Erosion en Rios

EROSION EN RIOS

Departamento de Hidráulica, FIC.

Dr. Constantino Domínguez Sánchez

TODAS LAS SECCIONES Y TRAMOS DE LOS RIOS PUEDEN ESTAR SUJETOS, EN MAYOR O MENOR GRADO A UN PROCESOS DE EROSION, SEDIMENTACION, O BIEN EN EQUILIBRIO.

Salida

Salida

Sistema de

drenaje

CUENCA DEL

RIO CHIQUITO DE

MORELIA

DEFINICION

DESDE ESE PUNTO DE VISTA SE DICE:

•ESTA EN EQUILIBRIO SI NO VARIA EL PERFIL MEDIO DEL FONDO Y DE LAS MARGENES.

•EXISTE EROSION SI EL NIVEL DEL FONDO DESCIENDE O AL MENOS UNA DE LAS MARGENES SE DESPLAZA HACIA TIERRA.

•HAY SEDIMENTACION SI EL PERFIL DEL FONDO SE ELEVA O AL MENOS UNA DE LAS MARGENES SE DESPLAZA HACIA DENTRO DEL RIO.

SEDIMENTACION EROSION

CLASIFICACION

Perfil

sedimentación

Perfil erosión Perfil equilibrio

EROSIONES QUE PUEDEN OCURRIR EN LOS CAUCES TANTO EN FORMA NATURAL COMO POR LA PRESENCIA DE LAS OBRAS QUE EL HOMBRE CONSTRUYE DENTRO DEL RIO.

• GENERAL.- Consiste en el descenso generalizado del fondo debido a una mayor capacidad para arrastrar y transportar en suspensión el material del fondo durante una avenida. La erosión en un tramo ocurrirá siempre que en la sección de aguas abajo el volumen de material transportado sea mayor que en la sección de aguas arriba.

• TRANSVERSAL.- Por reducción del ancho del Río debido a factores humanos o naturales.

• EN CURVAS.- consiste en el incremento de la profundidad del fondo en la zona cercana a la orilla exterior.

• LOCAL EN OBRAS RODEADAS POR LA CORRIENTE (PILAS DE PUENTES, COMPUERTAS, ETC,)

• LOCAL EN OBRAS UNIDAS A LA MARGEN (ESTRIBOS DE PUENTES)

• AGUAS DEBAJO DE PRESAS

• AGUAS ARRIBA DE CORTES DE MEANDROS Y RECTIFICACIONES

TIPOS DE EROSION

PARA EVALUAR LA EROSION GENERAL SE UTILIZA EL METODO PROPUESTO POR LISCHTVAN-LEBEDIEV, QUIE SE BASA EN LA CONDICION DE EQUILIBRIO ENTRE LA VELOCIDAD MEDIA DEL FLUJO Y LA VELOCIDAD MEDIA MAXIMA NECESARIA PARA NO EROSIONAR EL MATERIAL DEL FONDO

er UU

ESTO ES:

DONDE:

Ur Velocidad media real del flujo en m/s, en una franja o línea vertical

Ue Velocidad media que necesita el flujo para empezar a erosionar un material dado del fondo

ESTIMACION DE LA EROSION

GENERAL

DATOS REQUERIDOS:

• SECCION TRANSVERSAL

• ELEVACION DE LA SUPERFICIE LIBRE DEL AGUA

• PERIODO DE RETORNO

• GASTO DE DISEÑO ASOCIADO AL PERIODO DE RETORNO

• CARACTERISTICAS FISICAS DEL MATERIAL DEL FONDO

Densidad y granulometría en suelos no cohesivos y el peso específico seco en suelos cohesivos

ESTIMACION DE LA EROSION

GENERAL

VELOCIDAD MEDIA Ur

LA VELOCIDAD MEDIA DEL FLUJO ESTA DADA POR LA EXPRESION SIGUIENTE:

s

o

rd

dU

3

5

Donde:

do Profundidad inicial, en una línea vertical dada, entre la superficie libre del agua y el fondo inicial en m.

Ds Profundidad hasta el fondo socavado en m, medida desde la superficie libre del agua y el fondo socavado.

3

5

me

d

dB

Q

Br

B

P erfi l de equi l ibrio alfinal de la socavac ión

P erfi l antes dela socavac ión

ds

do

P E RFIL

P

P '

B

a

Be=B-(b1+b2)

b1

P LA NTA

Ø=0

b2

VELOCIDAD MEDIA Ur

Qd Gasto de diseño o gasto máximo de la avenida para el cual se desea calcular la erosión en m3/s.

dm Profundidad media en m, medida desde la superficie libre del agua y el fondo original.

e

mB

Ad

A Area hidráulica de la sección, en m2.

Be Ancho efectivo de la superficie libre del agua en m.

μ Coeficiente que toma en cuenta las contracciones laterales del flujo debido a los obstáculos dentro de la corriente (pilas). Igual a la unidad si no hay obstaculos.

L

U387.01

A

QU d

L Claro entre pilas

PLANTA

Be1

Be= Bei= Be1+Be2+Be3

a

b1 b2

Be2

B

Be3

CALCULO DEL ANCHO EFECTIVO Be

asenNccosbBBie

1

B Claro total del puente, en m.

a Largo de las pilas en m.

bi Ancho de la pila i, en m.

c Número de caras de las pilas o estribos dentro y en los límites de B.

N Número de pilas o estribos considerados al tomar a c.

Φ Angulo que forma la dirección del flujo con el eje longitudinal

de las pilas.

VELOCIDAD MEDIA EROSIVA Ue

PARA SUELOS NO COHESIVOS ESTA DADA POR LO SIGUIENTE:

SI 0.05 mm <= D84 <= 2.8 mm

03.0

84

322.0

28.0

847.4D

se dDU

SI 2.8 mm <= D84 <= 182 mm

SI 182 mm <= D84 <= 1000 mm

092.0

84

223.0

28.0

847.4D

se dDU

187.0

84

191.0

28.0

847.4D

se dDU

VELOCIDAD MEDIA EROSIVA Ue

PARA SUELOS COHESIVOS ESTA DADA POR LO SIGUIENTE:

725.0

28.66

18.1000173.0 d

sde dU

BETA COEFICIENTE QUE ES FUNCION DEL PERIODO DE RETORNO

T Periodo de retorno en años

Tln.. 03342084160

PROFUNDIDAD DE EROSION PARA SUELOS HOMOGENEOS NO COHESIVOS ESTA DADA POR LO SIGUIENTE:

SI 0.05 mm <= D84 <= 2.8 mm

030843220

03084

280

84

3

5

74

.D.

.D

.

o

sD.

dd

SI 2.8 mm <= D84 <= 182 mm

SI 182 mm <= D84 <= 1000 mm

092.084

092.084

223.0

28.0

84

3

5

7.4

D

D

os

D

dd

1870841910

187084

280

84

3

5

74

.D.

.D

.

o

sD.

dd


72502866

7250

181

3

5

5780.

d.

.d

.

d

o

s

dd

SUELOS HOMOGENEOS

Nivel maximo del agua

Sección transversal antes de la socavación

SECCION TRANSVERSAL

Pi Puntos bajo estudio, antes de la socavaciónRi Puntos teóricos estimados de socavación

R3

P1

R1P2

R2 P3

Sección transversal despues de la socavación

R4

R5

P4

P5

P6

R6

METODO ANALITICO:

Con las características físicas determinar ds, para cada vertical.

Si ds, cae en el estrato analizado, esa es la profundidad.

No hay erosión si ds es menor que do.

Si ds cae por debajo del estrato analizado, significa que todo el material de ese estrato es erosionado.

Obtener ds con las características físicas del segundo estrato, manteniendo el do original.

SUELOS HETEROGENEOS

SECCION TRANSVERSAL

P3

Pi Puntos bajo estudio, antes de la socavaciónRi Puntos teóricos estimados de socavación

Limo

R1

P1 Sección transversal antes de la socavación

P2

R2

R3

Arena con grava

Sección transversal despues de la socavación

P4

Arena

R4

P5

P6

R5

R6

Profundidad

Seccion transversal

Limo

m´

P3

Arena con grava

P2

Arena

P1

P5

A

O

P4 ds

m

P6

Ue

Gráficas de Ue y Ur contra dspara el punto P3

Ue

C3

B3 B2

Ue

A1

O1

III A2

Velocidad

Ur

PARA SEMIGRAFICO:

Identificar los diferentes estratos y sus características físicas para cada vertical.

Trazar sistema de coordenadas (d,U).

En cada estrato trazar la curva Ue y Ur contra ds.

En el estrato donde ambas curvas se cruzan, el punto de cruce indica la profundidad ds.


SI 0.05 mm <= D84 <= 2.8 mm

03.0

84

322.0

28.0

847.4D

se dDU

SI 2.8 mm <= D84 <= 182 mm

SI 182 mm <= D84 <= 1000 mm

092.0

84

223.0

28.0

847.4D

se dDU

187.0

84

191.0

28.0

847.4D

se dDU

LA EROSION GENERAL SE VE DISMINUIDA CUANDO LA CORRIENTE TRANSPORTA MUCHO MATERIAL FINO O DE LAVADO EN SUSPENSION. LO QUE OCASIONA QUE LA TURBULENCIA DEL FLUJO SE REDUZCA AL INCREMENTARSE LA VISCOSIDAD Y EL PESO ESPECIFICO DE LA MEZCLA. POR TANTO SI SE DESEA EVALUAR LA EROSION LA VELOCIDAD MEDIA DEBE INCREMENTARSE SEGÚN LAS ECUACIONES SIGUIENTES.

REDUCCION DE LA EROSION



725.0

28.66

18.1000173.0 d

sde dU

PARA OBTENER EL COEFICIENTE ψ SE PROPONE LA EXPRESION

2

1000618.038.0

m

CON LO ANTERIOR LA PROFUNDIDAD DE DE LA EROSION GENERAL QUEDA EXPRESADA POR LAS SIGUIENTES ECUACIONES:



SI 0.05 mm <= D84 <= 2.8 mm

03.084

03.084

322.0

28.0

84

3

5

7.4

D

D

os

D

dd

SI 2.8 mm <= D84 <= 182 mm

SI 182 mm <= D84 <= 1000 mm

092.084

092.084

223.0

28.0

84

3

5

7.4

D

D

os

D

dd

187.084

187.084

191.0

28.0

84

3

5

7.4

D

D

os

D

dd


725.0

725.0

28.66

18.1

3

5

5780d

d

d

os

dd


PARA OBTENER ψ SE REQUIERE CONOCER EL PESO ESPECIFICO DE LA MEZCLA

AGUA-SEDIMENTO PERO CONSIDERANDO UNICAMENTE EL MATERIAL DE LAVADO. SI SE HA TOMADO UNA MUESTRA DE MATERIAL DEL RIO SE DEBERA QUITAR EL MATERIAL DEL FONDO QUE ES TRANSPORTADO EN SUSPENSION. PARA ELLO SE RECOMIENDA FILTRAR LA MUESTRA HACIENDOLA PASAR A TRAVES DE UNA MALLA No. 200. EL MATERIAL RETENIDO CORRESPONDE AL MATERIAL DEL FONDO.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CON EL METODO DESCRITO SE OBTIENE LA EROSION GENERAL EN CUALQUIER TRAMO DE UN RIO, INCLUSO EN AQUELLOS CASOS EN DONDE EL ANCHO SE REDUCE DE FORMA NATURAL O ARTIFICIAL. LA APLICACIÓN DEL METODO REQUIERE DE LOS DATOS SIGUIENTES

• GASTO DE DISEÑO ASOCIADO A SU PERIODO DE RETORNO

• SECCION TRANSVERSAL DEL RIO TOMADA EN EL ESTIAJE

• LA ESTRATIGRAFIA DEL MATERIAL DEL FONDO EN LA SECCION DE ESTUDIO

• EL PESO ESPECIFICO SECO PARA LOS MATERIALES COHESIVOS Y LA CURVA GRANULOMETRICAS PARA LOS NO COHESIVOS.

• LA DIRECCION DEL FLUJO EN LA SECCION DE ESTUDIO O SECCIÒN DE CRUCE.

• LA GEOMETRÌA DEL OBSTACULO O PUENTE

• PESO ESPECIFICO DE LA MEZCLA AGUA-SEDIMENTO.

EROSION TRANSVERSAL

SE PUEDE CALCULAR CON EL METODO DESCRITO ANTES TENIENDO EN CUENTA EL ANCHO REAL DE LA SECCION ESTRECHA.

EROSION LOCAL EN PILAS Y ESTRIBOS DE PUENTES

MIENTRAS QUE LAS BASES PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL DE PUENTES ESTAN BIEN ASENTADAS, NO EXISTE UNA TEORIA UNIFICADA QUE CAPACITE AL INGENIERO HIDRAULICO PARA ESTUDIAR CON CONFIANZA PARA ESTUDIAR CON CONFIANZA, LA PROFUNDIDAD SE SOCAVACION EN PILAS Y ESTRIBOS DE PUENTES. FUNDAMENTALMENTE DEBIDO A LA COMPLEJIDAD DEL PROBLEMA.

LOS COLAPSO DE PUENTES PROVOCADOS POR SOCAVACIONES EXCESIVAS OCURREN , DURANTE LOS FLUJOS NO ESTACIONARIOS DE LAS AVENIDAS.

LOS MECANISMOS RESPONSABLES DE LA SOCAVACION EN PILAS Y ESTRIBOS ES LA FORMACION DE VORTICES EN LA BASE DE ELLOS. LA ACCION DEL VORTICE ES ROMEVER EL MATERIAL DEL LECHO EN LA BASE DE LA PILA.

FACTORES QUE AFECTAN LA EROSION LOCAL

ESTOS FACTORES SON:

• EL ANCHO DE LA PILA (b)

• LA LONGITUD DEL ESTRIBO DENTRO DEL CAUCE (a)

• LA LONGITUD DE LA PILA (L)

• LA PROFUNDIDAD DEL FLUJO AGUAS ARRIBA EN FRENTE DE LA PILA (y1)

• LA VELOCIDAD DE APROXIMACION (V1)

• EL TAMAÑO DEL MATERIAL (D)

• EL ANGULO DE INCIDENCIA DEL FLUJO RESPECTO LA PILA O ESTRIBO (Φ)

• LA FORMA DE LA PILA O ESTRIBO

• LA CONFIGURACION DEL FONDO, ETC.

ESTIMACION DELA EROSION LOCAL EN PILAS

LAS ECUACIONES UTILIZADAS PARA OBTENER LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACION EN PILAS ESTAN FUNDAMENTADAS EN TRES METODOS DE ANALISIS

• EL ANALISIS DIMENSIONAL

• LAS RELACIONES DE TRANSPORTE DE SEDIMENTOS

• ANALISIS DE REGRESION DE LOS DATOS

ALGUNAS DE LAS ECUACIONES BASADAS EN LO ANTERIOR SON LAS DEBIDAS A SIMOSN Y SENTURK, 1991, LAURSEN, 1956, SHEN, 1969, RICHARDSON, 1975, UNIVERSIDAD ESTATAL DE COLORADO, MAZA ALVARES Y SANCHEZ BRIBIESCA, ENTRE OTRAS.

ECUACION DE COLORADO STATE UNIVERSITY, SE DEBE A RICHARDSON et al. (1975) Y TIENE LA FORMA

430

1

650

1

21

1

02 .

r

.

s Fy

bKK.

y

y

ys Profundidad de la socavaciòn, en m.

y1 Profundidad del flujo aguas arriba, en frente de la pila, en m.

b Ancho de la pila, en m.

Fr1 Número de Froude, asociado a y1.

B

AY

gY

VF

r

1

V Velocidad media del flujo, en m/s.

Y Tirante hidraulico, en m.

A Area hidráulica de la sección transversal, en m2.

B Ancho de la superficie libre del agua.


K1 y K2 COEFICIENTE DE CORRECCION POR FORMA DE LA PILA Y ANGULO DE INCIDENCIA SUS VALORES SE INDICAN A CONTINUACION.

FACTOR DE CORRECION K2

ANGULO L/b=4 L/b=8 L/b=12

0 1.0 1.0 1.0

15 1.5 2.0 2.5

30 2.0 2.5 3.5

45 2.3 3.3 4.3


FORMA DE LA PILA K1

1.1

1.0

1.0

0.9

1.0


NEILL EN 1969 APROVECHO LOS TRABAJOS DE LAURSEN Y PROPUSO LA EXPRESION SIGUIENTE:

3

1

15.1

b

y

b

ys

ys Profundidad de la socavaciòn, en m.


b Ancho de la pila, en m.


B

AY

gY

VF

r

1

V Velocidad media del flujo, en m/s.

Y Tirante hidraulico, en m.

A Area hidráulica de la sección transversal, en m2.

B Ancho de la superficie libre del agua.


CARTSEN EN 1966 PROPUSO UNA EXPRESION PARA PILAS CIRCULARES SIENDO ESTA LA SIGUIENTE:

g

S

S

gD

VN

1

Ns Número de sedimento.

Peso específico del material del fondo, kg/m3.

Peso específico del agua, en kg/m3

Dg Diámetro media geométrica, en m

g Aceleración de la gravedad, en m/s2.

6

5

2

2

025

6415460

.N

.N.

D

y

S

ss

D Diámetro de la pila, en m.

Puede emplearse para pilas rectangulares sustituyendo D por b


nng

g

DDDDD

DDD

...321

8416

MAZA ALVAREZ Y SANCHEZ BRIBIESCA TENIENDO EN CUENTA LOS TRABAJOS DE JAROSLAVITSIEV (1960) PROPUSIERON LA EXPRESION SIGUIENTE.

b

D

gb

UKK

b

y gs302

21


FACTOR DE CORRECCION K2

Y1/b

U2/gb

0.25 0.15 0.10 0.04

1.8 0.75 0.95 1.15 1.40

2.2 0.75 0.95 1.10 1.36

2.6 0.75 0.90 1.10 1.30

3.0 0.75 0.90 1.0 1.30


ANGULO CIRCULAR PRISMATICA

0 10.0 8.5

10 - 8.7

20 - 9.0

30 - 10.3

40 - 11.3

FROEHLICH EN 1988 OBTUVO LA EXPRESION SIGUIENTE.


0.132.0 20.0

1

08.0

50

46.0

1

62.0'

1

rS F

D

b

b

y

b

bKy

K1 Coeficiente de forma de se obtiene de la tabla anterior (CSU).

b’ Ancho de la pila proyectado normal al flujo.

Lsenbb cos'

Φ Angulo de incidencia del flujo respecto el eje longitudinal del

la pila.

BREUSER, 1965 PROPUSO LA EXPRESION SIGUIENTE:

b.yS

51

K Coeficiente corrección vale 1 para pilas circulares y 1.4 para pilas rectangulares


LARRAS, 1963, PROPUSO LA EXPRESION SIGUIENTE:

750421 .

SKb.y

Las dos ecuaciones anteriores dada su sencilles se pueden utilizar como primera aproximación al valor de la profundidad de socavación.

CUANDO LAS PILAS SE ENCUENTRAN INCLINADAS UN ANGULO BETA RESPECTO LA VERTICAL, LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACION SE DEBE CORREGIR DE LA MANERA SIGUIENTE:

51

02

.

.

y

y

S

Sa

CORRECCION DE LA EROSION LOCAL EN PILAS

51

01

.

.

y

y

S

Sb

a) b) yS

Beta

EROSION LOCAL EN ESTRIBOS DE PUENTES

LAS FORMULAS PARA CONOCER EL VALOR DE LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACION EN ESTRIBOS DE PUENTES ESTAN FUNDAMENTADAS AL IGUAL QUE EN PILAS EN EL ANALISIS DIMENSIONAL, LAS RELACIONES DE TRANSPORTE Y EL ANALISIS DE REGRESION.

LA PROFUNDIDAD DE LA SOCAVACION SE VERA AFECTADA POR LA LONGITUD DE ESTRIBO DENTRO DEL CAUCE ASI COMO DE SU TERMINACION ALLI MISMO.

a a

LIU et. al. PROPUSIERON LA SIGUIENTE EXPRESION PARA LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACION EN FLUJOS SUBCRITICOS Y PARA ESTRIBOS CON TERMINACION EN PARED INCLINADA.

330

1

400

11

11 .

r

.

s Fy

a.

y

y

ys Profundidad de la socavación, en m.


a Distancia horizontal entre el pie del estribo y la intersección de la superficie libre del agua y el talud de la margen, en m.


PARA ESTRIBOS CON TERMINACION EN PARED VERTICAL, SE TIENE:

ESTIMACION DELA EROSION LOCAL EN ESTRIBOS

330

1

400

11

152 .

r

.

s Fy

a.

y

y

LAURSEN PROPUSIERON LA SIGUIENTE EXPRESION PARA LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACION EN FLUJOS SUBCRITICOS Y PARA ESTRIBOS CON TERMINACION EN PARED VERTICAL.

480

11

51

.

s

y

a.

y

y

FROEHLICH EN 1987, PROPUSO LA EXPRESION SIGUIENTE:

ESTIMACION DELA EROSION LOCAL EN ESTRIBOS

1

610

1

430

1

21

1

01272y

Aa.F

y

aKK.

y

ye'.

r

.'

s

K1 Coeficiente de forma del estribo. 1 para estribo pared vertical y 0.55 para estribos de pared inclinada.

K2 Coeficiente por desviación del flujo respecto al plano del estribo. Se obtiene como:

Ae Area obstruida por el estribo

Θ Angulo que forma el estribo con respecto la dirección del flujo

130

290

.

K

EROSION EN CURVAS

rmcmáx dB

rd

38.073.3

EXISTEN VARIAS FORMAS DE CALCULARLA, SI SE CONOCE LA SECCION TRANSVERSAL ANTES DE LA AVENIDA CONVIENE APLICAR EL METODO DECRITO PARA LA EROSION GENERAL, YA QUE EL PERFIL DE LA SECCION TRANSVERSAL DE ESTIAJE MUESTRA TAMBIEN MAYORES PROFUNDIDADES CERCA DE LA ORILLA EXTERIOR. SI LA SECCION TYRANSVERSAL NO SE CONOCE, LA PROFUNDIDAD MEDIA dc EN EL LADO EXTERIOR DE LA CURVA SE CALCULA APARTIR DE LAS CARACTERISTICAS DE LA CURVA: SU RADIO DE CURVATURA, r, MEDIDO HASTA EL PUNTO MEDIO DE LA SECCION Y EL ANCHO DE LA SUPERFICIE LIBRE, B. ESTO ES.

SI 0.168 <= B/r <= 0.5 SI 0.0 <= B/r <= 0.168

rmcmáx dr

Bd

26.127.1

r

drm Profundidad media en el tramo recto aguas arriba de la curva , en m

B

dcmáx

EJEMPLO

988

989

990

991

992

993

994

-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0

ESTACION (m)

EL

EV

AC

ION

DE

L F

ON

DO

(m

)

ESTACION ELEVACION

m m

-63.70 991.68

-63.70 991.65

-62.70 991.79

-61.00 992.92

-58.00 992.87

-56.30 992.58

-53.80 992.06

-40.70 989.88

-40.50 989.46

-39.30 989.06

-39.00 988.91

-38.80 988.65

-36.80 988.51

-36.80 988.52

-15.60 988.49

-15.40 988.91

-15.00 989.01

-12.40 989.62

-9.70 990.27

-9.00 990.48

-6.70 992.33

0.00 992.11

DETERMINAR LA EROSION GENERAL PARA LA SECCION TRANSVERSAL MOSTRADA CUANDO SE PRESENTA UN GASTO DE 170 m3/s CON UN PERIODO DE RETORNO DE 25 AÑOS.

Dn 16 10 20 30 35 40 50 65 75 80 84 90

TAMAÑO (mm) 0.615 0.486 0.702 0.916 1.029 1.149 1.421 1.962 2.499 2.875 3.282 4.155

DIAMETROS CARACTERISTICOS

SECCION TRANSVERSAL

EJEMPLO LA CURVA RADIO HIDRAULICO CONTRA AREA HIDRAULICA Y ELEVACION DEL ESPEJO DEL AGUA CONTRA RADIO HIDRAULICO SE MUESTRAN A CONTINUACION..

CURVA EL vs Rh

CURVA Rh vs Ah

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0 20 40 60 80 100 120 140

AREA HIDRAULICA (m2)

RA

DIO

HID

RA

UL

ICO

(m

)

988.0

988.5

989.0

989.5

990.0

990.5

991.0

991.5

992.0

992.5

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

RADIO HIDRAULICO (m)

EL

EV

AC

ION

DE

LA

SL

A (

m)

CON ESTAS GRAFICAS Y EL METODO DE RESISTENCIA AL FLUJO DE EINSTEIN SE OBTIENE:

Rh = 3.0 m

U = 1.825 m/s

Q = 170 m3/s

ELEV. SLA = 991.4 m

986

987

988

989

990

991

992

993

994

-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0

ESTACION (m)

EL

EV

AC

ION

DE

L F

ON

DO

(m

)

EJEMPLO EN LA GRAFICA MOSTRADA SE APRECIA EL PERFIL DEL FONDO ORIGINAL Y EL PERFIL DEL FONDO SOCAVADO, SI EL ESTRATO ESTA CONSTITUIDO DE MATERIAL HOMEGENEO COHESIVO Y NO COHESIVO.

Fondo original

DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS SE APRECIA UNA PROFUNDIDAD DE SOCAVACION POR ABAJO DEL FONDO ORIGINAL DE 1.25 m Y DE 1.0 m, EN LA ESTACION -15.60. ESTO PARA MATERIAL NO COHESIVO Y MATERIAL COHESIVO RESPECTIVAMENTE.

Fondo socavado, cohesivo

Fondo socavado, no cohesivo

EJEMPLO

988

989

990

991

992

993

994

-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0

ESTACION (m)

EL

EV

AC

ION

DE

L F

ON

DO

(m

)

Dn 16 10 20 30 35 40 50 65 75 80 84 90

TAMAÑO (mm) 0.615 0.486 0.702 0.916 1.029 1.149 1.421 1.962 2.499 2.875 3.282 4.155

DIAMETROS CARACTERISTICOS

DETERMINAR LA SOCAVACION LOCAL EN ESTRIBOS Y PILAS DE UN PUENTE QUE CRUZA UN CAUCE CUYA SECCION TRANSVERSAL SE MUESTRA EN LA FIGURA. LAS PILAS SON DE SECCION RECTANGULAR DE 1 m POR 6.0 m. UTILIZAR MISMOS DATOS QUE PARA EL EJEMPLO DE EROSION GENERAL.

4 3

PILA

ESTRIBO

CAMINO

ESTRIBO

42

MEDIDAS DE PROTECCION

• CONTRA LA EROSION GENERAL.- POR PRESENTARSE ESTA EROSION A TODO LO LARGO Y TODO LO ANCHO DE LOS CAUCES Y NO DEBERSE A FACTORES HUMANOS NO DEBE PROTEGERSE EL FONDO CONTRA ELLA MEDIANTE SOLUCIONES ESTRUCTURALES.

• CONTRA LA EROSION TRANSVERSAL.-ESTA EROSION PUEDE DEBERSE TANTO A CAUSAS NATURALES COMO HUMANAS. CUANDO SE DEBE A FACTORES HUMANOS LO PRIMERO QUE CONVIENE ES NO PRODUCIRLA. POR EJEMPLO CONPUENTES MUY ESTRECHOS. SI NO SE PUEDE EVITAR ESA REDUCCION, LA SOCAVACION TRANSVERSAL SE PUEDE DISMINUIR O EVITAR COLOCANDO UN PEDRAPLEN EN EL FONDO DE LA SECCION REDUCIDA. SIENDO EL TAMAÑO DEL MATERIAL EL DADO POR LA EXPRESION DE MAZA Y GARCIA.

86.2

15.05.0171.4

dS

UD

s

U Velocidad media de la corriente, en m/s

d Tirante de la corriente, en m

Ss Densidad relativa de la roca disponible

D Tamaño de la roca, en m

MEDIDAS DE PROTECCION

Ud

UD

s 15.0

13503.1

03.1

03.1

15.0135 sm

sm

D

dDU

d

2

1

• PROTECCION LOCAL CON ENROCAMIENTO.- PARA PROTEGER PILAS Y ESTRIBOS SE RODEA CON UN ENROCAMIENTO CON UN MINIMO DE TRES CAPAS DE BOLEOS O ROCAS. CONVIENE COLOCAR DICHO ENROCAMIENTO DESPUES DE UNA AVENIDA RELLENANDO EL HUECO DEJADO. EL TAMAÑO DE LA ROCA SE DETERMINA CON LA EXPRESION DADA POR MAZA.

U, Dm, d y γs Se expresan en m/s, m, m, y kg/m3

Las expresiones anteriores son validas siempre que la velocidad media de la corriente sea menor o igual que 4.50 m/s.

6

1

Si d es menor o igual que 4.0 m

Si d es mayor que 4.0 m

PRACTICA

Erosion en Rios

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