Socavacin en cauces.

Erosin total:

Disminucin de elevacin de largo plazo,

general y

local

Remocin de partculas slidas del lecho fluvialefectuado por el agua

Transporte de sedimentos: mayor arrastre que sedimentacin.

Si aumenta la capacidad de transporte de sedimentos entonces hay erosin.

Combinacin de procesos de largo plazo y transitorios (avenidas)

Erosin a largo plazo degradacin

Erosin general

Erosin local (generalmente mayor hasta 10 veces la general):

Pilares y estribos

Erosin en curvas

Erosin por desplazamiento lateral de la corriente

Combinacin de erosiones

Condiciones:

Cuando no

hay movimiento del lecho del cauce el transporte es en suspensin aguas arriba de la seccin estudiada.

Cuando el

material aguas arriba la seccin estudiada est en movimiento.

Las posibles situaciones incluyen:

- Corrientes con lecho material grueso

- Corrientes con gradiente plano durante flujos bajos

- Depositos locales de materiales grandes en el cauce cuyo tamao es mayor que las ms grande fraccin capaz de ser transportada por el flujo (excepto bajo el puente)

- Canales vegetados excepto en la ubicacin de pilares y estribos

- Corrientes con material del lecho fino y grandes velocidades o esfuerzos de corte en la zona de contraccin

Es un proceso erosivo que se manifiesta a lo largo de un tramo significativo y en un lapso prolongado de tiempo pero sin tenerse en cuenta eventos extremos o crecientes. El fenomeno opuesto es la agradacin.

Se origina por la accin antrpica por causas naturales: Presas y reservorios Cambios en el uso de suelos de la cuenca (urbanizacin, deforestacin,

etc.) Canalizacin Corte de un meandro ( natural inducido por el hombre). Cambios en el nivel base aguas abajo (control) Cantera de gravas, Derivacin del agua en fuera de la corriente Disminucin natural del sistema total, Movimiento de un codo, Localizacin de l puente en referencia a la direccin de la corriente Movimientos de la corriente en relacin al cruce

Degradacin regresiva

Degradacin progresiva

Presas y reservorios

Cambios en el nivel base aguas abajo (control)

Lago ro principal

Cambios en el nivel base aguas abajo (control)

Headcut

Cada en el nivel base

Canal principal

Tributario

Tartagal, Salta, Argentina

Cantera de gravas,

Presa colapsada

Puente

Es el descenso temporal del fondo de un ro producido por la contraccin del flujo por una creciente o avenida.

Puede ser ciclica

Se debe al aumento de la capacidad de arrastre del material slido de la corriente originado por su mayor velocidad.

Hiptesis:

Criterio de inicio de movimiento de fondo granular con flujo permanente (Shields)

Hiptesis de aguas claras: no transportan sedimentos

Se procede a profundizar el cauce hasta que la velocidad media sea igual a la Vcr (velocidad critica)

En caso de acorazamiento se trabaja con D84en lugar de D50.

Localizacin del puente en referencia a la direccin de la corriente

Disminucin en el ancho del canal en forma natural por un puente.

Reduccin natural de la corriente

Relleno de aproximacin para el puente

Formacin de hielo atoros

Berma formada a lo largo de la rivera por depsitos de sedimentos

Isla barra aguas arriba aguas abajo de la abertura del puente

Escombros

Crecimiento de vegetacin en el canal la llanura de inundacin

Referencia: RIVER ENGINEERING FOR HIGHWAY ENCROACHMENTS

Paginas 7.9 a 7.11

Erosin por contraccin en lecho vivo (con transporte de sedimentos)

Erosin por contraccin con agua limpia

Procedimiento:

1. Estimar la velocidad critica para determinar si hay transporte solido aguas arriba del puente.

2. Estimar la erosin por contraccin segn corresponda

Este es un mtodo que permite el clculo de la socavacin general del cauce durante crecientes independientemente de que exista o no un puente. Si el mtodo se aplica para la zona de un puente, quiere decir que se est considerando tambin el efecto de la contraccin, y por lo tanto, ste no debe adicionarse.

El mtodo propuesto por Lischtvan-Levediev es el ms usado en Colombia para el clculo de la socavacin general incluyendo el efecto de la contraccin de un puente.

Se fundamenta en el equilibrio que debe existir entre la velocidad media real de la corriente (Vr) y la velocidad media erosiva (Ve). El mecanismo de erosin se detendr cuando la velocidad de la corriente se reduzca e iguale a la velocidad erosiva, la velocidad de la corriente se reduce debido al aumento del rea de flujo (socavacin) para un caudal constante de avenida (continuidad). La velocidad erosiva no es la que da inicio al movimiento de las partculas en suelos sueltos, sino la velocidad mnima que mantiene un movimiento generalizado del material del fondo. Si el suelo es cohesivo, es la velocidad que es capaz de levantar y poner el sedimento en suspensin.

Para suelos granulares (no cohesivos):

Para suelos cohesivos:

Donde

ys = Desnivel entre la superficie del agua, al pasar la avenida y el fondo erosionado. [m]yo = Desnivel entre la superficie del agua, al pasar la avenida, y el nivel del fondo original (medido antes de la avenida). [m]ys , yo = Se miden en cada seccin vertical donde se desea hacer el clculo. [m]Be = Ancho libre de la superficie al presentarse la avenida, restando todos los obstculos (perpendicular al flujo). [m]Hm = Tirante medio, medido entre la superficie del agua al pasar la avenida y el fondo original. Se obtiene de dividir el rea hidrulica (rea de flujo) entre el ancho de la superficie libre (Be). Qd = Gasto del diseo, generalmente para un Tr = 500 aos (se relaciona con `yo mediante la ecuacin de Manning) [m3/s]Dm = Dimetro medio; si el material del fondo es friccionante (no cohesivo). [mm] = Peso especfico seco del sedimento del lecho; si el material es cohesivo. [Ton/m3]X, Z = Exponentes en funcin de `Dm o ` segn el tipo de material del fondo (Tabla 4.2). = Coeficiente por forma de transporte de sedimentos, debido al efecto del peso especfico del agua durante la crecida (m = peso especfico de la mezcla agua sedimento), es mayor o igual que la unidad y su efecto es reducir la profundidad de soca = Coeficiente de frecuencia, depende del periodo de retorno del gasto de diseo (Tabla 4.3). = Coeficiente que depende de la contraccin del cauce, es menor que 1 y contribuye al aumento de la profundidad de socavacin (Tabla 4.1).

AUTOR

Chorro a la salida de un umbral

IVANISSEVICH Cv= Vt/(2g H)^0,5

Siendo Vu= Velocidad del umbral

SCHOKLISCH (1932) Da buenos resultados con diametros

grandes pero desniveles pequeos

(Simos y Senturk)

JEAGER Y ABECASIS Resalto generado al pie del extremo

MANZANARES (1954) de aguas abajo del umbral

ZIMMERMAN Y

MANIAK ( 1967) Socavacin aguas abajo del disipador

de energia

CONSIDERACIONESEXPRESIN

2

1

90

4

3

2

3

)()(04,1D

ht

ht

HCvhtSmax

hdD

qHSmax

32,0

90

2/15/175,4

hdqHSmax 3/2475,0

hdq

hd

D

qSmax )(89,2

3/223,0

85

82,0

Se debe al flujo helicoidal que produce altas velocidades en las curvas exteriores y bajas velocidades en las curvas interiores.

Mientras que en la curva exterior se espera erosin (zona "pool"), en la curva interior se espera sedimentacin (zona "point bar)

Los procesos de erosin local, se originan en movimientos vorticosos que ocurren al pie de obstculos puntuales al flujo en un curso fluvial.

Se circunscribe a un lugar determinado, y a veces tambin est limitada a una cierta duracin. Rocha (1999)

Referencia: RIVER ENGINEERING FOR HIGHWAY ENCROACHMENTS

Paginas 7.12 a 7.21

Pilares:+ - Ec. Colorado State University (CSU), 1975

+ - Ec. FHWA HEC-18, 2001

+ - Ec. De ancho superficial, 1999

Paginas 7.21 a 7.27

Estribos:+ - Ec. Froehlich de lecho vivo, 1989

+ - Ec. Hire 1975 y 1990

Otra referencia: Traduccin del HEC-18

Sea eT la erosin general transitoria que tiene un periodo de ocurrencia T y

eN la erosin general de largo plazo

Generalmente las erosiones locales se suman a la anterior.

HEC-20 Estabilidad de la corriente y evaluacin geomrfica

HEC-18 Anlisis hidrolgico, hidrulico y de erosin

HEC_- 23 Erosin del puente y Medidas de control de inestabilidad de la corriente

1. Colectar datos de oficina y de visita al sitio suficientes

2. Si existen suficientes datos definir y clasificar la corriente

3. Evaluar la estabilidad del cauce

4. Evaluar la respuesta de la corriente

5. Establecer nivel de anlisis:

6. - Si es un puente nuevo existe susceptibilidad a la erosin continuar con HEC-18

7. - Si es de bajo riesgo de erosin, terminar.

1. Realizar el anlisis hidrolgico2. Realizar el anlisis hidrulico

de ros o mareas3. Analizar la erosin incluyendo

informacin estructural y geotcnica

4. Dibujar el prisma de erosin.5. Evaluacin multidisciplinaria:

hidrulica, estructural y geotcnica

6. Si la estructura es estable, entonces hay bajo riesgo y terminar.

7. Si no es estable y es un puente nuevo entonces revisar el diseo.

8. Si no es estable y es un puente existente, la erosin es crtica y entonces se requiere un plan de accin.

9. Si es posible establecer medidas de control proceder con el HEC-23.

10. Si no es posible hay que remplazar el puente

1. Desarrollar el plan de accin2. Evaluar las opciones de

medidas de control usando matrices.

3. Seleccionar el tipo de medidas de control hidrulicos y estructurales y de acuerdo al monitoreo realizado.

4. Disear el plan de monitoreo de medidas de control

5. Considerar las regulaciones ambientales y permisos.

6. Evaluar el impacto de las medidas de control.

7. Si el impacto de las medidas de control es aceptable instalarlas e implementar el Plan de Monitoreo.

8. Realizar la inspeccin y mantenimiento.

9. Si el impacto de medidas de control no es aceptable regresar al paso 2.