Estudio experimental de la evolución geomorfológica en corrientes con lecho de grava y arena, debido a cambios de caudal sólido o líquido

Abstract

El arrastre de sedimentos de fondo es un fenómeno complejo ya que incluye distintos mecanismos de desplazamiento así como diversas condiciones de iniciación del movimiento de las partículas. En la actualidad se cuenta con algunas ecuaciones tanto empíricas como teóricas las cuales ayudan a predecir el arrastre de fondo en una corriente, sin embargo la mayoría de Éstas no consideran granulometrías extendidas, únicamente se considera un diámetro característico de esta tales como d90, d50, dm, entre otros. Teniendo en cuenta lo antes descrito, en la actualidad no se cuenta con un importante estado del arte en ríos con lecho de granulometría extendida. esto debido a varias razones, como la dificultad propia del arrastre de fondo y otros elementos, tales como las pendientes considerables de estas corrientes, y su difícil acceso en terreno, haciendo que los cambios geomorfológicos que ocurren en estos ante diversas afectaciones externas, sean desconocidos o se encuentren poco investigados. En la presente investigación experimental se reproduce en un canal de laboratorio una corriente con lecho de arena y grava, en la cual mediante el control del caudal y la tasa de entrada de sedimentos se reproducen alteraciones en el cauce, las cuales generan un cambio tanto en el arrastre de sedimentos, como en las condiciones del flujo y la geomorfología del lecho. Las alteraciones representadas en esta investigación son la extracción de agua o el aumento de los sedimentos de entrada a la corriente, como se da en el caso aguas abajo de una bocatoma que extrae agua; y el aumento del caudal o la disminución del sedimento de entrada en el cauce, como se da en el caso de un transvase entre cursos de agua o en la extracción de áridos en una corriente. Teniendo en cuenta las alteraciones reproducidas, se generan diversos escenarios de flujo en los cuales se miden parámetros con el fin de caracterizar la evolución del lecho. Estos parámetros son la evolución del nivel del lecho, el gasto sólido de salida del canal junto con su correspondiente granulometría y la granulometría en la conformación final de la coraza y el sustrato en el lecho en distintos puntos. Como resultados se lograron reproducir escenarios de erosión y sedimentación del lecho, sin embargo contrario a la creencia inicial en la cual la variación del lecho de la pendiente es crucial y se presenta como primer mecanismo de estabilización de la corriente, su variación en el lecho es mínima, exceptuando aquellos casos donde se observa la formación de cuñas del sedimento más grueso y alta pendiente en la cabecera del canal. Ésta pendiente permanece prácticamente constante y el flujo busca llegar a un nuevo equilibrio mediante el cambio en la granulometría de la coraza, afinándola y generando una coraza móvil, en aquellos casos con tasa de entrada de sedimento mayores a las tasas de arrastre, mientras que en aquellos casos donde la tasa de entrada era menor a las tasas de arrastre, se observa un engrosamiento del lecho junto con la formación de una coraza estática.