Herramientas para caracterización y diseño de cauces aluviales

Abstract

La idea de desarrollar este trabajo de grado, surgió de la falta de herramientas que permitan de forma ágil y práctica realizar la caracterización y diseño de cauces sinuosos. Con el fin de contribuir a la solución de esta necesidad, se construyeron herramientas que mediante curvas de caracterización elaboradas en función de diferentes parámetros hidráulicos y geométricos, permiten establecer sus dimensiones y diseño. Para esto, será necesario considerar la longitud y pendiente del valle, un periodo de retorno, caudales de modelación, tipo de canal, secciones transversales compuestas con diferentes profundidades y una condición de flujo. Dentro de los antecedentes encontrados, se evidenció el desarrollo de diferentes investigaciones y trabajos relacionados con la elaboración de herramientas para el diseño y caracterización de cauces, dentro de los cuales se identificaron diferentes artículos desarrollados por Héctor Daniel Farias sobre fórmulas prácticas para el diseño de canales sin revestir en terrenos aluviales y geometría hidráulica de ríos de llanura. Así mismo, se hallaron dos trabajos realizados por Ceballos en el año 2011, sobre modelación hidráulica y morfodinámica de cauces sinuosos, y formulación racional de la relación ancho-profundidad para cauces aluviales estables. A partir de metodología que se desarrolló durante la elaboración del trabajo de grado, correspondió a una investigación de carácter práctico, ya que con los modelos hidráulicos y las modelaciones realizadas, se obtuvieron unas curvas de caracterización y fichas técnicas de diseño de cauces aluviales. Dicha metodología contempló lo siguiente: consultar la bibliografía, antecedentes, bases y fundamentos teóricos, investigaciones y/o tesis relacionadas con el tema, documentos técnicos existentes y demás información disponible que permita conocer sobre la temática desarrollada en el presente trabajo de grado. Así mismo, se contempló establecer los parámetros geométricos e hidráulicos correspondientes a diferentes cauces aluviales a través de la metodología de la fuerza tractiva, diseño sinuoso y sección compuesta, para finalmente modelar en condiciones de flujo no permanente diferentes escenarios de las condiciones geométricas e hidráulicas de cauces aluviales y realizar los análisis de resultados, observaciones, recomendaciones y/o conclusiones, que permitan ser utilizados para el diseño de cauces aluviales. Finalmente, por medio de las hojas de diseño que contienen las fichas técnicas y las curvas de caracterización que fueron construidas en función de la altura disponible de la sección compuesta, la sinuosidad del cauce, el tamaño del material característico del lecho, los datos del caudal a un periodo de retorno (TR) de 2.33 años y 100 años y la pendiente de diseño, se puede determinar el ancho inferior del canal dominante y el ancho superior del canal valle, con el fin de establecer las dimensiones geométricas para el diseño geométrico y sinuoso de cauces aluviales.

The idea of developing this degree work, arose from the lack of tools that allow in an agile and practical way to carry out the characterization and design of sinuous channels. In order to contribute to the solution of this need, tools were constructed that, by means of characterization curves elaborated in function of different hydraulic and geometric parameters, allow to establish their dimensions and design. For this, it will be necessary to consider the length and slope of the valley, a return period, modeling flows, channel type, composite cross sections with different depths and a flow condition. Within the background, it was evidenced the development of different investigations and works related to the development of tools for the design and characterization of channels, within which different articles developed by Héctor Daniel Farias on practical formulas for the design of channels were identified. uncoated in alluvial lands and hydraulic geometry of rivers of plain. Likewise, two works carried out by Ceballos in 2011 were found, on hydraulic and morphodynamic modeling of sinuous channels, and rational formulation of the width-depth relationship for stable alluvial channels. From the methodology developed during the elaboration of the degree work, it corresponded to a practical investigation, since with the hydraulic models and the modeling carried out, some characterization curves and alluvial river design technical sheets were obtained. Said methodology contemplated the following: consult the bibliography, background, foundations and theoretical foundations, investigations and / or theses related to the subject, existing technical documents and other available information that allows to know about the theme developed in the present work of degree. Likewise, it was envisaged to establish the geometric and hydraulic parameters corresponding to different alluvial channels through the methodology of the tractive force, sinuous design and composite section, to finally model in different non-permanent flow conditions different scenarios of the geometric and hydraulic conditions of alluvial channels and perform the analysis of results, observations, recommendations and / or conclusions, which can be used for the design of alluvial channels. Finally, by means of the design sheets containing the technical sheets and the characterization curves that were built according to the available height of the composite section, the sinuosity of the channel, the size of the material characteristic of the bed, the flow data At a return period (TR) of 2.33 years and 100 years and the design slope, the upper width of the dominant channel and the lower width of the valley channel can be determined, in order to establish the geometrical dimensions for the geometric design and winding alluvial channels.