TEMA VII: SOCAVACIÓN Y ENCAUZAMIENTO

TEMA VII: SOCAVACIÓN Y ENCAUZAMIENTO

Objetivo: Evaluar los diferentes tipos de socavación que se producen en cauces y pérdidas de suelo en cuencas.

TIPOS DE SOCAVACIÓN

A. Socavación normal o general: Se entiende por socavación general el descenso del fondo de un río que se produce al presentarse una creciente y es debida al aumento de la capacidad de arrastre de material sólido que en ese momento adquiere la corriente, en virtud de su mayor velocidad.

La erosión del fondo de un cauce definido por el cual discurre una corriente es una cuestión de equilibrio entre el aporte sólido que pueda traer el agua a una cierta sección y el material que sea removido por el agua de esa sección y al aumentar la velocidad del agua, aumenta también la capacidad de arrastre.

B. Socavación en estrechamientos: Se entiende por socavación en estrechamientos la que se produce por el aumento en la capacidad de arrastre de sólidos que adquiere una corriente cuando su velocidad aumenta por efecto de una reducción de área hidráulica en su cauce. El efecto es muy importante en puentes, donde por lo común y por razones de economía suelen ocurrir las mencionadas reducciones, si bien puede presentarse en otros lugares del curso del río, en que un estrechamiento más o menos brusco tenga lugar.

C. Socavación en curvas: Cuando un río describe una curva existe una tendencia en los filetes líquidos situados más lejos del centro de curvatura a caminar más aprisa que los situados más hacia el interior; como consecuencia, la capacidad de arrastre de sólidos de los primeros es mayor que la de los segundos y la profundidad de erosión es mayor en la parte del cauce exterior a la curva que en la interior. El efecto es importante y ha de ser tenido en cuenta en la construcción de puentes en curvas de río o en el diseño de enrocamientos de protección en los mismos lugares pues al disminuir la velocidad la curva aumenta el depósito en esta zona y, por ello, disminuye la zona útil para el flujo del agua y al aumentar la profundidad y el área hidráulica, aumenta el gasto.

D. Socavación local en estribos: Desde el punto de vista de definición, la socavación local en estribos es análoga a la que se presenta en las pilas de los puentes, sin embargo, se le distingue por existir algunas diferencias en los métodos teóricos y aun experimentales para su evaluación.

E. Socavación local en pilas: Cuando se coloca una pila de puente en la corriente de un río se produce un cambio en las condiciones hidráulicas de ésta, y, por lo tanto, en su capacidad para producir arrastre sólido. Si la capacidad de arrastre supera localmente el aporte del gasto sólido del río, ocurrirá en la pila una socavación local.

Es evidente que el conocimiento de la profundidad a que puede llegar este efecto erosivo es de fundamental 

importancia en el diseño de cimentaciones poco profundas para puentes, pues una falla seria de juicio en esta cuestión conlleva la destrucción total de la estructura o la adopción de profundidades antieconómicas y excesivas, que complican seriamente los procedimientos de construcción.

Los estudios realizados hasta la fecha permiten decidir que los parámetros que, en mayor o menor grado, influyen en la socavación local al pie de pilas de puente son los que se mencionan a continuación:

1.           Parámetros Hidráulicos:

a.          Velocidad media de la corriente

b.          Tirante frente a la pila

c.          Distribución de velocidades

d.          Dirección de la corriente respecto al eje de la pila

2.          Parámetros de Fondo:

a.          Diámetro de los granos

b.          Distribución granulométrica del material del fondo

c.          Forma de los granos

d.          Grado de cohesión o cementación

e.          Peso específico sumergido

f.          Estratificación del subsuelo

3.          Parámetros Geométricos:

a.          Ancho

b.          Relación largo-ancho

c.          Perfil de la sección horizontal

4.          Parámetros de ubicación del puente:

a.          Contracción en la sección

b.          Forma del río en planta

c.          Obras de control de gasto que se haya construido aguas arriba o aguas abajo.

Dinámica de los cauces.

La dinámica de los cauces depende de su caracterización hidráulica, la cual se basa en los siguientes aspectos:

·                     Geometría del cauce.

·                     Régimen de flujo.

·                     Viscosidad del agua.

·                     Capacidad de transporte de sedimentos.

·                     Posibilidad de desbordamientos.

La geometría del cauce está representada por la pendiente longitudinal y por las características de la sección transversal.

Pendiente longitudinal.

En cauces naturales la pendiente longitudinal se mide a lo largo de la línea del agua, debido a que el fondo no es una buena referencia, tanto por su inestabilidad como por sus irregularidades. La pendiente de la línea del agua varía con la magnitud del caudal, y esa variación es importante cuando se presentan cambios grandes del caudal en tiempos cortos, por ejemplo al paso de crecientes.

En los períodos que tienen un caudal más o menos estable es posible relacionar las pendientes con los caudales utilizando registros de aforos.

Sección transversal.

En los cauces naturales las secciones transversales son irregulares y la medición de sus características geométricas se realiza con levantamientos batimétricos.