Hidráulica Fluvial. Fricción de fondo. Asignatura: Hidráulica Fluvial Profesor: Luis Cea

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José Ignacio Ramos Suárez
hace 6 años
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4 Tensión de fondo Relaciones caudal-calado-velocidad por fricción de grano por formas de fondo Produce transporte de fondo No influye en carga de fondo Formas de fondo Rizos (reg. lento) Dunas (reg. lento) Transición, fondo plano (Fr ~ 1) Antidunas (reg. rápido / lento)

5 Antidunas flujo

6 Fondo plano b ρ C U f 2 h >> K s K s 1-2 D 90 K s 2-3 D 50 k D grano 1/6 1/6 s s n S 25 21

7 Tensión de fondo por rozamiento Transporte de fondo por formas de fondo ρ C 2 bs fs U 2 bf ff U ρ C 3 b bs bf ρ C f U * s x Formas fondo f s Rozamiento

8 Partición de tensiones Gráfico de Engelund-Hansen (1967) onal) dimensio ón de grano (ad tensió tensión total (adimensional)

9 b Hidráulica Fluvial Partición de tensiones Método de Einstein bs bf ρ 2 C C U fs ff (Q, h conocidos) b bs bf ρ g h i ρ C ρ g h ρ g h s f f i ρ C U fs i ρ C ff U 2 U 2 2 asumimos régimen uniforme i=i h calado real h s calado ficticio debido a tensión de grano h s h f calado ficticio debido a formas de fondo h g h s i C U Ln U 2 s 2 fs 0.4 K s h s Keulegan K s 2.5 D 50-1/2 1 11h s C fs Ln 0.4 Ks

10 Partición de tensiones Ejercicio Obtener la relación entre la tensión por grano y la tensión total en un río de arena mediante el método de partición de tensiones de Einstein, utilizando la fórmula de Manning para calcular l el coeficiente i de fi fricciónió de fondo. Expresar la relación entre ambas tensiones en función del coeficiente de Manning total y el debido a grano.

11 Partición de tensiones Ejercicio Obtener la relación entre la tensión por grano y la tensión total en un río de arena mediante el método de partición de tensiones de Einstein, utilizando la fórmula de Manning para calcular l el coeficiente i de fi fricciónió de fondo. Expresar la relación entre ambas tensiones en función del coeficiente de Manning total y el debido a grano. 2 2 nu h i b ρ g ρ g 1/3 1/3 h 2 b h hs n 2 2 1/3 2 nu bs ρ g h s i ρ g bs hs h ns 1/3 h h s h n hs ns 1.5 bs b n n s 1.5

12 Partición de tensiones Ejercicio Un río de arena tiene una sección transversal aproximadamente rectangular con pendiente i=0.0004, y diámetro del sedimento D i 4 50 =0.35mm. Para un caudal unitario de 4.4m 2 /s se observa un calado de h=2.9m. Calcular la tensión de fondo total, la tensión debida a formas de fondo y la tensión de rozamiento debida al grano utilizando el método de partición de tensiones de Einstein utilizando el gráfico de Engelund-Hansen

13 Partición de tensiones Ejercicio utilizando el método de partición de tensiones de Einstein

14 Partición de tensiones Ejercicio utilizando el gráfico de Engelund-Hansen

15 Cálculo de Q vs. h en ríos de arena Método de Engelund-Hansen (1967) h Q

16 Cálculo de Q vs. h en ríos de arena Método de Engelund-Hansen (1967) h Q h b * * * * s s (gráfico Engelund Hansen) bs bs hs Cfs U (partición Einstein) Repetir para diferentes valores de h Q h U B

17 Cálculo de Q vs. h en ríos de arena Método de Engelund-Hansen (1967) h Q h C U (partición de Einstein) s h fs * s bs s Repetir para diferentes * * valores de hs s (gráfico Engelund Hansen) * b h Q h U B

18 Coeficientes Manning Coeficientes Chezy

19 Coeficientes Manning Material Min Med Max Metal liso pintado 0,012 0,013 0,017 Acero corrugado 0, , , Hormigón liso 0,011 0,013 0,015 Gunita 0,016 0,019 0,020 Tierra, limpioi yreciente 0, , , Tierra, con vegetación 0,022 0,027 0,033 Excavado en roca 0,035 0,040 0,050 Riachuelos limpiosi 0, , , Riachuelos con cantos 0,035 0,045 0,055 Ríos de montaña 0,040 0,050 0,070 Llanuras de inundación - con hierba 0,030 0,035 0,050 - con cultivos bajos 0,030 0,040 0,050 - con árboles 0,011 0,150 0,200 Grandes ríos 0,035 0,050 0,100

20 Coeficientes Manning 1. Hipótesis: régimen permanente uniforme (y=y n ) 2. Medidas en campo de: Batimetría (A,P m,i) Calado (y) Caudal (Q) i n 2 Q A 2 4 / 3 R h 2 n = i A Q P m 5/3 2/3

21 n = s.m -1/3 Q p = m 3 /s A = 5000 m 2 B = 600 m H = 8.3 m U = 2.8 m/s Lecho de gravas y bloques Sin vegetación

22 n = s.m -1/3 Q p = 128 m 3 /s A = 56 m 2 B = 35 m H = 1.6 m U = 2.6m/s D50 = 172 mm; D84=265 mm Vegetación en márgenes

23 n = s.m -1/3 Q p = 1280 m 3 /s A = 650 m 2 B = 100 m H = 65m 6.5 U = 2 m/s D50 = 195 mm; D84=360 mm Vegetación en márgenes

24 n = s.m -1/3 Q =45m p /s A = 4 m 2 B = 9 m H = 0.45 m U = 1.3 m/s D50 = 210 mm; D84=375 mm

25 n = s.m -1/3 Q = 3 p 80 m /s A = 35 m 2 B = 21 m H =18m 1.8 U = 2.4 m/s D50 = 210 mm; D84=375 mm

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