Obras hidráulicas, Bloque de sedimentación y erosión

Los aportes de ladera no dependerán del impacto de la gota de lluvia con el terreno.

La erosión de ladera se producirá de forma general por surcos, eólica, laminar, y por gota de lluvia; de forma específica por cárcavas y deslizamientos

Los usos del suelo de origen antropológico no tendrán ninguna repercusión en la generación de sedimentos de ladera.

Para calcular la pérdida de suelo en ladera existen métodos físicamente basados, paramétricos y empíricos.

Los métodos empíricos se llevan a cabo mediante medidas de sedimentación de embalses.

La erosión en surcos se produce cuando la altura de lámina de agua más la pendiente generan una componente tangencial que ocasiona el arrastre.

Los métodos físicamente basados, modelan los diferentes procesos que causan erosión. Principalmente el surco y cárcavas.

La repercusión de los procesos erosivos en obras hidráulicas pueden ser aterramiento de embalses, estuarios y degradación de la calidad de aguas.

La pérdida de suelo en ladera tendrá como consecuencia la disminución de la retención de agua en ella.

El fallo de las obras hidráulicas vendrá dado por procesos sedimentarios.

Los métodos empíricos sirven como una primera aproximación para estimar la pérdida de suelo a partir de parámetros hidrológicos básicos (pendiente, precipitación, cobertura vegetal…)

La USLE, es un modelo paramétrico, que nos dará un potencial anual erosivo de la cuenca de estudio (lo máximo que se puede erosionar la cuenca). (Tn/ha año) A = R ∙ K ∙ LS ∙ C ∙ P

La USLE tiene aplicación a escala de evento.

El factor R, de erosividad pluvial, evalua la cantidad de precipitación en la cuenca de estudio. (MJ mm/ ha hora año)

El factor R, tiene en cuenta la duración y la intensidad de la tormenta
R = 0.0682 P^2

El factor C, estará relacionado con los tipos de cultivos de la cuenca. Adimensional

El factor C será constante en la cuenca a lo largo de todo el año.

El factor P, prácticas de manejo del terreno. Pueden darse cultivo en contorno, terracéo o cultivo en franjas y surcos.

El factor P, no dependerá de la pendiente.

Para el cálculo del factor P, los valores para zonas urbanas, aguas continentales y roca macizas tendrán el valor 0.

Con la implantación de zonas aterrazadas, aumentamos erosión y favorecemos recarga de acuíferos.

El factor K, es la erodibilidad del suelo o susceptibilidad de ser erosionado (t ha h/ ha año MJ mm)

El factor K, dependerá de las características estructurales del suelo, de la permeabilidad, del porcentaje de arena y finos que contenga.

El factor LS, factor topográfico del terreno, dependerá de la pendiente del terreno (s) y la longitud de la pendiente.

Un suelo permeable implica gran erodibilidad

El factor C, de cobertura vegetal en suelos cultivados, afecta al efecto de la gota de lluvia sobre el terreno.

El factor P es totalmente antrópico.

La MUSLE es un método para estimar la contribución total de sedimento a escala de evento de periodo de retorno T.

La MUSLE es una versión modificada de la USLE, y los resultados se obtienen en kg de sedimento/ anuales.

Los factores K, LS, C, P son los valores distribuidos obtenidos para la USLE para la cuenca de estudio.

El valor de "qe" será el volumen de escorrentía generado por el evento (m3) (Área bajo la curva del hidrograma)

El valor de "qpe" es el valor medio de caudal estimado para el evento (m3/s)

El volumen total de aportación de sedimentos se calculará a partir de la densidad del sedimento depositado.

Un valor normal para la densidad del sedimento puede rondar los 2650 kg/m3

Para el cálculo de la MUSLE importará cómo llueva (dónde está el pico del hidrograma) y cuánto llueva (volumen total del evento). A igualdad de volumen, el que mayor pico de precipitación presente generará menos sedimentos.

En el río sólo se produce arrastre por carga de fondo.

Los modelos que se emplean son modelos de carga de fondo y modelos de carga suspendida.

La arena se transporta principalmente por carga en suspensión.

La relación entre la velocidad de corte u* = √g h S y la velocidad de sedimentación permite calcular el modo en que se produce el sedimento.
Nota: Relación menor de 0.2 no hay movimiento; relación entre 0.2 – 0.5 Carga de fondo; relación 0.5 - 2 Carga mixta; relación mayor de 2 carga suspendida.

Los materiales gruesos erosionan próximos a la desembocadura de la cuenca, por eso llegan antes que los materiales finos.

El radio hidráulico en los ríos se puede asemejar al calado.

La partícula media para la representación de un río es la D50

Si la capacidad de transporte del río es mayor que el flujo de sedimento que posee se producirá erosión

Un modelo de carga total muy empleado es el de Meyer Peter y Muller.

Bagnold es aplicable en condiciones turbulentas, con mejores resultados para
u*/ws < 2. Su límite de aplicación está en u*/ws < 0.2

En arenas la densidad del sedimento no será igual a la velocidad aparente inicial.

En el modelo de Brownlie, si el cortante crítico de Shields es mayor que el cortante crítico del lecho (Vc>V) entonces no se produce sedimento.

La capacidad de transporte de un río (capacidad para transportar sedimentos) es constante a lo largo del río.

Dentro de la capacidad de transporte, los factores de caudal y pendiente son de tipo hidráulico mientras que los demás son de tipo sedimentable.

El Modelo de Yang es uno de los más usados para calcular la carga total.

El modelo de Bagnold es un modelo de carga total

La velocidad de sedimentación, ws, es menor en los aportes de cauce que en los de ladera.

Las cuencas pequeñas tienen más eficiencia de transporte de sedimentos de ladera y fluvial.

Los sistemas de información geográfica nos permiten delinear con total precisión la pendiente de la superficie.

Si consideramos la suma total de aportaciones de ladera y fluvial debemos incluir el efecto de la eficiencia en el transporte a lo largo de la red fluvial. (Coeficiente de aporte de sedimento/ Sediment delivery ratio)

La carga de fondo está relacionada con el aporte fluvial y la carga suspendida con el aporte de ladera.

Que la velocidad del flujo sea inferior a la velocidad crítica indica que no hay movimiento y, por tanto, no hay aporte de sedimentos.

Los patrones de distribución de sedimento en un embalse permiten identificar el modo de transporte que se produce, carga de fondo o carga suspendida.

El cálculo de la tasa de eficiencia de retención se realiza mediante 4 fórmulas empirias: Brown; Churchill; Heinemann; USDA-SCS