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Universidad Técnica Federico Santa Marı́a

Departamento de Obras Civiles - C. San Joaqúın

CIV - 346 Hidráulica Aplicada

1er Semestre 2016

Tarea N◦3

Hidráulica Aplicada 2016 - Campus San Joaqúın

Arrastre de sedimentos 

“Estimaci´ on del gasto s´ olido” 

Debido a la construcción de un embalse en la provincia del Choapa, región de Coquimbo, se ha decididorealizar un estudio de arrastre de sedimentos del ŕıo que alimentara dicho embalse. Para ello, se realizaronmediciones de caudales y concentraciones medias de sedimentos en suspensión en dicho rı́o. Del análisis dedichos datos se obtuvo la siguiente relación:

M s = 3.51  × 10−5Q3.29 [kg/s]

donde Q  está en [m3/s].

Además, se encargó un estudio granulométrico del ŕıo, obteniéndose la siguiente granulometŕıa:

Tabla 1: Granulometrı́a.

% pasante Díametro [mm] % pasante Díametro [mm]

100 406 50 178

95 356 45 168

90 330 40 158

85 279 35 146

80 262 30 133

75 245 25 122

70 229 20 113

65 216 15 102

60 203 10 50

55 191 5 7.5

Por otro lado, la curva de duración de caudales medios diarios anuales se encuentra disponible en un archivoExcel adjunto.

Por último, para el análisis hidráulico se dispone de 13 perfiles transversales de un tramo del ŕıo, la distanciaentre los perfiles es de 50 metros. Estos datos se pueden ver en el ANEXO A, en formato Excel y en unplano en formato AutoCad.

Utilizando la información entregada a usted se le solicita:

(a) Realizar una estimación del gasto solido en suspensión medio diario anual.

(b) Realizar una estimación del gasto solido de fondo medio diario anual.

(c) Estimar el volumen de sedimentos que se podŕıan acumular en el futuro embalse para una vida útil,considerando que este posea una eficiencia de captación del 85%.

A.O./d.f./f.u./b.z.   1

https://aula.usm.cl/pluginfile.php/656987/mod_folder/content/0/Tarea%203/Curva_duracion_general.xls?forcedownload=1https://aula.usm.cl/pluginfile.php/656987/mod_folder/content/0/Tarea%203/perfiles.xlsx?forcedownload=1https://aula.usm.cl/pluginfile.php/656987/mod_folder/content/0/Tarea%203/Embalse.dwg?forcedownload=1https://aula.usm.cl/pluginfile.php/656987/mod_folder/content/0/Tarea%203/Embalse.dwg?forcedownload=1https://aula.usm.cl/pluginfile.php/656987/mod_folder/content/0/Tarea%203/perfiles.xlsx?forcedownload=1https://aula.usm.cl/pluginfile.php/656987/mod_folder/content/0/Tarea%203/Curva_duracion_general.xls?forcedownload=1

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Indicaciones:

•  Para el modelación hidráulica del rio utilice el programa HEC-RAS, el cual se encuentra disponible deforma gratuita en el sitio.  En dicho sitio también se encuentran disponibles manuales del programa.

•  Como condiciones de borde considere que se tiene altura normal a la entrada y salida del tramo delŕıo analizado (perfiles transversales 13 y 1).

•   Para la estimación del gasto solido de fondo se debe utilizar la f órmula de  Meyer-Peter-M¨ uller  medi-ante la integración por bandas de la curva granulométrica, para los siguientes caudales:

Tabla 2: Caudales considerados para el modelamiento hidráulico del ŕıo.

Q [m3/s]

389 173 93.7 48.2 29.8 15.4 4.47 0.04

•   El método de  Meyer-Peter-¨ uller  de integración por bandas granulométricas consiste en dividir lacurva granulométrica por tramos y para un caudal dado (Q j) en una sección transversal  k   del rı́o,determinar el gasto solido asociado al diámetro promedio de cada tramo (promedio entre el di ámetroasociado al porcentaje pasante del ĺımite inferior y superior de cada tramo), para luego, determinarel gasto solido asociado al caudal  Q j  como un promedio ponderado de la siguiente manera:

M sf,k(Q j) =n

i=2

M sf,k(Q j, di)  ·  ∆P i

donde,∆P i   =  P i  − P i−1: Peso asociado al tramo   i, correspondiente a la diferencia entre los porcentajes

pasantes del tramo i.di  = (d(P i) + d(P i−1))/2: Diámetro promedio del tramo  i  de la curva granulométrica.M sf,k(Q j , di): Gasto solido de fondo calculado según la fórmula de  Meyer-Peter-M¨ uller .

Las tareas deben incluir lo siguiente:

•   Portada

•  Índice

•   Introducción

•   Objetivos

•   Marco Conceptual

•   Desarrollo

•   Conclusiones

Se evaluará presentación, redacción, claridad en las ideas y ortograf́ıa. Definir claramente los espaciamientosentre párrafos y el tipo de letra utilizada. Entregar tablas ordenadas y centradas. Justificar texto.

A.O./d.f./f.u./b.z.   2

http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/

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Fecha de Entrega:

Un integrante de cada grupo debe subir al aula un archivo rar con lo siguiente:

•  Informe en formato word

•  Informe en formato pdf 

•  Planillas de calculo excel o archivos Matlab.

•  Archivo HEC-RAS.

La fecha limite para subir el archivo al aula es el d́ıa   viernes 3 de junio hasta las 23:55 hrs.

ANEXO A

“Perfiles transversales tramo de an´ alisis del ŕıo” 

Tabla 3: Perfiles transversales 1 a 4.

Perfil 1 Perfil 2 Perfil 3 Perfil 4

P.K. Cota [m.s.n.m] P.K. Cota [m.s.n.m] P.K. Cota [m.s.n.m] P.K. Cota [m.s.n.m]

-50 204.59 -50 211.04 -50 215.72 -50 206.45

-40 199.35 -40 196.22 -40 208.01 -40 197.91

-30 192.57 -30 189.85 -30 188.38 -30 189.40

-20 171.03 -20 182.95 -20 173.27 -20 178.64

-10 159.46 -10 159.83 -10 159.95 -10 160.48

0 158.56 0 159.16 0 159.63 0 159.85

10 159.56 10 161.09 10 159.85 10 159.94

20 166.05 20 171.74 20 164.38 20 166.07

30 175.43 30 176.55 30 178.03 30 172.59

40 185.37 40 185.37 40 184.63 40 179.26

50 191.05 50 192.46 50 190.28 50 185.99

Tabla 4: Perfiles transversales 5 a 8.

Perfil 5 Perfil 6 Perfil 7 Perfil 8

P.K. Cota [m.s.n.m] P.K. Cota [m.s.n.m] P.K. Cota [m.s.n.m] P.K. Cota [m.s.n.m]

-50 208.54 -50 207.51 -50 177.47 -50 191.47

-40 204.15 -40 197.00 -40 170.48 -40 179.61

-30 195.09 -30 193.28 -30 166.13 -30 174.39

-20 180.74 -20 182.25 -20 164.69 -20 166.93

-10 164.59 -10 159.99 -10 159.99 -10 162.77

0 159.87 0 159.93 0 159.97 0 162.90

10 159.93 10 165.93 10 169.50 10 160.73

20 159.97 20 172.37 20 174.95 20 163.64

30 164.20 30 171.96 30 183.57 30 168.70

40 174.94 40 177.18 40 196.40 40 174.97

50 184.96 50 186.85 50 203.74 50 181.84

A.O./d.f./f.u./b.z.   3

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Tabla 5: Perfiles transversales 9 a 12.

Perfil 9 Perfil 10 Perfil 11 Perfil 12 Perfil 13

P.K. Cota [m.s.n.m] P.K. Cota [m.s.n.m] P.K. Cota [m.s.n.m] P.K. Cota [m.s.n.m] P.K. Cota [m.s.n.m]

-50 196.80 -50 196.80 -50 191.65 -50 185.91 -50 186.15

-40 192.13 -40 192.13 -40 188.89 -40 180.80 -40 181.78

-30 183.88 -30 183.88 -30 181.35 -30 174.57 -30 175.18

-20 175.63 -20 175.63 -20 172.56 -20 167.97 -20 168.97

-10 164.27 -10 164.27 -10 162.93 -10 160.41 -10 162.75

0 163.69 0 163.69 0 161.77 0 160.87 0 160.22

10 160.58 10 160.58 10 160.19 10 161.10 10 162.11

20 162.21 20 162.21 20 164.19 20 169.09 20 166.62

30 167.62 30 167.62 30 169.88 30 176.71 30 173.11

40 174.83 40 174.83 40 176.63 40 183.21 40 181.01

50 184.11 50 184.11 50 184.47 50 189.16 50 185.02

A.O./d.f./f.u./b.z.   4