Transporte de fondo potencial mediante estudio en modelo físico de lecho móvil

Autores/as

  • Esteban A. Pacheco T. Laboratorio de Hidráulica y Dinámica de Fluidos LH&DF del Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Cuenca, Av. 12 de Abril, Cuenca, Ecuador, l010201.
  • Verónica M. Carrillo S. Laboratorio de Hidráulica y Dinámica de Fluidos LH&DF del Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Cuenca, Av. 12 de Abril, Cuenca, Ecuador, l010201.

Resumen

RESUMEN

Se predice potenciales tasas de transporte de fondo mediante un estudio experimental en modelo físico de lecho móvil. El estudio fue realizado para el proyecto de generación hidroeléctrica HidroSanBartolo ubicado en el río Negro al sur del Ecuador. Para las condiciones de hidrología fluvial de interés, se establece las tasas teóricas potenciales mediante cinco ecuaciones de transporte de carga de lecho. Se evalúa la respuesta del modelo físico a los procesos de erosión-acreción de acuerdo a las leyes que rigen el equilibrio morfológico de un cauce con un punto de control aguas arriba, y se calibra las tasas teóricas mediante la evaluación de la pendiente del lecho. De acuerdo a los procesos morfodinámicos de control en la modelización, se establece que la ecuación simplificada propuesta por Nielsen, es el método recomendado para el cálculo de tasas de transporte, calibración del modelo físico de lecho móvil y análisis de escenarios para el río de estudio. Los valores de las tasas finalmente obtenidas corresponden al 85% de los valores teóricos calculados por dicha formulación, habiéndose obtenido tasas potenciales para transporte de carga de lecho de 662 kg/s para el caudal formativo de 50 m3/s, y 914 kg/s para el caudal promedio del periodo húmedo de 75 m3/s.

Palabras clave: Transporte de carga de lecho, Modelización hidráulica, Modelo de lecho móvil.

ABSTRACT

Potential bed-load transport rates are determined by an experimental study in a moving-bed physical model. This study was conducted for the HidroSanBartolo hydroelectric project located in Negro river South of Ecuador. Prospective bed-load rates were established with five theoretical equations for the fluvial hydrology conditions of interest. Additionally, according to the governing laws of the morphological equilibrium of a natural channel, the river response to erosion-accretion processes is evaluated through a control point upstream. Also, based on the bed slope, the theoretical rates are calibrated. Considering the control morphodynamic mechanisms, the Nielsen simplified method was established as the recommended scheme to calculate the transport rates, to calibrate the model, and to analyze the scenarios for the river. The final rates obtained represent the 85% percent of the values calculated with this formulation with values of 662 kg/s for the channel forming flow of 50 m3/s and 914 kg/s for the humid season flow of 75 m3/s.

Keywords: Bed load transport, Hydraulic Modelling, Moving-bed physical model.

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Citas

Bathurst, J.C., W.H. Graf, H.H. Cao, 1987. Bed load discharge equations for steep mountain streams. En: Thorne, C.R., J.C. Bathurst, R.D. Hey (Eds.). Sediment transport in gravel-bed rivers. Chichester: John Wiley and Sons Ltd., pp. 453-477.

Carson, M., 1987. Bedload transport in gravel channels. Journal of Hydrology, 26, 1-151. Disponible en http://www.hydrologynz.co.nz/downloads/JoHNZ_1987_v26_1_Carson.pdf.

Chen, C.L., 1990. Unified theory on power laws for flow resistence. Journal of Hidraulic Engineering, 117, 371-389.

Einstein, H.A., 1942. Formulas for the transportation of bedload. Trans., Am. Soc. Civil Engrs., 107, 561-577.

Einstein, H.A., 1950. The bed-load function for sediment transportation in open channel flows. U.S. Department of Agriculture, Soil Conservation Service, Technical Bull. No. 1026.

García, M.H., 2000. Discussion of "The legend of A.F. Shields". Journal of Hydraulic Engineering, 9(126), 718-720.

Georgiev, B., 1990. Reliability of bed load measurements in mountain rivers. In: Hydrology in mountainous regions I: Hydrological measurements; the water cycle. IAHS Publ. no. 193, 263-270.

Gessler, J., 1964. Beginning and ceasing of sediment motion (Cap. 7). En: Shen, H.W. (Ed.). River Mechanics, Littleton, CO.: Water Resources Publications.

Gomez, B. and Church, M., 1989. An assessment of bed load sediment transport formulae for gravel bed rivers. Water Resources Research, Issue 25, pp. 1161-1186.

Meyer, P.E., R. Müller, 1948. Formulas for bed load transport. In: Report on Second Meeting of the International Association of Hydraulic Structures Research, Stockholm, pp. 39-64.

Meyer, P.E., 1951. Transport des matiéres solides en général et probléme spéciaux. Bull. Génie Civil d’Hydraulique Fluviale, Tome 5 (en francés).

Nielsen, P., 1992. Coastal Bottom boundary layers and sediment transport. Advanced Series on Ocean Engineering, Vol. 4, 23 pp. Disponible en http://www.worldscientific.com/doi/ pdf/10.1142/9789812796035_fmatter.

Parker, G., A.W. Peterson, 1980. Bar resistance of gravel bed rivers. Journal of Hydraulic Division, 106, 1559-1575.

Rouse, H., 1939. An analysis of sediment transportation in the light of fluid turbulence. Washington DC.: U.S. Department of Agriculture, Soil Conservation Service, SCS-TR 25.

Schetz, J.A., 1993. Boundary layer analyses. USA: Prentice Hall, Englewood Cliffs.

Schlichting, H., 1979. Boundary layer theory. USA: Prentice Hall, Englewood Cliffs.

Schoklitsch, A., 1950 . Handbuch des Wasserbaues. Handbook of Hydraulic Structures (2nd ed.). Vienna, Austria: Springer-Verlag.

Schoklitsch, A., 1962. Handbuch des Wasserbaus (3th ed.). Viena: Springer-Verlag.

Shields, A., 1936. Anwendung der Aehnlichkeitsmechanik und der Turbulenz Forschung auf die Geschiebebewegung. Berlin. Mitt. der Preussische Versuchanstalt fur Wasserbau und Schiffbau, 26.

Soulsby, R.L., 1997. Dynamics of marine sands. London:Thomas Telford.

Vanoni, V.A., 1941. Velocity distribution in open channels. Civil Engineering, 11(11), 356-357.

Vanoni, V.A., 1964. Measurement of critical shear stress for entraining fine sediments in a boundary layer. California Institute of Technology, Pasadena, California: Report KH-R-7.

Van Rijn, L.C., 1984. Sediment transport, Part I: bed load transport. Journal of Hydraulic Engineering, 110, 1613-1641.

Van Rijn, L.C., 1993. Principles of sediment transport in rivers, stuaries and costal seas. The Netherlands: Aqua, Amsterdam Publications.

Van Rijn, L.C., 2007a. Unified view of sediment transport by currents and waves. III:Graded Beds. J. Hydraulic Engineering, 133(7), 761-775.

Van Rijn, L.C., 2007b. Unified view of sediment transport by currents and waves. I: Initiation of Motion, Bed Roughness, and Bed-Load Transport. J. Hydraulic Engineering, 133(6), 649-667.

von Kármán, T., 1934. Turbulence and skin friction. J. Aeronaut Sci., 11(1), 1.

Wohl, E., 2000. Mountain rivers. Washington DC., USA: American Geophisical Union AGU, Resources Monograph 14.

Zanke, U.C., 2003. On influence of turbulence on the initiation of sediment motion. Int. J. Sediment Research, 18(1), 1-15.

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Publicado

2016-01-05

Cómo citar

Pacheco T., E. A., & Carrillo S., V. M. (2016). Transporte de fondo potencial mediante estudio en modelo físico de lecho móvil. Maskana, 5, 73–81. Recuperado a partir de https://publicaciones.ucuenca.edu.ec/ojs/index.php/maskana/article/view/555