Curso Básico de Hidráulica Fluvial 23 y 24 de agosto de 2011 Tuxtla Gutiérrez (México) Obras en cauces torrenciales. José Luis García Rodríguez.

Transcripción

1 Curso Básico de Hidráulica Fluvial 23 y 24 de agosto de 2011 Tuxtla Gutiérrez (México) Obras en cauces torrenciales José Luis García Rodríguez.

2 DAS RESTAURADORAS EN CAUCES. TUACIONES EN LOS CAUCES. Tema 29. Hidrotecnias de corrección de cauces torrencia

3 Hidrotecnias de corrección de cauces torrenciales (I). Diques transversales al cauce. Objetivos fundamentales de las obras transversales en cauces torrenciales. Condicionantes de cálculo. Fuerzas actuantes en un dique. Hipótesis de cálculo. Hidrotecnias de corrección de cauces torrenciales (II). Perfil más conveniente. Determinación de las dimensiones de la obra vista. Cimentaciones. Disipadores de energía. Hidrotecnias de corrección de cauces torrenciales (III). Obras longitudinales al cauce. Objetivos y principios básicos. Clases de obras longitudinales. Técnicas de Bioingeniería aplicadas a la restauración de ríos y riberas.

4 EROSION EN LA CUENCA ALIMENTADORA Erosión en ladera Erosión en cauces Cómo reducir la tasa de erosión? Adoptando medidas de control Para qué? 1) Evitar que se forme el caudal sólido 2) Si se produce disminuirlo OBJETIVO Regulación y control (total o parcial) de los efectos provocados por la erosión y el transporte

5 Siempre hay que repasar a aquellos que dejaron huella

6 Cuenca de recepción Garganta Puebla de Valles. Río Jarama. Guadalajara. Julio 2003 Cárcava en Puebla de Valles (Guadalajara, España) Cono de deyección

7 Torrente de Los Meses (Huesca)

8 Sahún Cuenca del Torrente de Sahún (Huesca)

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10 Sistema protector de una cuenca Fajas Uso del suelo agrícola Terrazas Cultivo a nivel Laderas Drenajes Zanjas de infiltración Uso del suelo forestal Canales de evacuación Empalizadas Bioingeniería Hidráulica Torrencial Cauces Hidráulica Fluvial

11 Obras transversales Hidráulica Torrencial Obras longitudinales Cauces Obras transversales Hidráulica Fluvial Obras longitudinales

12 EFECTOS DE LAS OBRAS TRANSVERSALES. 1) Disminución de la velocidad de las aguas por embalse de las mismas. Pérdida de energía viva. Depósito de suspensiones y acarreos. 2) El cauce se levanta hasta alcanzar la pendiente de equilibrio para el caudal líquido. Los depósitos forman un aterramiento en el paramento aguas arriba del dique. 3) Aumento del tiempo de concentración de la onda de avenida. 4) Si se produce la regulación del torrente se consigue la estabilización del cauce. A este tipo de obras se las denomina por esto, estructuras de fijación.

13 ETAPAS DE FUNCIONAMIENTO DE UN DIQUE. I ETAPA. Dique sin aterrar Fuerza actuante desfavorable, E (empuje hidrostático) II ETAPA. Dique colmatado pero sin consolidación de los sedimentos Atenuación del empuje hidrostático por medio de los mechinales del cuerpo de la obra III. ETAPA Comienza la consolidación y el nuevo lecho con la pendiente de equilibrio

14 EFECTOS HIDROLÓGICOS DE LOS DIQUES SOBRE EL COMPORTAMIENTO HIDRÁULICO DE LA CORRIENTE AGUAS ARRIBA DEL DIQUE DEPÓSITO DE SEDIMENTOS (Retención total ó selectiva) ELEVACIÓN DEL LECHO, ENSANCHAMIENTO DE LA SECCIÓN Y REDUCCIÓN DE LA PENDIENTE ALMACENAMIENTO DE AGUA (Coadyuva a laminación; recarga de acuíferos) AGUAS ABAJO DEL DIQUE FLUJO CON ALTA CAPACIDAD EROSIVA Y DE TRANSPORTE (Control con estructuras de disipación)

15 EFECTOS HIDROLÓGICOS DE LOS DIQUES (II) FUNCIONALES RETENCIÓN DE SEDIMENTOS CONSOLIDACÍON DE LECHO Y LADERAS INESTABLES RECARGA DE ACUÍFEROS LAMINACIÓN CONTROL DE ALUDES

16 EFECTOS HIDROLÓGICOS DE LOS DIQUES (III) SOBRE INFRAESTRUCTURAS DEFENSA DE PUENTES, DRENAJES, ENCUAZAMIENTOS E INFRAESTRUCTURAS VIÁRIAS PROLONGACIÓN DE LA VIDA ÚTIL DE EMBALSES REDUCCIÓN DE LOS EFECTOS NEGATIVOS DE CIRCULACIÓN DE CAUDALES LÍQUIDOS Y SÓLIDOS EN ENTORNOS URBANOS Y PERIURBANOS

17 EFECTOS HIDROLÓGICOS DE LOS DIQUES (IV) AMBIENTALES ALTERACIÓN DE LA DINÁMICA MORFOLÓGICA DE BARRANCOS, TORRENTES Y RAMBLAS ALTERACIÓN DE LA TRANSITABILIDAD PARA LA ICTIOFAUNA

18 EJEMPLOS BARRANCO DE ARRATIECHO. BIESCAS (HUESCA)

19 EJEMPLOS BARRANCO DE ARRATIECHO. BIESCAS (HUESCA)

20 EJEMPLOS CABECERA DE LA RAMBLA DE EL CORTIJILLO ESFILIANA (GRANADA)

21 EJEMPLOS TORRENTE DE ARÁS. BIESCAS (HUESCA)

22 EJEMPLOS TORRENTE DE ARÁS. BIESCAS (HUESCA)

23 GENERALIDADES DE LAS OBRAS TRANSVERSALES 1) Solución más simple y eficaz. Utilización extendida 2) Perfil más conveniente. Sección Trapezoidal Variedades 3) Materiales de construcción Mampostería hidráulica Hormigón ciclópeo y posterior chapeado de roca Mampostería gavionada (red de drenaje secundaria) Mampostería en seco Postes y tablones de madera (red de drenaje secundaria y riberas de ríos) Estructuras metálicas (problemática nival) Obras mixtas 4) Limitación de 15 m de altura incluyendo la cimentación

24 h e Sección central de un dique. n H 1 Parámetros geométricos B

25 CONDICIONANTES DE CALCULO. 1) NO DEBEN PRODUCIRSE TENSIONES DE TRACCION. CONDICION DE NO VUELCO 2) LA OBRA NO DEBE DESLIZAR CONDICION DE NO DESLIZAMIENTO 3) LAS TENSIONES DE COMPRESION HAN DE SER MENORES QUE LAS ADMISIBLES POR EL TERRENO

26 h e Sección central de un dique. n H 1 Parámetros geométricos B

27 DIQUE DE CORRECCIÓN

28 DIQUE DE CORRECCIÓN Troneras Ala Vertedero Ala Obra vista

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34 Tte. De Llauset (Lleida). 2003

35 DIMENSIONES DE LA OBRA VISTA Altura, H Se fijará según el problema torrencial a corregir. Se estudiará en la sección transversal donde se ubique procurando ajustarse a la geometría del terreno. En un dique de consolidación Se procurará la necesaria para un buen funcionamiento En un dique de retención Se establece la máxima posible que retenga el mayor número de material H

36 e h E H P n 1 B

37 Po e h H E P Sp B

38 Pw P Hipótesis I. Talud aguas arriba inclinado E

39 DIMENSIONES DE LA OBRA VISTA Espesor en coronación, e Para obtener su expresión se una sección en la coronación del dique (A-A ) y se estudia el deslizamiento e = γ h c γs f c E = P f c γ x (h + x/2) = γ s (e x + ½ x 2 tga) f donde, e, es el espesor en coronación (m) x, es la distancia coronación-sección A- A γy γ s, son los pesos específicos γ de la suspensión y de la fábrica (k/m3) a, es el ángulo del talud f, es el coeficiente de rozamiento fábrica-fábrica c, es un coeficiente de seguridad (1,0 1,3) h, es la altura de la lámina vertiente (m) h x e

40 DIMENSIONES DE LA OBRA VISTA Altura del vertedero, h = 3 Espesor en coronación, Espesor en la base, B = a H + e 2 q 2 b g h γ e γ f s h H E P 0 P e a = tg α Sp B

41 Rio Manubles (Zaragoza). Marzo 2005

42 Coordenadas del centro de gravedad de la obra x = ( ah 2 + e) + e( ah + e) e 3( ah + 2e) 2 y = H ( ah + 3e) 3( ah + 2e)

43 Solicitaciones y sus brazos de cálculo en la hipótesis II ( 4aH + e) P 0 = e h γ X( P0 ) = 6 ( a H+ 2e ) P = H γ 2 s ( ) XP = 2 ( a H + e) + e( a H + e) e 3 ( a H + 2 e) 2 E H = H + h 2 γ H ( H + 3h ) X ( E ) = 3 ( H + 2h ) Sp = a H + 2 e ( H + h) γ 0 k X ( S P ) = ( ah + e ) 3

44 Cimentación

45 DIMENSIONES DE LA CIMENTACION Datos básicos. 1) Asentamiento en el terreno. Tipo de materiales del cauce y de los taludes de las márgenes de la sección elegida. Cuando la ocasión lo requiera se realizarán ensayos geotécnicos. 2) Se parte de la hipótesis del reparto de la subpresión a lo largo de la longitud de la cimentación (L c ) 3) Se sabrá con anterioridad a los cálculos la tensión de compresión admisible por el terreno (σ adm ), según la norma MV-101 de edificación. 4)Se adopta una altura inicial de 1m de altura para la zapata, que se podrá sustituir si no se consiguen cumplir los condicionantes de cálculo. 5) La cimentación se podrá prolongar en una longitud conveniente para evitar las socavaciones al pié de la estructura. Esta longitud puede ser el comienzo de la solera del conjunto disipador, de un encachado o de un zampeado.

46 Solicitaciones y sus brazos de cálculo para calcular la cimentación. Alcance de la lámina vertiente Longitud de cimentación D = 2H h + h Lc D+e 2 Subpresión la = n 2c c Lc + 3 n lb = Lc c + n 3 Lc 2c + 3 n

47 Solicitaciones y sus brazos de cálculo para calcular la cimentación. Subpresión n Lc c c n la = n Lc c Lc c n lb =

48 Solicitaciones y sus brazos de cálculo para calcular la cimentación. Solicitaciones y brazos H E = H + h 2 γ P = e γ 0 h 1 X ( E) = ( H + h) + 3 e X ( P 0 ) = 2 h c P = e H γ e X ( P 11 ) = 11 s 2 P 12 = ( B e) H γs 2 1 X ( P 12 ) = ( B e) + e 3 P 2 = L c h c γ s Lc X ( P 2 ) = 2 la + lb Sp = Lc γ 0 k 2 Lc (2lb + la) X( Sp) = 3 ( la + lb)

49 Solicitaciones y sus brazos de cálculo para calcular la cimentación. Excentricidad e Lc 6 e m Lc M A Lc = = 2 F 2 V Tensiones de compresión que soporta el suelo σ B FV 6e = 1 + Lc Lc σ A FV 6e = 1 Lc Lc 1 σ = ( 3 σ + σ ) σ > 0 m B A A 4 ( ) Condición de deslizamiento 1 σ = 3 σ σ < 0 m B A 4 FH f F V zapata terreno

50 Tema 30. Hidrotecnias de corrección de cauces torrenciales (II).

51 Posibles socavaciones al descargar agua con mayor energía

52 Resalto hidráulico. Casos (Bureau Reclamation) Número de Froude al pie del dique, en el supuesto que se trate de aguas limpias. (g h Si F 1 = 1, es la situación de una sección crítica. F 1 = v Si, 1 F 1 <1,7, no es preciso realizar el disipador de energía, bastando con un zampeado de mampostería hidráulica u hormigón, para la protección del lecho y seguridad de la obra. Si 1,7 F 1 <2,5, el empleo del disipador de energía es discrecional, en cualquier caso su efecto es poco relevante. Se puede utilizar el cuenco amortiguador. Si 2,5 F 1 < 4,5, se trata de una zona crítica en donde el resalto se estabiliza con dificultad. Si es posible, conviene evitar este intervalo, operando con las dimensiones del vertedero, a fin de modificar el régimen de descarga. Si 4,5 F 1 < 9, se trata de valores para los que el empleo de los disipadores de energía resulta adecuado. Si F 1 9, se recomienda variar la geometría del vertedero. 1 1 )

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54 Disipadores de energía

55 ϕ + = + + h b g Q h g v h H h g v F = h2 ) ( 5 = Disipadores de energía ( ) + = F h h ) ( h h L = 4 h 2 h p = p L p f h e L s cd γ γ = = g b q h cd = I q n h =

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57 Villanua (Huesca) Sept. 2005

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59 Disipadores de energía Fuente: H. Chanson

60 Era una custión de amplitud de miras. De tener fe, de creer en ello. No podríamos No podríamos relacionarlo con la sustentabilidad?

61 Gracias por su atención

62 CONTINUARÁ