Arrastre de ssediemento

Arrastre de ssediemento gy johaheac ACKa6pR 03, 2010 | 18 pagos Capítulo 5 – Transporte de sedimentos Estimación de la carga en suspensión Cálculo del arrastre de fondo Estimación de la carga total Cálculo de los sedimentos depositados en embalses El cálculo de la pérdida de suelo a partir de la medida del movimiento de los sedimentos en las corrientes y los ríos tropieza con varios problemas.

La realización de las mediciones lleva tiempo y resulta cara; su precisión puede ser baja; incluso si se dispone de datos correctos sobre el movimiento de una corriente no se sabe de dónde rocede el suelo cuándo se produjo el ovimiento. Alguno Dickinsony Bolton (1 comparaciones del diferentes momento que se dan diferente s se examinan en 18 e resultar útil hacer 2) Sv. ipe to View mien corrientes, o en idrográficas en las apítulo 1 se explicó por qué unos datos cuantitativos necesitan pares de cuencas calibradas para que sean confiables y por qué se deben evitar los tratamientos «antes y después».

El movimiento de los sedimentos en las corrientes y ríos presenta dos formas. Los sedimentos en suspensión están constituidos por las partículas más finas mantenidas en suspensión por los emolinos de la corriente

Lo sentimos, pero las muestras de ensayos completos están disponibles solo para usuarios registrados

Elija un plan de membresía
y sólo se asientan cuando la velocidad de la corriente disminuye, o cuando el lecho se hace más liso o Swipe to vlew next page la corriente descarga en un pozo o lago. Las partículas sólidas de mayor tamaño son arrastradas a lo largo del lecho de la corriente y se designan con el nombre de arrastre de fondo.

Existe un tipo intermedio de movimiento en el que las particulas se mueven aguas abajo dando rebotes o saltos, a veces tocando el fondo y a veces avanzando en suspensión hasta que vuelven a caer al fondo. A este movimiento se le denomina saltación y es una parte uy importante del proceso de transporte por el viento; en la corriente líquida la altura de los saltos es tan reducida que no se distinguen realmente del arrastre de fondo.

Las cantidades relativas que avanzan en suspensión y el arrastre de fondo varían considerablemente. En un extremo, cuando el sedimento procede de un suelo de grano fino como el limo depositado por el viento, o una arcilla aluvial, el sedimento puede estar casi totalmente en suspensión. En el otro extremo, una corriente de montaña limpia y rápida puede tener cantidades insignificantes de materia en suspensión y casi la totalidad del ovimiento de la grava, los guijarros y las piedras se produce en el lecho de la corriente.

Concentraciones elevadas de sedimento como las que se dan en algunos ríos, como el rio Amarillo de China y el Mississippi de los Estados Unidos, pueden causar cambios signiflcativos en las propiedades de resistencia del agua. La viscosidad será mayor y la velocidad de asentamiento de las partículas inferior, por lo que el umbral entre el sedimento en suspensión y el arrastre del fondo resulta confuso.

El cálculo de la carga en sus 20F 18 el sedimento en suspensión y el arrastre del fondo resulta confuso. El cálculo de la carga en suspensión por muestreo es relatlvamente sencillo, pero tomar una muestra representativa del arrastre de fondo resulta difícil. A continuación se examinan brevemente ambos tipos de muestreo, al igual que el cálculo del movimiento total de sedimentos y las estimaciones basadas en mediciones de la cantidad de los depósitos en los pozos o los lagos.

FIGURA 37 – Velocidad, concentración de los sedimentos y descarga de sedimentos en las corrientes VELOCIDAD CONCENTRACION DE SEDIMENTOS DESCARGA DE SEDIMENTOS Existen varias causas posibles de error cuando se intenta de stablecer una relación entre la cantidad del sedimento medido en las corrientes y la extensión de la erosión dentro de la cuenca hidrográfica. En primer lugar, pueden existir cantidades importantes del material erosionado que no contribuyen al sedimento en la corriente debido a que se deposita antes de que llegue a ellas.

La proporción de sedimento que llega a la corriente en comparación con el movimiento bruto de los sedimentos dentro de la cuenca se denomina relación de distribución. Esta puede ser apenas de 1% si existen depresiones o zonas con una espesa vegetación n las que se retiene la mayor parte del suelo. En un estudio de campo de 105 regiones de producción agrícola de los Estados Unidos, Wade y Heady (1978) descubrieron que las relaciones de distribución variaban entre el y el 37,8% de la erosión bruta. Una segunda causa posible de error es el factor tiempo.

En una c 8 el 37,8% de la erosión bruta. Una segunda causa posible de error es el factor tiempo. En una cuenca mayor el sedimento puede erosionarse y depositarse y sucesivamente volverse a erosionar y volverse a depositar cierto número de veces antes de que el sedimento llegue a la corriente. IJna muestra de este sedimento podría incluir material erosionado en su origen varios años antes. La tercera dificultad radica en que el sedimento de la corriente incluye materiales que proceden de diferentes fuentes con relaciones de distribución muy distintas.

El sedimento procedente del derrumbe de las orillas de las zanjas o de las riberas de los ríos pasa inmediatamente al caudal de la corriente, mientras que la pérdida de suelo de una pequeña superficie cultivada y dentro de una cuenca en la que predominan los bosques podría tener tasas de erosión local elevadas, pero contribuir poco a la carga otal de sedimentos. Los cálculos de la descarga total de sedimentos en las corrientes pueden efectuarse mediante estimaciones de la concentración de los sedimentos y de la velocidad de la corriente.

En la sección Método velocidad/superficie, en el Capítulo 4, se explicó cómo varía la velocidad en diferentes lugares de la corriente y cómo se puede calcular una velocldad media a partir de una serie de mediciones (Figura 22). La concentración de sedimentos varía asimismo, siendo normalmente mayor en el fondo, por lo que la cuantía de la descarga total de sedimentos es el producto de esas os variables, como se indica en la Figura 37. 40F 18 esas dos variables, como se indica en la Figura 37.

Muestras tomadas al azar Muestreador integrador de profundidad Muestreador de punto Muestreador de bombeo Toma continua de muestras La forma más sencilla de tomar una muestra de sedimentos en suspensión consiste en sumergir un recipiente en la corriente, en un punto en el que esté bien mezclada, como aguas abajo de un vertedero o de escollos de rocas. El sedimento contenido en un volumen medido de agua se filtra, se seca y se pesa. Esto da una medida de la concentración del sedimento y cuando se combina on el caudal se obtiene la tasa de descarga de sedimentos.

Un estudio de diversas técnicas de muestreo en Sudáfrica puso de manifiesto que las muestras obtenidas con botellas sumergidas suelen dar concentraciones aproximadamente del 25% inferiores a las que se obtienen con técnicas más perfeccionadas (Rooseboom y Annandale 1981 para muestras únicas tomadas excavando con palas o cucharas, se recomienda una profundidad de 300 mm por debajo de la superficie como una fórmula mejor que la de obtener muestras en la superficie.

Si la muestra se puede tomar a cualquier profundidad, se ecomienda la mitad de la profundidad del caudal dado que es la que permite obtener los mejores cálculos de la concentración media de sedimentos. Cuando el programa de muestreo consiste en muestras obtenidas en secciones verticales en diversos puntos a través de la corriente, a través de la corriente, el esquema recomendado consiste en utilizar seis secciones situadas a igual distancia como se muestra en la Figura 38. FIGURA 38 – Esquema sugerido para el muestreo de sedimentos con puntos de muestreo a media profundidad del caudal FIGURA 39 Muestreador integrador de profundidad

Para tener en cuenta las variaciones en la concentración de sedimentos en diferentes puntos de una corriente, se puede utillzar un muestreador-integrador, es declr, un muestreador que obtiene una muestra única agrupando pequeñas submuestras tomadas en diferentes puntos. En la Figura 39 se ilustra un muestrador típico, que está constituido por una botella de vidrio metida en una armadura con forma de pez que se monta sobre una varilla cuando se quiere medir la altura de corrientes pequeñas o se suspende a un cable para corrientes mayores.

Para que la botella se llene fácil y regularmente cuando se ncuentra por debajo de la superficie es necesario que disponga de una boca para la entrada del agua, y de un tubo para permitir la salida del aire. La boca se suele diseñar con una sección transversal ligeramente ampliada detrás del punto de entrada para reducir el peligro de una presión contraria que podría obstaculizar la entrada de la corriente en la botella.

Cuando se está utilizando, el muestreador se desplaza desde la superficie hasta el fondo y vuelve a la superficie recogiendo la muestra en forma continua. Unos pocos ensayos determinarán cuán 60F 18 vuelve a la superficie recogiendo la muestra en forma continua. Unos pocos ensayos determinarán cuánto tiempo hace falta para que la botella se llene durante este doble viaje. Ningún tipo de muestreador de botella debe seguir reclbiendo más liquldo una vez que la botella está llena porque eso provoca una acumulación de sedimento en la botella.

En algunos muestreadores- integradores en profundidad la botella se saca del curso de agua cuando se ha llenado o poco antes de que se llene; otros tipos de muestreadoras pueden tener algún dispositivo para detener la entrada de agua una vez que la botella está llena. El muestreador de punto permanece en un lugar fijo de la orriente y toma muestras constantemente durante el tiempo que tarda la botella en llenarse. La apertura y el cierre de las válvulas del muestreador se controlan desde la superficie eléctricamente o por medio de cables.

Se deben tomar muestras a varias profundidades en cada una de las diversas secciones verticales, tal como se describe en la sección Método velocidad/ superficie en el Capítulo 4, para medir la altura de las corrientes por el método del molinete, de manera que las dos operaciones se realizan a menudo simultáneamente. Otro método para obtener muestras a diversas profundidades el curso de agua es el empleo de muestreadores automáticos que toman una muestra a una profundidad predeterminada de la corriente. Un ejemplo típico es el que está representado en la Figura 40, utilizando una botella y dos tubos doblados.

Los modelos comerciales utilizan tubos de cobre do utilizando una botella y dos tubos doblados. Los modelos comerciales utilizan tubos de cobre doblados a propósito, pero se puede utilizar un modelo más sencillo constituido por un tubo de plástico fijado a un marco rígido para que se mantenga en su sitio. La botella empieza a llenarse cuando la profundidad e la corriente alcanza el punto Ay comienza el flujo de sifón a la botella; se para cuando la profundidad de la corriente se eleva al punto g que es la salida de la tubería que expele el aire.

La amplitud de la toma de muestras se controla ajustando la distancia entre los puntos A y g. En su variante más sencilla los tubos de entrada y expulsión están curvados en forma de U; esto significa que la corriente en el muestreador está en ángulo recto con el curso de agua, lo cual puede obstaculizar la concentraclón de sedimentos; un modelo más perfeccionado tiene dos tubos con una segunda curva para dirigir las aguas arriba hacia la orriente, como en la Figura 42.

FIGURA 40 – Muestreador de punto En Kenya se utilizó un ingenioso muestreador automático de fabricación artesanal, como el que se ilustra en la Figura 41 . El funcionamiento se describe como sigue. «Se recogen muestras de superficie a través de un tubo metállco con pequeños agujeros que sobresale aguas arriba para evitar la turbulencia. El tubo lleva el agua hacia un recipiente de medio litro dentro del cual hay una esfera de caucho flexible que flota y cierra herméticamente la botella por dentro cuando está llena. «Se toman también muestras debajo de la superficie en un ecipiente que 18 cuando está llena. » recipiente que inicialmente está cerrado por una esfera de caucho atada a una varilla que sobresale de otro reclpiente invertido como se indica en el diagrama. La longitud de la varilla es tal que la botella superior empieza a flotar, abriendo de ese modo el recipiente muestreador, cuando el nivel del agua ha alcanzado el orificio del tubo en la otra tubería. Por consiguiente, las muestras se toman más o menos al mismo tiempo en la corriente en y debajo de la superficie.

El recipiente que saca muestras de debajo de la superficie se cierra por dentro uando está llena con una esfera flotante, como en el caso precedente. Se prepara otro conjunto de tuberías para tomar muestras de la corriente a un nivel superior, como se indica en el diagrama. i’ (Pereira y Hosegood 1962). Si es necesario tomar una serie de muestras a medida que la corriente crece, se puede montar un muestreador automático como se indica en las Figuras 42 y 43. La concentración del sedimento en suspensión suele ser mayor cuando la corriente está creciendo que cuando desciende.

FIGURA 41 – Dispositivo para muestreo simultáneo en la superficie de la corriente y en profundidad (de Pereira y Hosegood 1962) FIGURA 42 – Conjunto de muestreadores para la toma progresiva de muestras cuando se produce un aumento del nivel FIGURA 43 – Torre para muestreo de sedimentos (diseñado a partir de Hydraulics Research 1984) FIGURA 44 – Muestreador de bombeo manual sostenido por cable (rediseñado a partir de Hydraulics R (rediseñado a partir de Hydraulics Research 1990) Las muestras se pueden extraer de una corriente por bombeo manual como se indica en la Figura 44.

Sin embargo, durante casi 20 años se ha dispuesto de muestreadores automáticos que pueden introducir por bombeo una pequeña muestra en una erie de recipientes, en tiempos e intervalos predeterminados o en función de condiciones de la corriente predeterminadas, normalmente la profundidad (USDA-ARS 1976). Inicialmente estos dispositivos solían ser grandes y pesados y podían dañarse en sus numerosos componentes eléctricos o mecánicos.

No obstante, la electrónica ha dado orgen a una nueva generación de muestreadores automáticos que son de menor tamaño, más confiables y económicos. Las ilustraciones de las Fotografías 32 y 33 son dos ejemplos de ello. Los programadores y cronometradores modernos conectados a una desviación de la orriente o a un transductor de presión en la corriente permiten una variedad casi infinita de programas de toma de muestras.

Son posibles desniveles de aspiración de hasta seis metros, por lo que el muestreador puede colocarse por encima del nivel de la corriente. La Fotografia 34 ilustra un muestreador Wallingford con un aforador en Filipinas. Los modelos de caudales que aumentan y disminuyen y las variaciones de la concentración de sedimentos en diferentes caudales, pueden en cierta medida preverse a partir de observaciones; pero los muestreadores automáticos más perfe