Ing. Msc. JOSE RODRIGO ALARCON DALLOS

HIDROLOGIA Y DRENAJE VIAL

TUNJA, SEPTIEMBRE DE 2015

1. CONCEPTOS BÁSICOS

Socavación??

Remoción de materiales del lecho y de las bancas

del cauce debido a la acción erosiva del flujo de

agua alrededor de una estructura hidráulica.

Causa??

Desequilibrio entre el aporte desedimentos que trae el agua a una cierta

sección del río y la mayor cantidad de material

que es removido de esa sección.

SOCAVACIÓN

2. Factores hidráulicos que afectan la falla de puentes2.1. Crecientes

SOCAVACIÓN

2. Factores hidráulicos que afectan la falla de puentes

2.2. Formas de lecho en cauces aluviales

SOCAVACIÓN

2. Factores hidráulicos que afectan la falla de puentes

2.3. Estructuras con poca capacidad hidráulica o mal alineadas

SOCAVACIÓN

2. Factores hidráulicos que afectan la falla de puentes

2.4. Pobre mantenimiento del cauce

SOCAVACIÓN

2. Factores hidráulicos que afectan la falla de puentes

2.5. Acumulación de material flotante

SOCAVACIÓN

2. Factores hidráulicos que afectan la falla de puentes

2.6. Cauces aluviales divagantes. Invasiones

SOCAVACIÓN

2. Factores hidráulicos que afectan la falla de puentes

2.7. Pilas y estribos sobre un cauce caracterizado por niveles

bajos prolongados

SOCAVACIÓN

2. Factores hidráulicos que afectan la falla de puentes

2.8. Efecto de mareas y olas

SOCAVACIÓN

3. Factores geográficos que afectan la falla de puentes

3.1. Confluencias

SOCAVACIÓN

3. Factores geográficos que afectan la falla de puentes

3.2. Disminución del nivel base en el cauce principal

SOCAVACIÓN

3. Factores geográficos que afectan la falla de puentes

3.3. Curvaturas

SOCAVACIÓN

3. Factores geográficos que afectan la falla de puentes

3.3. Curvaturas

SOCAVACIÓN

3. Factores geográficos que afectan la falla de puentes

3.4. Cruce del puente aguas abajo de un abanico fluvial

SOCAVACIÓN

4. Factores morfológicos que afectan la falla de puentes4.1. Cauce del río sujeto a desplazamientos laterales

SOCAVACIÓN

5. Factores tectónicos que afectan la falla de puentes5.1. Efecto de sismos

SOCAVACIÓN

6. Factores externos que afectan la falla de puentes6.1. Incremento del nivel base del río

SOCAVACIÓN

6. Factores externos que afectan la falla de puentes

6.2. Reducción de la carga de sedimentos aguas arriba

SOCAVACIÓN

6. Factores externos que afectan la falla de puentes

6.3. Combinación de incremento en el nivel base y

reducción de la carga de sedimentos aguas arriba

SOCAVACIÓN

6. Factores externos que afectan la falla de puentes

6.4. Cambio en la descarga de agua sin cambio en la

carga de sedimentos

SOCAVACIÓN

6. Factores externos que afectan la falla de puentes

6.5. Corte de meandros aguas abajo de un ponteadero

SOCAVACIÓN

6. Factores externos que afectan la falla de puentes

6.7. Extracción de materiales del cauce

SOCAVACIÓN

6. Factores externos que afectan la falla de puentes

6.8. Realineamiento de un cauce para construir una carretera

SOCAVACIÓN

6. Factores externos que afectan la falla de puentes

6.9. Obstrucción longitudinal de las zonas de inundación

SOCAVACIÓN

7. Formas de socavación AGUA CLARA

No hay transporte de sedimentos

del lecho desde aguas arriba al sitio

del ponteadero y por lo tanto, no

hay reabastecimiento de

materiales en el hueco socavado.

V < Vc

τ < τc

SOCAVACIÓN

7. Formas de socavación LECHO MÓVIL (VIVO)

Hay transporte de sedimentos

del lecho desde aguas arriba hasta el

sitio del ponteadero y por lo tanto,

parte de este sedimento queda

atrapado en el hueco de socavación.

V > Vc

τ > τc

SOCAVACIÓN

7. Formas de socavación

AGUA CLARA

Cauces formados por materiales muy gruesos.

Cauces acorazados.

Laderas cubiertas por vegetación.

Corrientes de baja pendiente y flujos bajos.

SOCAVACIÓN

7. Formas de socavación

LECHO MÓVIL (VIVO)

SOCAVACIÓN

7. Formas de socavación

Criterio basado en la velocidad del flujo

Movimiento de partículas existe si la velocidad del

flujo (V) supera al la velocidad crítica para

arrastre de sedimentos (Vc).

Velocidad del flujo

V = velocidad media en la sección transversal del cauce [m/s]

R = radio hidráulico [m]

Sf = gradiente hidráulico [m/m]

C = coeficiente de resistencia al flujo [m1/2/s]

n = coeficiente de rugosidad de Manning.

SOCAVACIÓN

7. Formas de socavación

Velocidad crítica para inicio del movimiento

Vc = velocidad crítica por encima de la cual el material de lecho con

tamaño D50 o más pequeño es transportado [m/s]

h = profundidad del flujo [m]

D50 = diámetro de la partícula de lecho en una mezcla cuyo 50% es

menor [m]

SOCAVACIÓN

SOCAVACIÓN

Profundidad de socavación en la pila en un cauce arenoso

En función de la velocidad crítica

SOCAVACIÓN

Profundidad de socavación en la pila en un cauce arenoso

En función del tiempo

7. Formas de socavación

Criterio basado en el esfuerzo cortante

El movimiento de partículas existe si el esfuerzo

cortante del lecho (τ) supera al esfuerzo cortante

crítico ( τc)• Esfuerzo cortante medio sobre el lecho

• Esfuerzo cortante crítico

SOCAVACIÓN

R = radio hidráulico

I = gradiente hidráulico

γw = peso específico del agua

γs = peso específico del sedimento [Kg/m3]

SOCAVACIÓN