIERIA AGRICOLA

HIDRAULICA FLUVIAL (RH-556)

RESOLUCION DE CUESTIONARIO Y PROBLEMAS DE HIDRAULICA FLUVIAL CUESTIONARIO2

Solución:

Mediante la fórmula de balanza de Lane se puede observar cómo se comporta los sedimentos dentro de un reservorio, y aguas abajo del reservorio

ING. MSc. JORGE E. PASTOR WATANABE

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En la grafica se puede ver que la parte cóncava se mueve aguas abajo, esto sucede por la erosión.

Si no se pone obras de protección de erosión el resultado es:


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3.3. ¿Cuál será la relación empírica geométrica más plausible entre el calado y el caudal (es decir que valor de  en y   ) de una corriente natural si se acepta la formula de Manning? ¿Y formula de Chezy, en la que     ? ¿Por cuánto habría de multiplicarse el caudal para duplicar el calado?

SOLUCION: El movimiento del agua en lamina libre es que la velocidad media es mayor cuanto mayor es el tamaño de la sección, más concretamente cuanto mayor es su dimensión vertical, profundidad, tirante o calado y (por la formula de Manning sabemos que     en un cause ancho) .Ademas como B.y.v es el caudal Q y como    , se desprende que el calado “y” crecerá con el caudal suavemente que la anchura B, al igual que la velocidad.


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3.5 La distribución transversal de la velocidad en una sección se puede representar por:

y = CALADO r = radio de la curvatura D = Tamaño de grano. El sub índice

“e “significa el centro de la sección (línea media) estudiar las

diferencias de distribución transversal de velocidad entre un canal rígido y un rio. Deducir la distribución en el caso en que la sección del rio venga definida por: (⁄) = (⁄)⁵ (para el origen de esta expresión ef. 5.5)

Respuesta:

La dirección de la velocidad del agua no es paralelo a los contornos(las orillas) como se podría suponer en primera instancia , sino que presenta desviaciones el modulo de la velocidad no es uniforme a través de una sección si no que en ING. MSc. JORGE E. PASTOR WATANABE

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general el agua corre más por las partes más hondas Esta característica

de

la corriente son muy importantes en los cambios fluviales y para las obras de ingeniería.

El thalwerg como la línea más onda, señala La corriente más veloz del rio. Pero la dirección dominante de la corriente depende del caudal circulante En la geometría fluvial de un cauce principal sinuoso, un caudal menor (q1) dará lugar a una corriente de mayor curvatura así como convergente hacia la curva y divergente a la salida de la curva estas características se pueden deducir de las secciones transversales “ideales”

recorridos por distintos caudales

menores que el caudal que llena el cauce ( caudal dominante ) . La desviación de la velocidad respecto al contorno ocurre en todas partes, pero en mayor en los puntos de inflexión El flujo

convergente

hacia la curva implica una

concentración de caudal y por ello una erosión de fondo mientras el flujo divergente

desde la curva implica una expansión del caudal y por ello una

acreción del fondo. Estrechamientos y ensanchamientos están ligados así a las curvas de los ríos

Distribución velocidad y gasto sólido

La distribución en una sección transversal del flujo y de transporte sólido por fracción granulométrica muestra que los finos se distribuyen más bien en la sección que los más gruesos. Significa que el muestreo un puede ser basado únicamente en la distribución transversal del gasto líquido.


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3.6 Un problema de los saltos hidroeléctricos de derivación es el reintegro del agua al rio, en particular el riesgo de que la salida quede bloqueada por sedimentación ¿cuál de las tres salidas a,b,c, ¿sería preferible a este respecto según la morfología fluvial . cual sería preferible en cuanto a nivel de agua y salto bruto? Solución:


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Como se sabe que las corrientes de los ríos son masas en movimiento con una inercia al cambio de dirección. El contorno opone una fuerza de exterior que produce dicho cambio. En ocasiones es visible un efecto o rebote

de una

corriente en una orilla. El efecto es mayor cuando mayor es la velocidad. Entonces además a mayor ángulo de incidencia mayor ángulo de reflexión es decir se podría dar la analogía con el rebote de un objeto o con reflexión. En régimen rápido (Fr>1) los cambios de dirección de los contornos producen ondas permanentes, como resaltos laterales.

Este concepto se tiene que tener en cuenta ya que esto nos permitirá elegir el lugar donde se puede hacer el reintegro.

Se podrá observar que la mejor salida es en el punto B.

Salida B: ya que esta tendrá menos incidencia en las orillas por que el contorno opondrá menor fuerza exterior en el cual habrá un equilibrio de del río (esto quiere decir un equilibrio en la erosión y la sedimentación en el contorno del río) por lo que generará un menor cambio en la morfología del río y un menor salto bruto y el nivel de agua será igual en la misma sección del río por que el ángulo de inclinación será agudo con respecto al corte hacia el agua.

Salida A : El agua al ser su reintegro al río al ingresar el agua encontrara obstáculo el sedimento como se muestra en la siguiente figura. Corte A – A`


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Corte R – R`

Este obstáculo ocasionara la disminución de la velocidad de sus aguas por lo que generará la acumulación de la sedimentación de los sólidos del río de reintegro y el río receptor. De esta manera habrá un desequilibrio en mayor grado del río receptor.

Su morfología de este río podrá en algunos casos generar el generar el empuje de los sedimentos y crear islotes; formando márgenes rectos hasta convertirse en cauces trenzados. De esta manera ocasionando saltos brutos de mayor fuerza. Porque el agua chocara con los sedimentos y cortara en forma casi perpendicular el agua.

Salida en C: El obstáculo que presenta la orilla opuesta y la corriente principal ocasionara la en un primer lugar la erosión de la orilla en el punto C y luego su disminución de la velocidad de sus aguas por lo que generará la acumulación de la sedimentación de los sólidos del río de reintegro y el río receptor en la orilla opuesta como se muestra en la figura. De esta manera habrá un desequilibrio en mayor grado del río receptor. Su morfología de este río podrá en algunos casos generar el cambio morfológico del río moviendo su curso de un lugar a otro pero conservando Su forma meandrica. De esta manera ocasionando saltos brutos de mayor fuerza. Porque el agua chocara con la velocidad mayor en la zona de la orilla cóncava o exterior (adyacente al ingreso del rió) por lo que tendrá un mayor nivel del agua y provocara un salto bruto mayor.


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PROBLEMAS

3.1 Los caudales diarios máximos del rio besos en sta Coloma de Gramanet entre 1968-69 y 1989-90 en m3/s son:

SOLUCION:


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3.2 Estudiar la variación de calados en el thalweg en función de la curvatura del eje para la curva del rio Ebro dada en el plano . Situada entre Tortosa y asco. Dibujar en un gráfico con las mismas abscisas las funciones c(s) e y(s) estudiar la aplicabilidad de las leyes de fragüe. Igualmente para la curva del rio Misisipí de la figura (hotchkiss bend) SOLUCION:

Para el análisis de las leyes de Fargue debe existir una relación entre la curvatura en planta del cauce y la pendiente local del fondo del río. Es decir el análisis de la variación de los tirantes o profundidades formado por la pendiente local del fondo del río en función de la curvatura en planta del eje del cauce del río. Para un mejor entendimiento se muestra los siguientes esquemas de interacción. ING. MSc. JORGE E. PASTOR WATANABE

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DONDE: S : curvatura del eje del río ebro Y: Calado o tirante del río c(s):Función de curvatura y(s):Función de calado INTERPRETACION DEL GRAFICO 1.- y(s) es la función de calado partir del cual se determina el fondo del río por el thalweg debido a que el caudal circulante origina un flujo convergente hacia la curva produciendo una concentración de caudal por reducción del ancho del río que genera la erosión del fondo del lecho. Mientras un flujo divergente implicara expansión del caudal Generando la acreción o sedimentación del fondo del lecho del río. 2.- c(s) es la función de curvatura donde la parte cóncava de la curva es más profundo cuanto mayor es la curvatura máxima de la curva, mientras un cambio gradual de curvatura da un perfil de fondo continuo. 3.-Estas funciones son generadas en el sentido del flujo desde el nivel de superficie del agua de 27.28m hasta 27.10m con caudal circulante como se muestra en la vista en la planta del rio Ebro.


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4.-Podemos observar que el thalweg es la línea más honda que señala la corriente más veloz del rio que para un caudal alto y descendiente la corriente se hace mas curvada. Estas leyes de Fargue son más exactas en condiciones de flujo sin restricción en la dinámica fluvial y en condiciones de la acción modeladora del caudal. B)Se recomienda determinar gráficamente la curvatura sincretizando la línea media en segmentos de longitud s , trazando las tangentes y calculando c . A continuación pueden comprobarse los valores de y ajustar una relación entre ellos.


con los valores

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Ingenieria Fluvial Cap 3

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