Erosión general en ríos aluviales

Abstract

Muchas situaciones en ingeniería fluvial requieren la predicción de la profundidad de erosión general o natural producida por un incremento del caudal líquido, por ejemplo, durante crecidas naturales o controladas. Por ello y fundamentalmente en el caso de ríos con lechos arenosos este es un tópico de gran importancia en el diseño de cruces fluviales, tales como puentes, conductos, túneles, etc. Para la estimación cuantitativa de la erosión general existen varios métodos empíricos basados en diversas hipótesis , y en los conceptos de velocidad crítica y de equilibrio. En la práctica, los métodos para evaluar la erosión general se aplican a partir de una sección inicial previa a la crecida o considerando la distribución lateral de caudales unitarios y el tamaño característico del sedimento. En este artículo se presenta un criterio teórico que conduce a la forma genérica de la relación funcional para predecir la erosión natural. El mismo está basado en un principio de optimización de la tasa de disipación de energía del flujo en la instancia de máxima erosión. La hipótesis considerada sostiene que el estado límite se corresponde con un mínimo en la tasa de disipación de energía del flujo en la instancia de máxima erosión. La hipótesis considerada sostiene que el estado límite corresponde con un mínimo en la tasa de disipación de energía del flujo, equivalente a la máxima eficiencia en el transporte de sedimentos, y a través de una elaboración teórica se encuentra la relación general entre profundidad de equilibrio, caudal unitario y tamaño del sedimento. Esta situación corresponde al estado en que el cauce alcanza una condición de cuasi-estabilidad dinámica o transporte generalizado de sedimentos en el instante de erosión máxima, que es la condición más importante desde el punto de vista práctico. A partir de esta formulación generalizada, se presenta una metodología para estimar la erosión general en cauces arenosos, con aplicaciones a una serie de ejemplos prácticos. Los resultados obtenidos muestran indicios de muy buen comportamiento de la formulación presentada como predictor razonablemente confiable para grandes ríos de llanura, abriéndose una perspectiva interesante para su uso como herramienta práctica en casos de diseño.