TESISPARA OPTAR EL TTULO PROFESIONAL DE

INGENIERO CIVILPRESENTADO POR:CARLOS ENRIQUE CANALES LUNAAYACUCHO - PERU 2007

CONTENIDOCAPITULO I:INTRODUCCINCAPTULO II:CLCULO GENERALIZADO DE LOS PERFILES DE LA SUPERFICIE DEL AGUACAPTULO III:MOVIMIENTO DE LOS SLIDOSCAPTULO IV:GASTO SLIDO DE FONDOCAPTULO V:ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL GASTO SLIDO DE FONDOCAPTULO VI:REQUERIMIENTO DE DATOS PARA EL USO DEL PROGRAMA GSTARSCAPTULO VII:APLICACIN PRCTICACAPTULO VIII:RESULTADOS

INTRODUCCINAl iniciarse el escurrimiento del agua debido a las precipitaciones, empezando en los puntos ms altos de la cuenca se produce el transporte llamado a dos fases, es decir siempre existe la interaccin agua sedimento, pero estudiar el transporte de slido en la cuenca es bastante complejo por eso generalmente se hace este estudio en un lecho fluvial definido que viene a ser el ro.

INTRODUCCINExisten dos formas de transporte de sedimentos por el agua en un lecho fluvial, que viene a ser un canal natural erosionable con caractersticas definidas por la cuenca: el transporte en suspensin y el transporte de fondo; lo ideal es estudiar el transporte de material general, pero en vista de que la Hidrulica Fluvial es tan compleja y amplia nos encargaremos solo de uno de ellos. Trataremos sobre el transporte de material de fondo, es decir de aquellos materiales que se desplazan por debajo del 5% del tirante efectivo del ro donde hay un supuesto continuidad de aporte de material del lecho en un supuesto flujo uniforme lo que en la realidad se produce espordicamente y por poco tiempo.

OBJETIVOSAnalizar las diferentes frmulas existentes para la determinacin terica del Gasto Slido de Fondo, para ver su aplicacin a nuestros ros segn las caractersticas morfolgicas que ellos presentan.Anlisis terico del Gasto de fondo basado en el anlisis de parmetros adimensionales de Buckingham y comparacin de los resultados experimentales con algunas frmulas ms usuales tales como: Meyer Peter & Mller, Frijlink, Einstein, etc.

Dar un alcance informativo a los alumnos que estn interesados en el tema, ya que en nuestro medio no se cuenta con informacin suficiente sobre el transporte de sedimentos.Incentivar a los alumnos para realizar investigaciones tericas o experimentales a manera de tesis sobre las diferentes frmulas utilizadas en la ingeniera.

LECHO FLUVIALCARACTERSTICAS:Caudal variable.Flujos no uniformes, no permanentes.Secciones no prismticas.Flujo bifsico (agua-sedimento)Pendiente variable

CLASIFICACIN DE LOS ROSPOR SU ESCORRENTIAPerennesIntermitentesEfmeroPOR SU FORMARectosMendricosRamificadosAnastomosisPOR SU EDADJvenesMadurosViejos

Ro MendricoRo Ramificado

Procesos de erosin

Degradacin, Transporte y Agradacin

MECANISMOS DE EROSIN Y SEDIMENTACIN

MECANISMO DE EROSIN EN CURVAS MECANISMO DE EROSION EN TRAMOS RECTOS

TRANSPORTE DE SEDIMENTOSEs el estudio de los procesos de:ErosinIniciacin del movimientoTransporte Depsito y Compactacin,de las partculas slidas.

INICIACIN DE MOVIMIENTO DE LAS PARTCULASSEGN KRAMER:Movimiento DbilMovimiento medio Movimiento Generalizado

Condicin Bsica: o ( o)c

Diagrama de SHIELDS

MODALIDADES DEL TRANSPORTE SLIDO

FASES DEL TRANSPORTE SLIDO

Formas de Fondo Segn Bogardi

Formas de Fondo Segn Engelund

GASTO SLIDOEs la cantidad de partculas, en unidades de peso o de volumen que pasa por una seccin determinada en la unidad de tiempo.

FondoSuspensinTotalUnidades : Kg./hora, ton/ao.

TRANSPORTE SLIDO DE FONDOSon las Partculas ms gruesas.Van permanentemente en contacto con el suelo.Ruedan o se deslizan por el lecho.Producen ruido.Se determina en base a clculos.

TRANSPORTE SLIDO EN SUSPENSIN Son las partculas ms finas.Se distribuyen en toda la seccin.Dan color al agua.Se determina en base a mediciones

VARIABILIDAD DEL TRANSPORTE SLIDOHay fuertes variaciones en los factores determinantes de la erosinHay fuertes variaciones en el gastoEl gasto slido depende de una elevada potencia de velocidadHay fuertes aumentos y disminuciones de la velocidad de la corrienteLas avenidas slidas suelen ser ms cortas que las avenidas lquidas

MTODOS PARA DETERMINAR EL GASTO SLIDO DE FONDO1)MTODO DE DU BOYS:

2) MTODO DE SCHOKLITSCH La Frmula es:

Donde:TF: Gasto Slido Total.d40: El 40% de partculas tiene un dimetro menor que el d40.B: Ancho total del Ro.S: Pendiente

3) MTODO DE KALINSKE.d = Dimetro medio de las partculas.

4) MTODO DE MEYER-PETER & MLLERSe debe sealar que la frmula de Meyer- Peter es una de las frmulas ms utilizadas en hidrulica fluvial.Se le prefiere por su simplicidad y se le aplica generalmente en el caso de torrentes. Es una frmula netamente experimental.

Es importante sealar el rango de valores utilizados por las investigaciones en laboratorio por Meyer Peter & Mller:Pendiente0.04 @ 2 %Gasto0.002 @ 4 m3/sTirante0.01 @ 1.2 mDimetro0.4 @ 30 mmPeso especfico1.25 @ 4.22 Tn/m3Forma de partcula diversa

5)MTODO DE FRIJLINK

Medicin del Gasto Slido de fondo

1)Recolector de carga de fondo del Instituto de Hidrologa, Koblenz (Alemania)

2)Modelo 8055 - Helley Smith (Cable-Suspendido)

3)Modelo de Helley Smith (Modelo 8015-Handheld)

4)Muestreador Handheld-US BLH-84

5)Muestreador US TR2

6)Otros tipos de medicionesEquipos acsticos.Luminforos.Trazador magntico.Medir sedimentos atrapados en presas.

PARTE EXPERIMENTAL

EQUIPAMIENTO EXPERIMENTALBomba de propulsinTanque ElevadoLimnmetroCanal de Prueba

PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

Wincha graduada

Hoja de prueba

USO DEL PROGRAMA GSTARS 2.1

CAPACIDAD DEL PROGRAMA

El programa permite hasta 101 secciones de ro.Permite hasta 197 puntos en cada seccin ingresada.Permite hasta 10 fracciones de tamao de sedimentos.Permite un nmero mximo de 5 tubos de corriente.

CRITERIOS GENERALES PARA EL TRANSPORTE DE SEDIMENTOS1)Ecuacin Bsica2)Tubos de corriente

Las ubicaciones de los tubos de corriente son calculados para cada intervalo de tiempo.El transporte de sedimentos se hacen para cada tubo de corriente e intervalo de tiempo.La composicin del lecho se hace para cada tubo de corriente al inicio de cada intervalo de tiempo.El programa calcula los procesos de erosin y sedimentacin en forma independiente.El programa no puede simular reas con flujos de recirculacin o remolinos, flujos secundarios., etc.

BONDADES Y LMITES

FORMATO DE INGRESO DE DATOS

CLASIFICACIN DE LECHO

Funciones Transporte de Sedimentos

ECUACINTIPODU BOYS(1879)BMEYER-PETER Y MLLER(1948)BLAURSEN(1958)BMTOFFALETI(1969)BMENGELUND Y HANSEN (1972)BMACKERS Y WHITE(1973)BMACKERS Y WHITE(1990)BMYANG(1973)+YANG(1984)BMYANG(1979)+YANG(1984)BMPARKER(1990)BYANG ET AL.(1996)BM

INGRESO DE LA GEOMETRA DE LA SECCIN

INGRESO DE LA DESCARGA LQUIDA

DasDescarga(ft3/s)02001450270031020410005700652574008325

Ingreso de datos de sedimentos

RECOMENDACIONES DE GSTARSUsar la Frmula de Meyer-Peter & Mller cuando el material del lecho es ms grueso que 5 mm.Emplear la frmula de Toffaleti para ros grandes y lecho de arena.Usar la frmula de Yang (1973) para el transporte de arena en canales de laboratorio y ros naturales; Use la frmula de Yang (1979) para el transporte de arena cuando la unidad crtica de la fuerza de corriente est en movimiento incipiente.

Usar las frmulas de Parker's(1990) o Yang's(1984) para el transporte de lecho cargado de grava. Usar la frmula modificada de Yang (1996) para los flujos de la concentracin alta cuando la carga de lavado o la concentracin de material fino es alta.Usar las frmulas Ackers y White o Engelund y Hansen para la condicin de flujo crtico en el rgimen inferior de flujo.Usar la frmula de Laursen para canales del laboratorio y los ros poco profundo con arena fina o limo grueso.RECOMENDACIONES DE GSTARS

Nota: Esperar