SEDIMENTOSLaura Ibez CastilloSEDIMENTOS SEDIMENTOSSe da el nombre genrico de sedimentos a las Se da el nombre genrico de sedimentos a laspartculas procedentes de las rocas o suelos y que sonacarreadas por las aguas que escurren.Todos estos materiales, despus de cierto acarreofinalmente son depositados a lo largo de los propioscauces, en lagos, en presas de almacenamiento, en laplanicie y hasta el mar.Erosin hdrica por deslizamiento (deslaves) en laderas, transporte y depositacin de sedimentos en cauces de rosFUENTES DE SEDIMENTOS FUENTES DE SEDIMENTOSFuente principal: suelos y rocas que se encuentran en la cuenca Fuente principal: suelos y rocas que se encuentran en la cuencaPrincipales agentes de erosin y transporte: agua y viento.Pero en general LAS FUENTES SON NATURALES Y ARTIFICIALES:NATURALES: Erosin de la superficie del terreno, Erosin del cauce NATURALES: Erosin de la superficie del terreno, Erosin del cauceprincipal y sus tributarios y deslizamientos naturales del terreno.ARTIFICIALES: Destruccin de la vegetacin, sitios deconstruccin (vas de comunicacin, ciudades), Explotacin deminas y desechos urbanos e industriales.DEFORESTACIN, ESCURRIMIENTOS Y PRDIDA DE SUELOTRANSPORTE DE SEDIMENTOS POR CORRIENTES TRANSPORTE DE SEDIMENTOS POR CORRIENTESCuando el sedimento es transportado por el flujo se diferenciandos grandes grupos de sedimentos:SEDIMENTO DE LAVADO: partculas muy finas como limos yarcillas y que el agua transporta en suspensin arcillas y que el agua transporta en suspensinSEDIMENTO DE FONDO: partculas mayores a 0.062 mm ypueden ir dentro de la capa de fondo (arrastre) o en suspensin(segn Einstein la capa de fondo es aquella cuya altura es igual a2 veces el dimetro de la partcula).EL TRANSPORTE DE FONDO DEPENDE DE LASCARACTERSTICAS HIDRULICAS DE LA CORRIENTE CARACTERSTICAS HIDRULICAS DE LA CORRIENTE(HIDRAULICA FLUVIAL) Y EN CAMBIO UN RO PUEDETRANSPORTAR TANTO MATERIAL DE SUSPENSIN COMOLLEGUE A EL, INDEPENDIENTEMENTE DE SUSCARACTERSTICAS HIDRULICAS.SEDIMENTOS DE ARRASTRE DE FONDO SEDIMENTOS DE ARRASTRE DE FONDOSe conocen hasta 17 ecuaciones para calcularlas. Una de ellas es la MEYER-PETER Y MULLER:3/2m3/2'1/2 1/23/2m B0.047D S Rnn g D 8 q(((

||

\|=Donde: Donde:qB= transporte unitario de sedimentos expresado en volumen (m3/s m)Dm= diametro medio, m = densidad relativa de las partculas dentro del agua =(s )/sy = peso espeficico de las partculas y del agua.Continua Meyer, Peter and Muller .Continua Meyer, Peter and MullerDonde:R = radio hidrulico R = radio hidrulicoS = pendiente hidrulica del escurrimienton = nmero de manningD90= dimetro de la curva granulmetrica tal que el 90% de las partculas son menores que este dimetro266 / 190Dn=Volumen de arrastre de fondo delVolumen de arrastre de fondo del cauce si llegara a depositarse cauce si llegara a depositarse=t b qVBDonde:V = volumen sedimentado en m3en el lapso t( ) =1t b qVBBV = volumen sedimentado en m3en el lapso tb = ancho del fondo del cauce, mt = intervalo de tiempo = porosidad del material depositadoSEDIMENTOS EN SUSPENSIN SEDIMENTOS EN SUSPENSINTODAS LAS CORRIENTES LLEVAN MATERIALES SUSPENDIDOS, LOSTODAS LAS CORRIENTES LLEVAN MATERIALES SUSPENDIDOS, LOS CUALES TIENDEN A TRANQUILIZARCE EN EL FONDO DEL CANAL, O BIENCUALES TIENDEN A TRANQUILIZARCE EN EL FONDO DEL CANAL, O BIEN DICHAS PARTICULAS LLEGAN A UN EMBALSE DONDE SU VELOCIDAD YDICHAS PARTICULAS LLEGAN A UN EMBALSE DONDE SU VELOCIDAD YDICHAS PARTICULAS LLEGAN A UN EMBALSE DONDE SU VELOCIDAD YDICHAS PARTICULAS LLEGAN A UN EMBALSE DONDE SU VELOCIDAD Y TURBULANCIA SON REDUCIDOS. TURBULANCIA SON REDUCIDOS.LAS PARTICULAS PEQUEAS PUDEN PERMANACER EN SUSPENSIN PORLAS PARTICULAS PEQUEAS PUDEN PERMANACER EN SUSPENSIN POR UN TIEMPO LARGO Y ALGUNAS VECES CRUZAN LA PRESA A TRAVS DE UN TIEMPO LARGO Y ALGUNAS VECES CRUZAN LA PRESA A TRAVS DECOMPUERTAS, TURBINAS O VERTEDORES COMPUERTAS, TURBINAS O VERTEDORESPARA DETERMINAR LA CANTIDAD DE SEDIMENTOS SUSPENDIDOS SEPARA DETERMINAR LA CANTIDAD DE SEDIMENTOS SUSPENDIDOS SE REALIZAN MEDICIONES EN LAS CORRIENTES Y DICHAS MUESTRAS SONREALIZAN MEDICIONES EN LAS CORRIENTES Y DICHAS MUESTRAS SON LLEVADAS A UN LABORATORIO. LA MUESTRA ES FILTRADA PARALLEVADAS A UN LABORATORIO. LA MUESTRA ES FILTRADA PARALLEVADAS A UN LABORATORIO. LA MUESTRA ES FILTRADA PARALLEVADAS A UN LABORATORIO. LA MUESTRA ES FILTRADA PARA SEPARAR LOS SEDIMENTOS. LOS SEDIMENTOS SON SECADOS YSEPARAR LOS SEDIMENTOS. LOS SEDIMENTOS SON SECADOS Y PESADOS EXPRESANDO SU CONCENTRACION EN EL AGUA EN UNIDADESPESADOS EXPRESANDO SU CONCENTRACION EN EL AGUA EN UNIDADES DE EN PARTES POR MILLON (ppm). EL PROGRAMA BANDAS REPORTADE EN PARTES POR MILLON (ppm). EL PROGRAMA BANDAS REPORTA CONCENTRACIONES DE SEDIMENTOS EN LOS ROS. CONCENTRACIONES DE SEDIMENTOS EN LOS ROS.Nivel de la superficie libre de aguaQT= Gasto slido totalQBD16QT QT= Gasto slido totalQBD1= Gasto slido de sedimentos en suspensinQBD2= Gasto slido de sedimentos en suspensin cerca del fondoQ84= Gasto slido de sedimentos en contacto con el fondoQT= QBD1 + QBD2 + Q84Botella DELFT (BD1)Muestreador de transporte de fondo (US-BL84)Q84QBD2Q84Botella DELFT con armazn (BD2)0.5 m0.05 m US BL US BL- -84 84Transporte cerca del fondo Transporte cerca del fondo Botella Delft conBotella Delft con armazn (5 armazn (5- -50 cm del50 cm del fondo) fondo)Transporte en suspensin Transporte en suspensin Botella Delftsin armazn Botella Delftsin armaznTransporte en suspensin Transporte en suspensinMEDICIN DE SEDIMENTOS MEDICIN DE SEDIMENTOSMEDICIN DE SEDIMENTOS EN UN VASO MEDICIN DE SEDIMENTOS EN UN VASO--Medicin de sedimentos sobre la corriente a la entrada del embalse Medicin de sedimentos sobre la corriente a la entrada del embalse --Medicin de sedimentos sobre la corriente a la entrada del embalse Medicin de sedimentos sobre la corriente a la entrada del embalse-- Medicin directa en el embalse mediante levantamientos batmetricos Medicin directa en el embalse mediante levantamientos batmetricos-- Prediccin de azolves, entre ellos con la frmula universal de prdida delPrediccin de azolves, entre ellos con la frmula universal de prdida del suelo (aplicando la proporcin de desplazamiento del sedimento) o con lasuelo (aplicando la proporcin de desplazamiento del sedimento) o con la formula universal modificada de prdida de suelo. formula universal modificada de prdida de suelo.Ecuacin Universal de Prdida de Ecuacin Universal de Prdida de SueloSuelo (EUPS). (EUPS).A = R * K * L * S * C * P A = R * K * L * S * C * PA = Prdida de suelo (t/ha). A = Prdida de suelo (t/ha). R = Factor erosividad de la lluvia (Mj mm/ha hr). R = Factor erosividad de la lluvia (Mj mm/ha hr).R = Factor erosividad de la lluvia (Mj mm/ha hr). R = Factor erosividad de la lluvia (Mj mm/ha hr). K = Factor erosionabilidad del suelo (t ha h/ ha Mj mm). K = Factor erosionabilidad del suelo (t ha h/ ha Mj mm). L = Factor longitud de la pendiente (adimensional). L = Factor longitud de la pendiente (adimensional). S = Factor grado de la pendiente (adimensional). S = Factor grado de la pendiente (adimensional). C = Factor uso y manejo del suelo y vegetacinC = Factor uso y manejo del suelo y vegetacin (adimensional). (adimensional). P = Factor de prcticas mecnicas (adimensional). P = Factor de prcticas mecnicas (adimensional).PRODUCCIN DE SEDIMENTOS PRODUCCIN DE SEDIMENTOSNo todo lo que se calcula como erosin en la ecuacinNo todo lo que se calcula como erosin en la ecuacin universal de prdida de suelo es sedimento ya queuniversal de prdida de suelo es sedimento ya queuniversal de prdida de suelo es sedimento ya queuniversal de prdida de suelo es sedimento ya que parte del material ir siendo depositado o atrapado.parte del material ir siendo depositado o atrapado. Esa parte que sigue su ruta hasta un punto talEsa parte que sigue su ruta hasta un punto tal como una presa es llamado tasa de sedimentos. como una presa es llamado tasa de sedimentos.Lo que se calcula con la ecuacin se multiplica porLo que se calcula con la ecuacin se multiplica por una proporcin de desplazamiento (sedimentuna proporcin de desplazamiento (sedimentuna proporcin de desplazamiento (sedimentuna proporcin de desplazamiento (sediment delivery ratio): delivery ratio):Sedimento = erosin x proporcin de desplazamiento Sedimento = erosin x proporcin de desplazamientoArea Drenaje (km2) Area Drenaje (km2) Proporcin de Proporcin deDesplazamiento % Desplazamiento %0.1 0.1 53.0 53.0PROPORCIN DE DESPLAZAMIENTO DEL SEDIMENTO0.1 0.1 53.0 53.00.5 0.5 39.0 39.01.0 1.0 35.0 35.05.0 5.0 27.0 27.010.0 10.0 24.0 24.0 10.0 10.0 24.0 24.050.0 50.0 15.0 15.0100.0 100.0 13.0 13.0200.0 200.0 11.0 11.0500.0 500.0 8.5 8.5PRODUCCIN DE SEDIMENTOS DEBIDO APRODUCCIN DE SEDIMENTOS DEBIDO A ESCURRIMIENTOS ESCURRIMIENTOS (MUSLE) (MUSLE). No ocupa. No ocupa multiplicarse por proporcin de desplazamiento multiplicarse por proporcin de desplazamientoY = 11.8 (Q x qp)0.56K x L x S x C x PmY= Sedimentos aportados a una seccin del cauce para una tormentadeterminada sobre la cuenca (t/ha)Q=Escurrimiento medio por evento de lluvia (m3)qp=Escurrimiento mximo por evento de lluvia (m3 s-1)K=Factor de erosionabilidad del suelo (t ha h MJ-1mm-1ha-1)L=Factor de longitud de la pendiente (adimensional) L=Factor de longitud de la pendiente (adimensional)S=Factor de grado de la pendiente (adimensional)C =Factor de cobertura vegetal y manejo de cultivos (adimensional)Pm=Factor de las prcticas mecnicas de control de la erosin (adimensional)Precipitacin,Vegetaciny produccin de sedimentosRELACIN CAUDALvs. PRODUCCIN DE SEDIMENTOS RELACIN CAUDALvs. PRODUCCIN DE SEDIMENTOSLA LA RELACIN RELACIN ENTRE ENTRE EL EL TRANSPORTE TRANSPORTE DE DE SEDIMENTOS SEDIMENTOSSUSPENDIDOS SUSPENDIDOS Qs Qs Y Y EL EL FLUJO FLUJO DE DE LA LA CORRIENTE CORRIENTE Q Q PUEDE PUEDE SER SEREXPRESADA EXPRESADA MATEMATICAMENTE MATEMATICAMENTE Y Y GRAFICADA GRAFICADA EN EN PAPEL PAPELLOGARTIMICO LOGARTIMICOFORMA MATEMATICA FORMA MATEMATICAnSaQ Q=Qs = sedimentos transportados en tonQ = caudal en m3/sVALORES DEVALORES DE aa yy n n parapara QsQs en tons yen tons y Q Q en m3/s en m3/sCUBIERTA VEGETAL n aPlantas de Hoja ancha yconferas1.02 4,000Bosque de conferas yPastos altos0.82 59,000Pasto bajo y arbustos 0.65 177,000Desiertos con arbustos 0.72 446,000PRODUCCIN DE SEDIMENTOSPRESAS DE ALMACENAMIENTO Y REDUCCIN DEPRESAS DE ALMACENAMIENTO Y REDUCCIN DE SU CAPACIDAD POR AZOLVAMIENTO SU CAPACIDAD POR AZOLVAMIENTOVOLUMEN AZOLVES EN UN VASOVOLUMEN AZOLVES EN UN VASO DE ALMACENAMIENTO DE ALMACENAMIENTOa cE A R NVaz =1000ta cwE A R NVaz =1000N = nmero de aos de vida tilR = produccin anual de sedimentos, ton/Km2Ac= area de la cuenca, Km2wt= peso especfico wtde los sedimentos, kg/m3Ea= eficiencia de atrapado del embalse, adimensi.La cual es funcin del cociente XX = Capacidad de almacenamiento/escurrimientos anualesEFICIENCIA DE ATRAPADO DE SEDIMENTOS EFICIENCIA DE ATRAPADO DE SEDIMENTOSEN LA PRESA EN LA PRESALa eficiencia de atrapado de una presa es la proporcin 5 . 1100 111 100|||

\|+ =XEaLa eficiencia de atrapado de una presa es la proporcin del sedimento que viene en los escurrimientos y que es atrapado en el embalse100 1 \+ XEa=sedimentos atrapados en %X = cociente de capacidad de almacenamientoentre escurrimientos anualesVOLUMEN DE SEDIMENTOS, m VOLUMEN DE SEDIMENTOS, m33CA RV1000 =tCSwA RV1000 =R= produccin de sedimentos por unidadarea de la cuenca, Ton/Km2= Qs/AcAc = area de la cuenca en km2wt= peso especfico o densidad aparente delos sedimentos, kg/m3AZOLVE DEL EMBALSE AZOLVE DEL EMBALSEEL ULTIMO DESTINO DE TODOS LOS SEDIMENTOS SON LOS FONDOSEL ULTIMO DESTINO DE TODOS LOS SEDIMENTOS SON LOS FONDOS DE LOS EMBALSES. GRANDES PRODUCCIONES DE SEDIMENTOSDE LOS EMBALSES. GRANDES PRODUCCIONES DE SEDIMENTOS ACORTAN LA VIDA TIL DE UN EMBALSE. ACORTAN LA VIDA TIL DE UN EMBALSE.PARA DETERMINAR LA CAPACIDAD MUERTA DE UN EMBALSE (PARAPARA DETERMINAR LA CAPACIDAD MUERTA DE UN EMBALSE (PARA AZOLVES) SE DEBE CONSIDERAR LA PRODUCCIN DE SEDIMENTOSAZOLVES) SE DEBE CONSIDERAR LA PRODUCCIN DE SEDIMENTOS PARA LOS PARA LOS NN AOS DE VIDA TIL PLANEADA PARA EL EMBALSE. AOS DE VIDA TIL PLANEADA PARA EL EMBALSE.EL PESO ESPECFICO DEL SEDIMENTO VARIA DE ACUERDO A LA EDADEL PESO ESPECFICO DEL SEDIMENTO VARIA DE ACUERDO A LA EDAD DEL DEPOSITO ( DEL DEPOSITO (T T EN AOS) Y DEL TIPO DE SEDIMENTO. EN AOS) Y DEL TIPO DE SEDIMENTO.( ) ( ) ( ) T B WARCILLAT B WLIMOT B WARENAW log100%log100%log100%3 3 2 2 1 1+ + + + + =CONSTANTES PARA CALCULAR PESO ESPECFICO (lb/ft3) EN T AOSMultiplicar por 16.1 para que el peso especfico sea enkg/m3CONSTANTES PARA CALCULAR PESO ESPECFICO (kg/m3) EN T AOSOPERACIN DEL EMBALSE ARENA B1 LIMO B2 ARCILL B3 OPERACIN DEL EMBALSE ARENAW1B1 LIMOW2B2 ARCILLW3B3Sedimentos siempre sumergidos 1490 0 1040 91.3 480 256Embalse moderadamente vacio 1490 0 1185 43.2 737 171.4Embalse considerablemente vaco1490 0 1265 16.0 961 96.1Embalse normalmente vaco 1490 0 1314 0 1249 0 Embalse normalmente vaco 1490 0 1314 0 1249 0( ) ( ) ( ) T B WARCILLAT B WLIMOT B WARENAWTlog100%log100%log100%3 3 2 2 1 1+ + + + + =Tiempo que lleva azolvar ese volumen a perder Tiempo que lleva azolvar ese volumen a perder( )perderVt = ( )a SperderSE VVt=Vperder= volumen de la presa que ser perdidopor azolvamiento, m3Vs= volumen de sedimentos por ao, m3/aoE = eficiencia de atrape, adimensional Eq= eficiencia de atrape, adimensionalCONTROL DE SEDIMENTOS EN EMBALSES CONTROL DE SEDIMENTOS EN EMBALSESLA SEDIMENTACIN NO PUEDE SER PREVENIDA PERO SI RETARDADA.LA SEDIMENTACIN NO PUEDE SER PREVENIDA PERO SI RETARDADA. UNA FORMA DE HACER ESTO ES SELECCIONAR UN SITIO DONDE ELUNA FORMA DE HACER ESTO ES SELECCIONAR UN SITIO DONDE EL FLUJO DE SEDIMENTOS SEA BAJO.FLUJO DE SEDIMENTOS SEA BAJO. METODOS DE CONSERVACIN DE SUELO (TERRAZAS, CULTIVOS ENMETODOS DE CONSERVACIN DE SUELO (TERRAZAS, CULTIVOS EN CONTORNO) CONTORNO)PROTEGER MARGENES DE LOS ROS VEGETANDOLOS OPROTEGER MARGENES DE LOS ROS VEGETANDOLOS O REVISTIENDOLOS REVISTIENDOLOSBARRERAS NATURALES QUE ATRAPAN LOS SEDIMENTOS ANTES DEBARRERAS NATURALES QUE ATRAPAN LOS SEDIMENTOS ANTES DE LLEGAR A LAS PRESAS LLEGAR A LAS PRESASDESAZOLVAR LA PRESA (DRAGANDO) DESAZOLVAR LA PRESA (DRAGANDO)DEFLOCULAR EL SEDIMENTO COMPACTADO Y QUE PASE COMODEFLOCULAR EL SEDIMENTO COMPACTADO Y QUE PASE COMO LIQUIDO LIQUIDOLITERATURA RECOMENDADA LITERATURA RECOMENDADA Linsley, Kohler and Paulhus.1982. Hydrology for Engineers. 3rd ed. McGraw-Hill. Chapter 11. McGraw-Hill. Chapter 11.Garca F. M. y J.A. Maza A. 1998. Manual de Ingeniera de Ros. Cap. 7. Origen y Propiedades de los Sedimentos. Instituto de Ingeniera de la UNAM.Maza A. J.A. y M. Garca F. 1996. Manual de Ingeniera de Ros. Cap. 10. Transporte de Sedimentos. Instituto de Ingeniera de la UNAM.Gracia, S. J. 1997. Manual de Ingeniera de Ros. Cap. 18. Sedimentacin en embalses. Instituto de Ingeniera de la UNAM. Sedimentacin en embalses. Instituto de Ingeniera de la UNAM.