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Las obras hidráulicas en la ingeniería de ríos
Dr. Jesús Gracia Sánchez, abril 2012
Caso No 1
DIAGNÓSTICO DEL
COMPORTAMIENTO HIDRÁULICO DEL
PUENTE FERROVIARIO KM 1193 + 750,
RÍO PRESIDIO, SINALOA
El problema (16 septiembre de 2006):
Anteriormente ya
habían fallado las
pilas centrales
..… (¿porqué?)
Estribo
derecho
PILA
No. 11
Cinco claros no trabajan …..
¿Porqué?
1973
1950
2006
1905????
Re-encauzamiento Escenario 1
Protección
marginal
Reemplazo de las
pilas centrales
Escenario 2
Batería de
espigones
Escenario 3
Reemplazo
de las pilas
centrales
Revisar el diseño hidráulico de 20 puentes fallados
y proponer soluciones.
Objetivo:
Puentes de Chiapas
Caso No 2
Puentes Pijijiapan
0.01
0.1
1
0.0001 0.001 0.01 0.1 1
NQB
NH
B
Failed bridges
Non-failed bridges
Limit line
R1
R4
R6
R3R2
R6
R2
R3
R1
R5
R4R5
Datos
R1: Las
Hermanas
R2: Pijijiapan
R3: Margaritas
R4: Pedregal
R5: Chacalapilla
R6: Maxixapa
536.0
5.2454.1
Bg
Q
B
H
Ecuación de la recta:
Q=Gasto
H=Altura de puente
B=Longitud de Puente
NQB y NHB son parámetros adimensionales
5.2Bg
QNQB
B
HNHB
Se propusieron soluciones para cada uno
de los puentes analizados.
Evolución del cauce (Puente de Jesús).
Río Coatán
ANTEPROYECTO DE
RECTIFICACIÓN Y
RE-ENCAUZAMIENTO DEL
RÍO SUCHIATE
Caso No 3
El problema:
El cauce sale de los límites internacionales (Huracán Stan, 2005)
70 km de cauces dañados
Por ahora
Guatemala
México
Erosiones en la zona de La Libertad
EROSIONES EN OCTUBRE DE 2005 DESPUÉS
DEL CICLÓN TROPICAL “STAN”
- Ciudad Hidalgo (DESBORDAMIENTOS)
FIG. 4.3.3.1 COMPARACIÓN DE SECCIONES TRANSVERSALES
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600
DISTANCIA (m)
EL
EV
AC
IÓN
(m
)
SECCIÓN A 20 m AGUAS ABAJO
DE PUENTE Dr. RODOLFO
ROBLES (CILA)
(ANTERIOR A STAN)
SECCIÓN 21 + 500 (CNA)
SECCIÓN 22 + 000 (CNA)
Imágenes de satélite Plano Georeferenciado
Diseño de: Espigones, Jacks, Bordos,
Diques, Dragado.
MÉXICO
GUATEMALA
erosion
ESTUDIO DEL
COMPORTAMIENTO
DE ESPIGONES
Prueba en modelo físico de las estructuras propuestas
Panorámica del modelo físico del ríio Suchiate en el sitio
aguas abajo de Ciudad Hidalgo
El problema:
-DESBORDAMIENTO DEL RÍO CARRIZAL e INUNDACIÓN DE
VILLAHERMOSA, TAB. (1999)
LA ESTRUCTURA DE CONTROL
DEL RÍO CARRIZAL
Caso No 4
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
Gasto en el río Mezcalapa, en m3/s
Porc
enta
je d
el gasto
en C
arr
izal
1997
1999
Medido
Calculado
Aumento del gasto en el río CARRIZAL:
Estrechamiento prototipo Estrechamiento modelo (escala 1:150)
Se construye un modelo físico de fondo fijo:
Levantamiento con
ecosonda
Propuesta de la obra definitiva:
RIO CARRIZAL, fondo móvil (ESC. 1:60)
VERTEDOR LATERAL CANAL MARGEN
IZQUIERDA
CORTINA
En margen izquierda (una versión)
Canal de llamada
Canal colector Cresta
Canal de
descarga
En margen derecha: vertedor de canal lateral
CANAL
COLECTOR:
CON DIENTES
EN LA PLANTILLA
Adicionalmente:
se mide la socavación y se
rediseña
Estructura derecha en el Carrizal
Socavación
- Cortina cerrada
- Margen izquierda terminada y funcionando
- Margen derecha en construcción
Situación actual en la estructura del Carrizal (abril 2012):
Conclusión:
Actualmente Villahermosa esta ya protegida de las descargas del río Carrizal.
Modelo físico de la
BIFURCACIÓN
MEZCALAPA-SAMARIA-CARRIZAL
Caso No 5
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
Gasto en el río Mezcalapa, en m3/s
Porc
enta
je d
el gasto
en C
arr
izal
1997
1999
Medido
Calculado
¿Porqué aumentaron los gastos en el río
CARRIZAL?:
Estructura de control sobre
el río CARRIZAL:
INVESTIGACIÓN:
¿¿¿¿¿¿Investigación básica??????
¿Porque se depositó el sedimento en la bifurcación?
¿Porque se obstruyó el Samaria y no en el Carrizal?
¿Dónde se depositó? ¿cuánto?
¿¿¿¿¿¿Investigación Aplicada (Ingeniería de ríos)??????
Sí hay que dragar ¿dónde y cuánto?
¿Volverá a ocurrir? ¿implicaciones?
¿Se puede inducir un “dragado hidráulico”?, ¿cómo?
Herramientas a emplear:
Mediciones en prototipo
Modelos físicos
Modelos numéricos
Medición del transporte de sedimento
(UJAT)
Ancho del río: 1000 m
Modelo distorsionado y con fondo
móvil (resultados cualitativos)
Pero ….. ¿y cómo medimos el sedimento en el modelo?
ISLA
ESCOTADURA
CANAL DE MARGEN
IZQUIERDA
TUBO VORTEX
TUBOS VORTEX (muestreo de sedimento)
TUBO VORTEX
malla
malla
Zona de dragado, definida experimentalmente para
restituir la distribución original de gastos.
PROPUESTA DE MALLAS PARA ENCAUZAR EL SEDIMENTO
IMPLEMENTACIÓN DE UN
MODELO NUMÉRICO (3D)
1000.0 m
Bed level changes, min=-0.0612 m, max= 0.0965 m
Legend
0.0965240.0702310.0439370.017644-0.008649-0.034942-0.061236
1000.0 m
Concentration, level 3, size 1, min=1.537e-006, max=2.921e-005
Legend
0.0000290.0000250.0000200.0000150.0000110.0000060.000002
1000.0 m
Froude number, min= 0.019, max= 0.338
Legend
0.3375110.2844570.2314030.1783480.1252940.0722400.019185
Velocidades
Level 2
1000.0 m
2.6695 m/s
Un (……….)
Resultados a la fecha en la
bifurcación:
Se comprueba que la estructura de control construida reducirá el paso de sedimento hacia el río Carrizal.
Se comprueba que un dragado en el río Samaria podía restituir la distribución original de gastos (se ha podido ubicar el sitio y volumen).
Se comprueba que un sistema de mallas puede encauzar mejor el sedimento en el río Samaria, pero hasta el momento, no se logra el mismo resultado en el río Carrizal.
Trabajos pendientes (en la bifurcación):
Se implementa un modelo numérico (3D) para simular el comportamiento del sedimento.
Analizar en el modelo físico el funcionamiento de las estructuras para el manejo del sedimento.
Encontrar una solución al transporte de sedimento en el tramo del Carrizal en la estructura de control.
FIN
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