SOCAVACION EN LECHOS MOVILES
INTRODUCCION
El conocimiento de los procesos hidrodinmicos y morfolgicos de
una corriente aluvial, dadas unas condiciones hidrolgicas
conocidas, permite desarrollar un adecuado plan de manejo de los
diseos hidrulicos que se lleven a cabo en dicho cauce.
Entre los procesos fluviales, se destacan tres procesos como
elementales: la erosin, el transporte y la deposicin de
sedimentos.
La erosin fluvial puede darse tanto en las bancas como en el
fondo, dependiendo los grados de libertad del cauce.
La erosin natural del fondo en cauces naturales producida por un
incremento del caudal lquido, sea por crecidas naturales o
inducidas, es llamada socavacin general, y la estimacin de su
profundidad es un tema de gran importancia en ingeniera fluvial,
especialmente til para la toma de decisiones en el diseo de obras
de cruce a travs del cauce, tales como puentes, tuberas, tneles
subfluviales, etc.
La socavacin general es un proceso fsico complejo, cuyas bases
tericas an no se encuentran bien definidas y no es posible estimar
con confianza los cambios en el lecho tras el trnsito de un
flujo.
Los factores que influyen en la socavacin general se pueden
agrupar en tres grupos: factores geomorfolgicos, factores de
transporte y el tipo de material que conforma el lecho; todos
factores nicos para cada ro, lo cual dificulta la existencia de una
ley general
Uno de los factores fundamentales para estimar la profundidad de
socavacin en cualquier tipo de cauce natural es el tipo de material
del lecho que conforma el cauce y est expuesto a las fuerzas
erosivas de la corriente. El tipo de material que conforma el cauce
hace referencia al tamao del mismo, e investigaciones han
demostrado que en ros aluviales, es decir, aquellos que corren
sobre materiales transportados por el propio ro en el pasado
geolgico, la granulometra del material del lecho est directamente
relacionada con las caractersticas geomorfolgicas de un
corriente.
OBJETIVOS
GENERAL
Estudiar de manera visual y analtica el proceso de socavacin que
se da en un rio compuesto por arena y grava despus de una obra
hidrulica: bocatoma.
ESPECIFICOS
Obtener la curva de socavacin general en el rio despus de una
bocatoma.
Obtener curva de socavacin localizada en el rio despus de una
bocatoma.
MARCO TEORICO
SOCAVACION
La socavacin es un tipo de erosin hdrica que hace referencia a
la prdida del material del lecho y mrgenes de un cauce, debido a la
capacidad de transporte asociada a un evento hidrolgico.
La reduccin de este nivel respecto a un nivel de referencia es
denominada profundidad de socavacin. La profundidad de socavacin
alcanzada depende del tipo y tamao de las partculas que conforman
el lecho y la magnitud y duracin del evento hidrolgico.
La socavacin depende de muchos factores, que pueden agruparse en
dos grupos principales: los factores geomorfolgicos y los factores
de transporte.
Adems, la socavacin puede clasificarse en dos tipos segn su
naturaleza: socavacin general y socavacin local.
TIPOS DE SOCAVACION
Socavacin general
La socavacin general es aquella disminucin en el nivel base del
lecho del cauce como consecuencia de aumento en la velocidad y el
esfuerzo cortante del flujo en el lecho, que pone en movimiento las
partculas de fondo y de las mrgenes que se encuentran en
equilibrio, indistintamente de la presencia o no de cualquier
estructura antropognica.
Los procesos fluviales y geomorfolgicos que dan lugar a la
socavacin general ocurren en un amplio rango de escalas
espacio-temporales.
Dentro de la socavacin general se incluyen los procesos de
degradacin naturales como incisin del lecho, migracin lateral,
cambios en las formas del lecho y socavacin en confluencias.
En trminos de escala espacial, inestabilidades dentro de la
cuenca pueden influir en los procesos que contribuyen a la
socavacin general. Por ejemplo, cambios en los usos del suelo
pueden afectar la disponibilidad de sedimentos que transporta un ro
y por consiguiente afectar directamente las tasas de socavacin de
algn un tramo en particular.
Los cambios ocasionados por la socavacin general a diferentes
escalas espaciales son proporcionales a la escala temporal en que
ocurren, es decir, cambios en los patrones de drenaje y perfiles
longitudinales en una cuenca varan en escalas de tiempo
geolgicas.
A escala de tramo, el alineamiento de un cauce puede variar
desde aos a siglos, cambios en la seccin transversal pueden ocurrir
de das a aos, y cambios a escalas locales, como las formas del
lecho, pueden variar incluso a escala horaria.
Los cambios a largo plazo son consecuencia de una degradacin
progresiva y cuasipermanente debida a cambios hidrolgicos y/o
geomorfolgicos a escala de cuenca, por ejemplo, cambio climtico,
disminucin del nivel base o construccin de una presa. A corto
plazo, la socavacin general se desarrolla durante una creciente o
crecientes continuas durante un espacio temporal corto (das).
Socavacin local
Contrario a la socavacin general, la socavacin local es el
descenso abrupto en el lecho fluvial, generado por la remocin del
material de fondo debido a algn elemento fsico componente de alguna
obra dentro del cauce o alguna singularidad natural que se
encuentre interpuesta dentro de la corriente.
Dada la complejidad del movimiento del fluido causante de la
socavacin localizada, su anlisis se deriva en teoras diferentes y
en ocasiones contradictorias, dependiendo de las condiciones que se
hayan tenido en cuenta para su definicin.
Este tipo de socavacin ha sido ms estudiado que la socavacin
general, pues los anlisis de socavacin se realizan, en su mayora,
para conocer el diseo de cimentaciones de obras que estn en
contacto directo con el cauce (puentes, espolones, estribos, pilas,
etc), ya que son obras de importancia en la subestimacin de la
socavacin podra conllevar a la destruccin total de la estructura, o
la sobreestimacin levara a adoptar profundidades de cimentacin que
hacen extremadamente costosa la obra.
Sea cual sea el tipo de socavacin estudiado, determinar la
magnitud de la profundidad de socavacin es complicado por la
naturaleza cclica del proceso erosivo. La erosin puede alcanzar su
mximo valor durante una creciente, y volverse difcilmente visible
tras el paso de la misma al rellenarse con sedimento los huecos
erosionados.
La socavacin en lechos con fondo mvil se da cuando el ro
analizado transporta una carga de sedimentos antes de entrar a la
seccin de control del tramo de inters, en este caso el equilibrio
en el balance de transporte determina la finalizacin del proceso
erosivo.
Cuando el caudal slido de ingreso al tramo de anlisis es mnimo o
nulo, se denomina socavacin en agua clara, y el proceso erosivo se
detiene cuando el esfuerzo cortante del cauce disminuye por debajo
de los valores crticos de iniciacin de movimiento del material que
conforma el lecho del tramo. Tambin se considera erosin en agua
clara cuando el material del lecho es transportado en suspensin a
travs del hueco de socavacin hacia aguas abajo sin depsito en la
seccin de inters.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SOCAVACION
Factores geomorfolgicos
Los factores geomorfolgicos hacen referencia a las
caractersticas de la cuenca y el ro analizado. Dentro de las
caractersticas de la cuenca se incluyen los factores climticos y
los usos y tipos de suelos, elementos de primera importancia para
determinar las tasas de erosin y transporte en el sitio de
inters.
Las caractersticas de mayor inters son la pendiente, la geometra
de la seccin transversal, su forma en planta, las caractersticas
del material del lecho y las condiciones de borde del canal.
La caracterizacin del material del lecho incluye la distribucin
del sedimento, la gradacin, la estratificacin de capas en el lecho
y la presencia de materiales cohesivos.
Los sedimentos no cohesivos son aquellos cuyo movimiento depende
solamente de las propiedades de las partculas que los componen y de
la posicin relativa entre las mismas. Dentro de este grupo se
encuentran las arenas y gravas. Los sedimentos cohesivos, por el
contrario, son aquellos cuyo movimiento inicial depende de la
compleja interaccin fsico-qumica entre las partculas coloidales y
los efectos de la presin de poros. La socavacin en lechos de
material cohesivo es un fenmeno mucho ms complejo y no puede ser
evaluado segn las caractersticas del tamao de la partcula.
Otra caracterstica importante son los controles geolgicos, pues
determinan los lmites probables de erosin.
Factores de transporte
Los factores de transporte se relacionan con el transporte tanto
de agua como de sedimentos. Las caractersticas del flujo, como la
velocidad, duracin, caudal y frecuencia, as como las tasas de
transporte y tipo de sedimento transportado durante tales eventos,
son necesarias para estimar la profundidad de socavacin.
CONCLUSIONES
El tipo de material as como el grado de compactacin de este
influyen de manera significativa en el proceso de socavacin, pues
como es sabido un material poco compactado resistir muy poco cuando
la fuerza del agua llegue y por ende ocasionara una mayor
profundidad de socavacin.
La curva de socavacin general se anexara al presente informe en
la parte de anexos.
La curva de socavacin local se anexara al presente informe en la
parte de anexos.
Para un tiempo de 5 minutos tenemos que la mayor profundidad de
socavacin general es de ..
Para un tiempo de 5 minutos tenemos que la mayor longitud de
socavacin general es de ..
Para un tiempo de 5 minutos tenemos que la mayor profundidad de
socavacin local es de ..
Para un tiempo de 5 minutos tenemos que la mayor longitud de
socavacin local es de ..
Finalmente podemos decir que estudiar el proceso de socavacin en
lechos mviles es de suma importancia para nosotros como Ingenieros
Hidrulicos, pues entender cmo es que se produce dicho fenmeno nos
ayudara a disear y elaborar proyectos que logren tener un impacto
mnimo en el ambiente as como lograr que dichas obras hidrulicas
tengan un desempeo optimo, cumpliendo as con los aos de vida til
diseados y no teniendo problemas por inestabilidad de bases u
otros.
BIBLIOGRAFIA
http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/conceptosbasicosmfluidos/socavacion/socavacion.html
http://www.bdigital.unal.edu.co/11674/1/1128416170.2013.pdf
http://es.wikipedia.org/wiki/Socavaci%C3%B3n
ANEXOS
