Capítulo 1
HIDRÁULICA DE RÍOS ................................................................................ 1
Nomenclatura ..................................................................................................... 1
1.1 PRESENTACIÓN .............................................................................. 9
1.1.1 Definición ............................................................................................. 9
1.1.2 Marco general y ámbito de la hidráulica de ríos .............................. 11
1.1.3 Formación de los cauces en ríos aluviales ........................................ 25
1.1.4 Enfoque moderno de la hidráulica de ríos ....................................... 26
1.1.5 Actividades de la ingeniería relacionadas con la hidráulica de ríos 28
1.2 MOVIMIENTO DEL AGUA EN LOS RÍOS .............................. 30
1.2.1 Influencia de las características hidráulicas
de la corriente en el transporte de los sedimentos .......................... 30
1.2.1.1 Pendiente ............................................................................................... 30
1.2.1.2 El caudal líquido y la velocidad media del flujo .............................. 31
1.2.1.3 Distribución de la velocidad ............................................................... 32
1.2.1.4 Las propiedades del líquido en movimiento .................................... 32
1.2.1.5 La fuerza de sustentación hidrodinámica ......................................... 35
1.2.1.6 El estado del flujo ................................................................................ 36
1.2.1.7 Características estadísticas del flujo turbulento en cauces
deformables .......................................................................................... 37
1.2.2 Patrones del flujo en los cauces naturales ........................................ 38
1.2.2.1 Corrientes internas en los ríos ............................................................ 38
1.3 MOVIMIENTO DE LOS SEDIMENTOS EN LOS RÍOS ...... 49
1.3.1 Características fundamentales de los sedimentos ........................... 49
1.3.1.1 Tamaño de las partículas individuales ............................................... 54
1.3.1.2 Forma de las partículas ....................................................................... 56
1.3.1.3 Densidad, peso específico y gravedad específica de los
sedimentos ............................................................................................ 59
1.3.1.4 Granulometría de los sedimentos ...................................................... 62
1.3.1.5 Cohesión del material .......................................................................... 65
1.3.1.6 Ángulo de reposo del material ........................................................... 65
1.3.1.7 Clasificación geométrica de los sedimentos ..................................... 68
1.3.1.8 Ubicación de las partículas en la superficie del lecho ..................... 77
1.3.1.9 Interacción entre las partículas .......................................................... 78
1.3.1.10 Variación del tamaño de las partículas de los sedimentos
a lo largo de un río ............................................................................... 78
1.3.1.11 Procedencia de los sedimentos que llegan a los ríos ...................... 85
HIDRÁULICA DE RÍOS Y PROCESOS MORFOLÓGICOS
L
1.3.1.12 Fundamentos Teóricos de la Ley de Distribución Normal
Referida al Cálculo de la Granulometría de los Sedimentos ......... 87
1.3.1.13 Técnicas de muestreo de sedimentos en los lechos de los ríos ...... 91
1.3.2 Investigaciones sobre la velocidad de caída de los sedimentos .... 94
1.3.2.1 Ley de Stokes y coeficiente de arrastre ............................................. 96
1.3.2.2 Velocidad de caída de partículas reales en agua limpia ................... 102
1.3.2.3 Velocidad de caída de partículas reales en agua turbia ................... 114
1.3.2.4 Velocidad media de caída de una mezcla de sedimentos
reales en agua turbia según Ibad-Zade ............................................. 127
1.3.3 Perfil de velocidades y concentraciones de los sedimentos en la
vertical de un flujo turbulento ............................................................. 134
1.3.3.1 Distribución de las velocidades en la vertical .................................. 134
1.3.3.2 Análisis de los parámetros considerados en las fórmulas
de distribución de velocidades ........................................................... 155
1.3.4 Análisis de las fórmulas para la distribución de la concentración
de sedimentos en la vertical ................................................................ 163
1.3.4.1 Ecuación de Karaushev ...................................................................... 164
1.3.4.2 Ecuación de Velikanov ........................................................................ 165
1.3.4.3 Ecuación de Lievy ................................................................................ 166
1.3.4.4 Ecuación de Sagustin ........................................................................... 166
1.3.4.5 Ecuación de Rouse .............................................................................. 167
1.3.4.6 Ecuación de Hunt (1954) .................................................................... 168
1.3.4.7 Ecuación de Einstein y Chien (1952, 1955) ..................................... 168
1.3.4.8 Ecuación de Ananian (1965) .............................................................. 169
1.3.4.9 Ecuación de Lane (1941) .................................................................... 169
1.3.4.10 Ecuación de Makavieiev (1974) ......................................................... 170
1.4 TRANSPORTE DE SEDIMENTOS EN UN RÍO .................... 181
1.4.1 Transporte de sedimentos en suspensión
Curva caudal líquido - caudal sólido ................................................. 183
1.4.2 Transporte de Sedimentos de Fondo. Bed load .............................. 184
1.4.2.1 Sedimentos de fondo y métodos de cálculo .................................... 185
1.4.2.2 El problema del transporte de sedimentos ...................................... 185
1.4.2.3 Régimen y criterios de transporte de sedimentos ............................ 188
1.5 MOVIMIENTO DE LAS PARTÍCULAS INDIVIDUALES
EN UN FLUJO TURBULENTO .................................................... 195
LISTA DE CUADROS DEL CAPÍTULO 1
Cuadro 1.1 Diámetros estandarizados de los sedimentos de acuerdo
con la escala de Wentworth, ampliada por el sub-comité on
sediment terminology de la American Geophysical Union ................... 56
Contenido
LI
Cuadro 1.2 Análisis granulométrico de una muestra de 6.500
gramos de peso de material de lecho ......................................................... 67
Cuadro 1.3 Resultados detallados del análisis granulométrico de la
muestra de rendimiento reportado en el cuadro 1.2 ............................... 68
Cuadro 1.4 Valores del ángulo de reposo de diferentes partículas
silíceas según VAN RIJN (1993) ................................................................ 68
Cuadro 1.5 Métodos utilizados para determinar la granulometría
de los sedimentos con diferentes tamaños ............................................... 70
Cuadro 1.6 Relaciones entre las dimensiones fundamentales
de los sedimentos .......................................................................................... 72
Cuadro 1.7 Relación deq/dm entre el diámetro equivalente deq
y el diámetro medio dm respecto a las dimensiones de los tamices,
según Gonchárov .......................................................................................... 73
Cuadro 1.8 Densidades relativas de diferentes rocas y minerales .................. 74
Cuadro 1.9 Cuatro formas de representar un mismo suelo ........................... 75
Cuadro 1.10 Coeficientes de desgaste de partículas de fondo ....................... 80
Cuadro 1.11 Coeficiente de desgaste para sedimentos gruesos ..................... 83
Cuadro 1.12 Conteo de sedimentos para un análisis granulométrico
de materiales del lecho ................................................................................. 91
Cuadro 1.13 Valores de las características morfológicas para un
grupo de partículas de diferentes formas ................................................. 91
Cuadro 1.14 Cálculo de la velocidad de caída de una mezcla de
sedimentos en agua turbia ........................................................................... 131
Cuadro 1.15 Resultados del ejemplo de cálculo de la velocidad de caída
aplicando la fórmula 1.221 .......................................................................... 132
Cuadro 1.16 Cálculo según la fórmula 1.236 con diferentes valores
del coeficiente de Chézy C .......................................................................... 156
Cuadro 1.17 Valores de ( ) k de acuerdo con las fórmulas 1.301 a 1.321 ...... 158
Cuadro 1. 18 Cálculo de la fórmula b1 4− en función del coeficiente
de Chézy C ..................................................................................................... 159
Cuadro 1.19 Valores de ( / U U)1 4− para diferentes b ..................................... 161
Cuadro 1.20 Datos de laboratorio de Vanoni ................................................... 171
Cuadro 1.21 Parámetros según la fórmula 1.357 ............................................. 172
Cuadro 1.22 Parámetros adicionales según la fórmula 1.287 ......................... 173
Cuadro 1.23 Diferentes valores de Ei para los cálculos del
cuadro 1.24 .................................................................................................... 173
Cuadro 1.24 Valores de B’
1 y B’
2 de acuerdo con los datos
del cuadro 1.23 .............................................................................................. 174
Cuadro 1.25 Valores de los exponentes de e en la fórmula 1.362 ............... 176
Cuadro 1.26 Valores de la concentración según la formula 1.365 ................ 177
Contenido
HIDRÁULICA DE RÍOS Y PROCESOS MORFOLÓGICOS
LII
LISTA DE FIGURAS CAPÍTULO 1
1.1 Construcción matemática del perfil longitudinal de un río
utilizando el concepto de entropía ............................................................. 15
1.2 Tramos característicos en cauces naturales ............................................... 17
1.3 Secciones transversales de diferentes ríos, indicando la relación
ancho-profundidad ....................................................................................... 19
1.4 Secciones transversales en un cauce en equilibrio dinámico .................... 19
1.5 Longitud de meandros en relación con el ancho del cauce y
su radio de curvatura .................................................................................... 20
1.6 Indicación del orden de los ríos en una cuenca hidrográfica
según Horton ................................................................................................ 21
1.7 Relación logarítmica entre el orden del río y la longitud de
una corriente de un orden determinado y entre el orden del río y
el número de ríos .......................................................................................... 22
1.8 Deformaciones de un cauce ......................................................................... 26
1.9 Velocidades de las partículas con diferentes gradientes de la
velocidad del flujo ......................................................................................... 32
1.10 Variación de las pulsaciones de velocidad en un
flujo turbulento ............................................................................................. 33
1.11 Esquema de la fuerza hidrodinámica de sustentación ............................ 35
1.12 Aparición de circulaciones transversales según Leliavski N.S. a)
Corrientes superficiales; b) Flujos circulares en un plano vertical;
c) Flujos helicoidales .................................................................................... 38
1.13 Dirección de las líneas de corriente en la orilla cóncava.
a) Planta ; b) Sección transversal ................................................................ 39
1.14 Influencia del giro de la tierra en la dirección del flujo con
diferentes orientaciones de un río .............................................................. 41
1.15 Perfil del esfuerzo cortante adimensional y de las velocidades
transversales adimensionales debidas a la rotación de la tierra .............. 43
1.16 Acción de la fuerza centrífuga sobre la superficie de agua en la
curva de un río .............................................................................................. 44
1.17 Corrientes internas en la sección de un río (Esquema de Losievski) ... 47
1.18 Dirección de flujo en el cauce principal y en las bancas ......................... 47
1.19 Formaciones particulares en un río ........................................................... 48
1.20 Tipos esquemáticos de corrientes a) corrientes contraídas, b) rápidas
o caudales y c) flujos retardados ................................................................. 49
1.21 Curvas de distribución normal para diferentes fracciones de los
sedimentos ..................................................................................................... 50
1.22 Curvas acumulativas del análisis mecánico para diferentes
fracciones de los sedimentos ....................................................................... 51
Contenido
LIII
1.23 Curvas de análisis mecánico en coordenadas semilogarítmicas ............ 51
1.24 Curvas granulométricas del contenido de sedimentos
a) En coordenadas polares; b) En coordenadas cartesianas .................. 52
1.25 Características de las partículas de los sedimentos ................................. 52
1.26 Elipsoide utilizado para representar esquemáticamente
las dimensiones de una partícula ................................................................ 55
1.27 Curvas granulométricas de la muestra de sedimentos
consignada en el cuadro 1.2 ........................................................................ 66
1.28 Ángulos de reposo de diferentes partículas .............................................. 68
1.29 Ángulos de reposo de materiales granulares según Lane (1953) ......... 69
1.30 Curvas de distribución granulométrica de diferentes sedimentos ........ 72
1.31 Curvas granulométricas integrales de mezclas en sedimentos .............. 76
1.32 Curvas granulométricas integrales de mezclas de sedimentos
en diferentes ríos ........................................................................................... 76
1.33 Plano esquemático de los ríos Ajshuchai y Girdimanchai ..................... 79
1.34 Variación del diámetro de las partículas a lo largo del río
Girdimanchai ................................................................................................. 79
1.35 Distribución del diámetro de las partículas depositadas a lo
largo del río Grande en E.U.A .................................................................... 84
1.36 Disminución del diámetro de las partículas en el canal Morala-Revi ... 84
1.37 Variación de la pendiente del río Grande ................................................. 85
1.38 Variación del diámetro de las partículas (a) de la pendiente
(b) a lo largo del canal Morela-Revi ........................................................... 85
1.39 Variación de las características de un río a lo largo del área
de drenaje (Church, 1992) ........................................................................... 87
1.40 Ejemplos de distribución poligenésica de los sedimentos ..................... 89
1.41 Tamaño de la coraza de gravas y cantos rodados en el río
Colorado abajo de la presa de Glen Canyon (julio de 1975) .................. 93
1.42 Material similar al ubicado bajo la coraza en el río Colorado abajo
de la presa de Glen Canyon (Julio de 1975) .............................................. 93
1.43 Comparación visual entre muestra superficial y volumétrica ............... 94
1.44 Ejes imaginarios de una partícula ............................................................... 94
1.45 Coeficiente de resistencia de esferas en función del número de
Reynolds de partícula ................................................................................... 100
1.46 Velocidad de caída de esferas de cuarzo en el agua para diferentes
temperaturas (Rouse, 1937) ......................................................................... 100
1.47 Velocidad de caída de los sedimentos d=0,0005 a 10 cm y
gamma = 2,65 según datos de diferentes investigadores ........................ 103
1.48 Datos experimentales de Arjanguielsk y Lapshin que caracterizan
la velocidad de caída de partículas entre 0,001 y 8cm con una
Contenido
HIDRÁULICA DE RÍOS Y PROCESOS MORFOLÓGICOS
LIV
temperatura del agua de 15ºC. Curva construida con la fórmula
de Gonchárov W (cm/s) ............................................................................. 104
1.49 Curvas de velocidad de caída en función del diámetro para
una temperatura del agua de 15ºC según diferentes investigadores ...... 108
1.50 Curvas de la función w f = ( ) d para una temperatura
del agua de 20ºC ............................................................................................ 108
1.51 Coeficiente de arrastre en función del número de Reynolds
de partícula para esferas. Datos experimentales comparados con
diferentes fórmulas ....................................................................................... 111
1.52 Valores de la velocidad de caída en función del diámetro de
las partículas para diferentes factores de forma (F.F) y diversas
temperaturas de agua destilada según el U.S Interagency Committee
on Water Resources (1957) .......................................................................... 111
1.53 Relaciones entre el diámetro de tamiz, el diámetro estándar
de sedimentación y el factor de forma en arenas naturales .................... 112
1.54 Velocidad de caída en función del diámetro de las partículas
según diferentes autores y para diversas esfericidades y ......................... 112
1.55 Velocidad de caída de partículas naturales según Rubey (1933)
(para 20ºC) ..................................................................................................... 112
1.56 Coeficiente de arrastre versus número de Reynolds de partícula
para diferentes factores de forma ............................................................... 115
1.57 Esquema para definir las dimensiones de una partícula ......................... 116
1.58 Relación entre las velocidades de caída de una partícula en
agua limpia y un gran número de partículas en agua turbia en
diferentes concentraciones según McNown y Lin (1952) ...................... 118
1.59 Velocidad de caída de las partículas y los microagregados en
función de sus diámetros ............................................................................. 122
1.60 Relación entre el número de Reynolds Res calculado según la ley
de Stokes y el número de Reynolds real Re .............................................. 124
1.61 Viscosidad cinemática real para diferentes concentraciones
de dispersiones finas según Simons, Richardson y Nordin .................... 125
1.62 Variación de la velocidad de caída en función del porcentaje
de mezcla en agua según Simons, Richardson y Nordin ........................ 125
1.63 Valores de la velocidad de caída en agua limpia (I) y
en agua turbia (II) según diferentes autores ............................................. 125
1.64 Curva recomendada para determinar la velocidad de caída de
las partículas en función de su diámetro ................................................... 127
1.65 Modelo del flujo turbulento ........................................................................ 134
1.66 Velocidad longitudinal actual Ux y velocidad transversal
actual Uy ......................................................................................................... 136
Contenido
LV
1.67 Pulsaciones de la velocidad longitudinal actual ........................................ 136
1.68 Pulsaciones de la velocidad transversal actual .......................................... 136
1.69 Comparación de dos flujos caracterizados por diferentes
intensidades de pulsación de las velocidades ............................................ 138
1.70 Pulsaciones de la velocidad longitudinal actual para los flujos
de la figura 1.69 .............................................................................................. 138
1.71 Intercambio transversal turbulento de partículas durante el
movimiento de un liquido y esfuerzos cortantes turbulentos ................ 139
1.72 Detalle del intercambio transversal de partículas en un
flujo turbulento ............................................................................................. 139
1.73 Intercambio transversal de partículas entre capas longitudinales
de un flujo turbulento .................................................................................. 139
1.74 Longitud de mezcla referida al punto y. Perfil de velocidades ............... 141
1.75 Relación entre el factor x de Einstein (1950) y K /d 0 en la ecuación
de fricción logarítmica ................................................................................. 146
1.76 Coeficiente de Bazen en función del coeficiente de Chézy ................... 147
1.77 Valores de V V sup/ fon , V V sup/ y Vfon /V en función
de a y n ........................................................................................................... 150
1.78 Coeficiente de Chézy en función de la rugosidad relativa ..................... 153
1.79 Valores de la constante de Karman en función del coeficiente
de Chézy para diferentes valores d / y ....................................................... 153
1.80 Variación del coeficiente de Karman en función del coeficiente
de Chézy según diferentes investigadores ................................................. 156
1.81 Valores del coeficiente de Chézy en función de la
rugosidad relativa .......................................................................................... 159
1.82 Variación de V V/ en función de la rugosidad relativa y del
coeficiente de Chézy ..................................................................................... 162
1.83 Variación de V V/ en función del coeficiente de Chézy ........................ 162
1.84 Variación de la constante de Karman en función de la
concentración de los sedimentos según diferentes
investigadores ................................................................................................ 162
1.85 Representación de la ecuación de distribución de los
sedimentos en suspensión ........................................................................... 167
1.86 Distribución de la concentración en la vertical ........................................ 175
1.87 Relación entre Z y Z’ (Einstein y Chien, 1954) ....................................... 179
1.88 Confrontación de los datos experimentales de Sagustín
(curvas 3.4) con la de Karman (1) y de Prandtl (2) ................................. 181
1.89 Curva caudal liquido-caudal-sólido de la estación Arrancaplumas
en el río Magdalena ....................................................................................... 183
1.90 Distribución de los esfuerzos cortantes en un cauce abierto ................ 186
Contenido
HIDRÁULICA DE RÍOS Y PROCESOS MORFOLÓGICOS
LVI
1.91 Relación entre y según Shields ............................... 190
1.92 Representación del inicio de movimiento de los sedimentos
según diferentes investigadores .................................................................. 191
1.93 Datos de diferentes cauces expresados a través de la relación
y 0 = ∗ gd d/ y g s ( ) = 2 65gr cm3 , / ............................................................. 191
1.94 Régimen y criterio de movimiento en función
de δ γ / / ∆ γ s y R/d ........................................................................................ 194
1.95 Trayectoria de las partículas individuales .................................................. 196
1.96 Distribución de las velocidades transversales instantáneas de
las vórtices de diferentes dimensiones que se mueven cerca del fondo
y de las velocidades locales longitudinales promediadas en un flujo
con una profundidad de 0,30 m ................................................................. 200
Capítulo 2
ESTUDIOS GEOMORFOLÓGICOS ............................................... 203
Nomenclatura ..................................................................................... 203
PRESENTACIÓN ............................................................................................... 205
2.1 ASPECTOS GENERALES .............................................................. 206
2.2 CLASIFICACIONES GEOMORFOLÓGICAS GENERALES
UTILIZADAS EN DIFERENTES PAÍSES ................................. 213
2.3 CLASIFICACIONES GEOMORFOLÓGICAS UTILIZADAS
EN NUESTRO MEDIO ................................................................... 222
2.3.1 La región fisiográfica ........................................................................... 228
2.3.2 El paisaje ............................................................................................... 229
2.3.3 El tipo de relieve .................................................................................. 256
2.3.4 La forma del terreno ........................................................................... 260
2.4 DINÁMICA DE LAS FORMAS (DEFINICION
MORFOGENÉTICA) ....................................................................... 266
2.5 LA HISTORIA DE LAS FORMAS (DEFINICIÓN
MORFOCRONOLÓGICA) ............................................................. 282
2.6 FUNDAMENTOS DE LA TEORÍA SOBRE
LA FORMACIÓN DE LOS CAUCES NATURALES ............... 291
2.6.1 Propiedades fundamentales de la formación del relieve ................ 291
2.6.2 Leyes que rigen la formación de los cauces naturales .................... 293
2.6.2.1 Interacción del flujo y el cauce (N.M. Leliavski, 1883) .................. 294
2.6.2.2 Condicionamiento de las posibles formaciones naturales
(M. A. Velikanov, 1946) ....................................................................... 294
2.6.2.3 Carácter discreto de los procesos morfológicos
(N.E. Kondrátiev 1953) ....................................................................... 295
τ γ γ c d ( ) 5 − υ γ ∗ d /
Contenido
LVII
2.6.2.4 Influencia relativa de los factores que cambian
el régimen hídrico de los flujos (Ley de la relatividad
factorial de I.I. Makavieiev, 1971) ...................................................... 296
2.6.2.5 Optimización de las condiciones de transporte de
sedimentos (N.A. Rzhanitsin, 1956) .................................................. 297
2.6.2.6 Unidad en la evaluación de los flujos en la red
hidrográfica (N.A. Rzhanitsin, 1950) ................................................. 298
2.6.3 Fundamentos para tipificar los procesos formadores de cauces .. 299
2.6.4 Concepción estructural en el estudio de los procesos
formadores del cauce .......................................................................... 300
2.6.5 Estructura de la red hidrográfica y características conjuntas
de sus corrientes ................................................................................... 302
2.6.6 Estructura de la red hidrográfica en ríos naturales ......................... 305
2.7 CARACTERÍSTICAS HIDROGRÁFICAS DE LAS
CORRIENTES EN UN SISTEMA FLUVIAL ............................. 306
2.7.1 Longitud de corrientes de diferentes órdenes ................................. 306
2.7.2 Área lineal de la cuenca ....................................................................... 308
2.7.3 Número de corrientes ......................................................................... 308
2.8 CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS DE LOS CAUCES
EN UN SISTEMA FLUVIAL .......................................................... 309
2.8.1 Profundidad relativa del cauce de verano ......................................... 309
2.8.2 Ancho del cauce de verano ................................................................. 310
2.8.3 Pendiente longitudinal de los ríos ...................................................... 310
2.8.4 Dimensiones en planta de las formaciones del cauce ..................... 310
2.9 CARACTERÍSTICAS CONJUNTAS DE LAS CORRIENTES
EN UN SISTEMA FLUVIAL .......................................................... 312
2.10 MORFOLOGÍA Y FISIOGRAFÍA DE RÍOS ............................. 313
2.10.1 Aspectos Básicos .................................................................................. 313
2.10.2 Clasificaciones de las Cuencas Hidrográficas .................................. 316
2.10.3 Morfología y Fisiografía de las Corrientes
Naturales y sus Laderas ....................................................................... 317
2.10.3.1 Ríos de Montaña. (juventud) .............................................................. 318
2.10.3.2 Ríos de piedemonte (madurez) .......................................................... 320
2.10.3.3 Ríos de Llanura (vejez) ........................................................................ 321
2.10.3.4 Cauces Rectos ........................................................................................ 322
2.10.3.5 Cauces Trenzados ................................................................................. 322
2.10.3.6 Cauces Meándricos ................................................................................ 324
2.11 EVOLUCIÓN DE LAS FORMAS EN PLANTA ....................... 326
2.12 FACTORES GEOMÓRFICOS QUE AFECTAN LA
ESTABILIDAD DE LOS CAUCES ............................................... 329
Contenido
HIDRÁULICA DE RÍOS Y PROCESOS MORFOLÓGICOS
LVIII
2.12.1 Generalidades ....................................................................................... 329
2.12.2 Tamaño del cauce ................................................................................. 329
2.12.3 Duración de una corriente .................................................................. 331
2.12.4 Material del lecho ................................................................................. 331
2.12.5 Conformación del valle ....................................................................... 332
2.12.6 Llanuras de inundación ....................................................................... 333
2.12.7 Diques naturales (albardones) ............................................................ 334
2.12.8 Incisión aparente .................................................................................. 335
2.12.9 Contornos del río y vegetación .......................................................... 335
2.12.10 Sinuosidad ............................................................................................. 340
2.12.11 Cauces trenzados .................................................................................. 345
2.12.12 Cauces anastomosados ........................................................................ 346
2.12.13 Variabilidad del ancho y desarrollo de barras .................................. 347
2.13 AGRADACIÓN/DEGRADACIÓN Y CONCEPTOS
SOBRE CONTINUIDAD DE LOS SEDIMENTOS ................ 348
2.13.1 Agradación/degradación .................................................................... 348
2.13.2 Revisión del concepto de continuidad de sedimentos ................... 348
2.14 MORFOLOGÍA DE LA CUENCA ............................................... 352
2.14.1 Parámetros de forma ........................................................................... 352
2.14.2 Parámetros de relieve ........................................................................... 354
2.14.3 Parámetros relativos a la red hidrográfica ........................................ 357
LISTA DE CUADROS CAPÍTULO 2
Cuadro 2.1 Procesos típicos, textura y geomorfología de un terreno
en función de su pendiente ......................................................................... 208
Cuadro 2.2 Clasificación jerárquica ascendente de Brink ............................... 209
Cuadro 2.3 Clasificación territorial Canadiense ............................................... 210
Cuadro 2.4 Aspectos relevantes para realizar un inventario ........................... 213
Cuadro 2.5 Pendiente de la superficie donde se toma el perfil
del suelo .......................................................................................................... 216
Cuadro 2.6 Clasificación de sistemas fisiográficos, reconocibles por
fotointerpretación, para uso en estudios de suelo (VINK, 1968) ......... 216
Cuadro 2.7 Parámetros que se utilizan para caracterizar los diferentes
tipos de relieve ............................................................................................... 260
Cuadro 2.8 Nomenclatura propuesta para datación relativa .......................... 284
Cuadro 2.9 Algunas características de las corrientes obtenidas
por Snishenko ................................................................................................ 312
Cuadro 2.10 Conjunto de características de las corrientes de un
sistema fluvial (cauces de laboratorios y ríos reales) ............................... 314
Contenido
LIX
Cuadro 2.11 Diferentes fórmulas para calcular el tiempo de
concentración ................................................................................................ 361
LISTA DE FIGURAS CAPÍTULO 2
2.1 Clasificación geomorfológica general .......................................................... 215
2.2 Influencia del ambiente geomorfológico en la formación
de los paisajes ................................................................................................ 224
2.3 Ejemplo de clasificación de unidades geomorfológicas ........................... 227
2.4 Esquema de una superficie peneplanicie solevantada y
fallada con sus diferentes unidades remodeladas por denudación ........ 232
2.5 Partes de una montaña ................................................................................... 235
2.6 Superficie de aplanamiento disectada .......................................................... 238
2.7 Superficies de aplanamiento disectadas ....................................................... 238
2.8 Esquema del modelado en facetas. Borde oriental de la cordillera
Central ............................................................................................................ 238
2.9 Garganta, piedemonte y llanura aluvial ....................................................... 238
2.10 Pendientes asimétricas del valle del Magdalena:
Venadillo-Mariquita ...................................................................................... 239
2.11 Rasgos morfológicos y partes constitutivas de un abanico aluvial ....... 240
2.12 Abanicos superpuestos en la sucesión indicada ...................................... 241
2.13 Abanicos con estructura telescópica ......................................................... 242
2.14 Paisajes y subpaisajes característicos de una llanura de río
trenzado afectado tectónicamente ............................................................. 244
2.15 Desarrollo de las terrazas agradacionales ................................................. 244
2.16 Formación de una terraza depositacional o acumulativa ....................... 245
2.17 Desarrollo de terrazas erosionales ............................................................. 245
2.18 Terraza erosional o de corte ....................................................................... 245
2.19 Representación de las longitudes del canal y del valle entre
dos puntos ..................................................................................................... 245
2.20 Cinturón de meandros ................................................................................. 246
2.21 Vista en planta y sección transversal A-B del lecho
de un meandro .............................................................................................. 247
2.22 Desarrollo de orillares en una llanura meándrica .................................... 247
2.23 Proceso de estrangulamiento de meandros .............................................. 248
2.24 Sección transversal profunda a través de una llanura
de desborde .................................................................................................... 250
2.25 Procesos pedogenéticos y edad relativa .................................................... 289
2.26 Diferentes representaciones de la red hidrográfica y de las
corrientes naturales ....................................................................................... 303
2.27 Tipos de drenaje de una red fluvial ............................................................ 307
Contenido
HIDRÁULICA DE RÍOS Y PROCESOS MORFOLÓGICOS
LX
2.28 Variación de la profundidad relativa en los tramos de aguas
someras (crestas) en ríos aluviales al aumentar el orden de la
corriente del sistema fluvial (tramos de llanura) ...................................... 309
2.29 Longitudes de un río para representar el coeficiente
de sinuosidad ................................................................................................. 315
2.30 Río trenzado .................................................................................................. 316
2.31 Zonas de montaña (producción de sedimentos), pie de monte
(transferencia de sedimentos) y llanura (deposición de sedimentos)
en un río ......................................................................................................... 318
2.32 Representación esquemática de las etapas de un río en
zonas tropicales ............................................................................................. 318
2.33 Sección transversal típica de un río en su tramo de montaña ............... 319
2.34 Sección transversal típica de un río en su tramo de pie de monte ........ 320
2.35 Sección transversal típica de un río en su tramo de llanura ................... 321
2.36 Etapas geológicas en el curso de los ríos .................................................. 322
2.37 Patrones del cauce de un río ....................................................................... 323
2.38 Proceso de meandrificación de un río ....................................................... 325
2.39 El ciclo de erosión propuesto por W.M Davis, dibujado
por E. Raisz ................................................................................................... 327
2.40 Evolución de la incisión inicial del canal (A, B) y ensanchamiento
(C, D) y de agradación (D, E). h es la altura de la orilla .......................... 327
2.41 Cargas de sedimentos en relación con la incisión del cauce
seguidas a esta incisión .................................................................................. 328
2.42 Tres posibles estados en el desarrollo de las curvas ................................ 328
2.43 Cambios en la curvatura de dos ríos ........................................................ 329
2.44 Factores geomórficos que afectan la estabilidad de las corrientes
(adaptados por Brice y Blodgett) ................................................................ 330
2.45 Diversas morfologías de abanicos aluviales .............................................. 333
2.46 Erosión activa de orillas caracterizadas por cortes verticales,
derrumbes de bloques y caída de la vegetación ....................................... 327
2.47 Fallas típicas en la superficie de las orillas ................................................ 338
2.48 Planta de un meandro .................................................................................. 342
2.49 Modos de desarrollo de un meandro ........................................................ 343
2.50 Esquema para definir el concepto de continuidad de un sedimento
aplicado a un tramo de un río en un instante dado ................................. 349
2.51Curvas hipsométricas de las cuencas en las estaciones de aforo
del Maronne y sus afluentes ........................................................................ 255
2.52 Curva hipsométrica y curva de las frecuencias altimétricas
en la cuenca del Trugère en Sarraus (superficie: 2.462 km2
) .................. 355
Contenido
LXI
Capítulo 3
ANÁLISIS GENERAL DE LA ESTABILIDAD DE CAUCES ........ 363
Nomenclatura ..................................................................................... 363
PRESENTACIÓN ............................................................................................... 365
3.1 ANÁLISIS DE PROCEDIMIENTOS PARA EVALUAR
LA INESTABILIDAD DE CAUCES ............................................. 365
3.1.1 Introducción ......................................................................................... 365
3.1.2 Procedimiento general ........................................................................ 366
3.1.3 Datos requeridos .................................................................................. 366
3.1.4 Datos requeridos para el nivel uno: análisis cualitativo
y geomorfológico ................................................................................. 367
3.1.5 Datos necesarios en el nivel dos: Análisis de ingeniería básica ..... 368
3.1.6 Datos necesarios en el nivel tres: Modelos matemáticos
y físicos .................................................................................................. 369
3.1.7 Fuentes de información ...................................................................... 370
3.2 NIVEL 1: ANÁLISIS GEOMORFOLÓGICOS
CUALITATIVOS ................................................................................ 370
3.2.1 Paso 1: Definición de las características del cauce .......................... 370
3.2.2 Paso 2: Evaluación de los cambios en el uso del terreno .............. 370
3.2.3 Paso 3: Evaluación de la estabilidad general del cauce ................... 371
3.2.4 Paso 4: Evaluación de la estabilidad lateral ...................................... 372
3.2.5 Paso 5: Evaluación de la estabilidad vertical ................................... 374
3.2.6 Paso 6: Evaluación de la respuesta del río a los cambios ............... 375
3.3 NIVEL 2. ANÁLISIS BÁSICOS DE INGENIERÍA ................. 375
3.3.1 Paso 1: Evaluación de las crecientes históricas y
de las relaciones lluvia-escorrentía .................................................... 376
3.3.2 Paso 2: Evaluación de las condiciones hidráulicas ......................... 377
3.3.3 Paso 3: Análisis de los materiales de lecho y orillas ....................... 378
3.3.4 Paso 4: Evaluación de la producción de sedimentos
en la cuenca ........................................................................................... 379
3.3.5 Paso 5: Análisis de movimiento incipiente ..................................... 380
3.3.6 Paso 6: Evaluación del potencial de acorazamiento ...................... 381
3.3.7 Paso 7: Evaluación de los cambios de la curva de calibración ..... 382
3.3.8 Paso 8: Evaluación de las condiciones de socavación .................... 383
3.4 NIVEL 3: MODELOS DE ESTUDIOS MATEMÁTICOS
Y FÍSICOS ............................................................................................ 384
3.5 RECONOCIMIENTO, CLASIFICACIÓN Y RESPUESTA
NIVEL 1: PROCEDIMIENTOS DE ANÁLISIS ........................ 385
3.5.1 Introducción ......................................................................................... 385
3.5.2 Reconocimiento del cauce .................................................................. 385
Contenido
HIDRÁULICA DE RÍOS Y PROCESOS MORFOLÓGICOS
LXII
3.5.3 Técnicas de reconocimiento de cauces ............................................. 386
3.5.4 Aplicaciones concretas ........................................................................ 403
3.5.5 Evaluación del potencial de acumulación de
elementos flotantes ............................................................................. 404
3.6 CLASIFICACIÓN DE CAUCES EN RÍOS ................................. 408
3.6.1 Generalidades ....................................................................................... 408
3.6.2 Conceptos de clasificación de ríos .................................................... 409
3.7 EVALUACIÓN CUALITATIVA DE LA RESPUESTA
DEL RÍO .............................................................................................. 415
3.7.1 Generalidades ....................................................................................... 415
3.7.2 Respuesta de un sistema fluvial .......................................................... 418
3.7.3 Respuestas complejas .......................................................................... 420
3.8 EVALUACIONES RÁPIDAS DE LA ESTABILIDAD
DE UN RÍO ......................................................................................... 422
3.9 TÉCNICAS CUANTITATIVAS PARA EL ANÁLISIS DE
ESTABILIDAD DE CAUCES. (APLICACIÓN DE LOS
PROCEDIMIENTOS DEL NIVEL DOS DE ANÁLISIS) ...... 424
3.9.1 Introducción ......................................................................................... 424
3.9.2 Estabilidad lateral del río ...................................................................... 426
3.9.2.1 Evaluación y predicción de la migración lateral .............................. 433
3.9.3 Estabilidad vertical de un río .............................................................. 436
3.9.3.1 Generalidades ....................................................................................... 436
3.9.3.2 Análisis de degradación ....................................................................... 438
3.9.3.3 Análisis de continuidad de sedimentos ............................................. 444
LISTA DE CUADROS CAPÍTULO 3
Cuadro 3.1 Interpretación de datos observados
(según Keefer y otros) .................................................................................. 373
Cuadro 3.2 Parte 1. Zona de influencia del valle .............................................. 389
Cuadro 3.3 Parte 2. Valle y flancos del valle ..................................................... 389
Cuadro 3.4 Parte 3. Llanura de inundación ..................................................... 391
Cuadro 3.5 Parte 4. Relación vertical entre el río y su valle ............................ 391
Cuadro 3.6 Parte 5. Relación lateral entre el río y su valle .............................. 393
Cuadro 3.7 Parte 6. Descripción del río ............................................................ 395
Cuadro 3.8 Parte 7. Descripción de sedimentos del lecho ............................. 395
Cuadro 3.9 Parte 8. Características de la orilla izquierda ................................ 397
Cuadro 3.10 Parte 9. Vegetación en el flanco de la orilla izquierda .............. 398
Cuadro 3.11 Parte 10. Características de la orilla derecha .............................. 401
Cuadro 3.12 Parte 11. Vegetación en el flanco de la orilla derecha ............... 402
Cuadro 3.13 Parte 12. Erosión de la orilla izquierda ....................................... 402
Contenido
LXIII
Cuadro 3.14 Clasificación de ríos aluviales (Schumm, 1977) ......................... 410
Cuadro 3.15 Clasificación de la morfología de tramos de ríos de
montaña en el mar-occidente del Pacífico (Montgomery
y Buffington, 1997) ....................................................................................... 413
Cuadro 3.16 Rango de datos usados para desarrollar las
ecuaciones 3.29 a 3.31 .................................................................................. 442
LISTA DE FIGURAS CAPÍTULO 3
3.1 Diagrama de flujo para el nivel 1: análisis cualitativos
y geomorfológicos ........................................................................................ 370
3.2 Curvas de frecuencia y probabilidades asociadas ...................................... 371
3.3 Problemas hidráulicos en puentes atribuidos a la erosión de las
curvas o a la migración lateral del cauce (Brice y Blodgett) ................... 374
3.4 Construcción de las curvas de distribución y de duración
utilizando intervalos de clase ...................................................................... 376
3.5 Socavación local, socavación por contracción y problemas
hidráulicos en puentes ocasionados por: a) obstrucciones del flujo o;
b) Contracción del flujo o profundización del cauce en la orilla
externa (cóncava) de una curva .................................................................. 383
3.6 Diagramas de flujo para el análisis detallado de puentes en ríos ............. 383
3.7 Mecanismos de falla típicos en las laderas de los valles
(Varnes, 1958) ................................................................................................ 388
3.8 Clasificación de cauces en planta ................................................................. 392
3.9 Parámetros geométricos de un meandro .................................................... 392
3.10 Tipos de actividad lateral y características asociadas a la
llanura de inundación ................................................................................... 392
3.11 Clasificación y morfología de los perfiles de las orillas ......................... 396
3.12 Clasificación de cauces aluviales según Brice (1975) ............................... 409
3.13 Patrones de ríos aluviales a) Patrón de cauce con carga de lecho;
b) Patrón de cauce con carga mixta; c) Patrón de cauce con carga
en suspensión ................................................................................................ 411
3.14 Perfil longitudinal idealizado de laderas y depresiones no
canalizadas a lo largo de una red fluvial mostrando la distribución
general de tipos de cauces aluviales (Montgomery y
Buffington, 1997) .......................................................................................... 412
3.15 Claves para la clasificación de ríos en el método de Rosgen
(Modificado por Thorne, 1994) ................................................................ 414
3.16 Perfil longitudinal, secciones transversales y vistas en planta
de los tipos principales de ríos según el método de Rosgen
(modificada por Rosgen, 1994 y por Thorne) .......................................... 414
Contenido
HIDRÁULICA DE RÍOS Y PROCESOS MORFOLÓGICOS
LXIV
3.17 Relación entre la sinuosidad y la pendiente en diferentes tipos
de cauce con caudal constante (HIRE) ..................................................... 415
3.18 Relación inclinación(pendiente) - caudal para cauces trenzados
o meandricos en lechos de arena (según Lane) a) Sistema internacional
de unidades, b) unidades inglesas ............................................................... 416
3.19 Cambios en la pendiente longitudinal de un río como respuesta
a la disminución en el suministro de sedimentos en el punto C ........... 419
3.20 Modelos de la estructura del flujo y formas del lecho asociadas
a cauces aluviales rectilíneos ........................................................................ 427
3.21 Patrones de flujo en los meandros ............................................................. 428
3.22 Valor MR/W en función del parámetro Rc/W para diferentes
ríos de Canadá. MR- Tasa de migración; W- Ancho del cauce;
Rc- Radio de curvatura ................................................................................ 432
3.23 Representación esquemática de la curva idealizada de un
meandro en las variables descritas en la ecuación 3.15 ........................... 435
3.24 Acorazamiento de un cauce ........................................................................ 439
3.25 Control de nivel de base y degradación debida a los cambios
en la corriente ................................................................................................ 443
3.26 Socavación remontante y depresión por corte ........................................ 443
3.27 Definición de los componentes de la carga de sedimentos ................... 444
Capítulo 4
PROCESOS MORFOLÓGICOS EN CAUCES ALUVIALES .......... 449
Nomenclatura ..................................................................................... 449
PRESENTACIÓN ............................................................................................... 453
4.1 LOS PROCESOS MORFOLÓGICOS COMO
FENÓMENOS DISCRETOS .......................................................... 453
4.2 PROCESOS MORFOLÓGICOS Y TRANSPORTE
DE SEDIMENTOS ........................................................................... 454
4.2.1 Erosión y depositación de sedimentos. Deformaciones
reversibles e irreversibles .................................................................... 454
4.2.2 Movimiento de los sedimentos en las diferentes partes
de la red hidrográfica ........................................................................... 457
4.2.3 Factores básicos de los procesos morfológicos .............................. 461
4.3 TIPIFICACIÓN GENERAL DE LAS FORMAS DEL CAUCE 464
4.3.1 Procesos morfológicos básicos .......................................................... 469
4.3.2 Formas sencillas del cauce (Grandes Dunas) ................................... 469
4.3.3 Propiedades de las formas complejas del cauce .............................. 472
4.4 MACRODUNAS Y BARRAS LATERALES ................................ 475
4.4.1 Procesos morfológicos en forma de macrodunas .......................... 478
Contenido
LXV
4.4.2 Procesos morfológicos en forma de barras laterales ...................... 478
4.5 MEANDROS CONFINADOS ........................................................ 484
4.6 MEANDROS LIBRES Y MEANDROS INCIPIENTES .......... 488
4.6.1 Meandros Libres .................................................................................. 488
4.6.1.1 Características principales del proceso ............................................. 488
4.6.1.2 Desarrollo de los meandros libres ..................................................... 489
4.6.1.3 Elementos morfológicos de los meandros y particularidades
de sus deformaciones .......................................................................... 492
4.6.2 Meandros Incipientes .......................................................................... 497
4.6.2.1 Desarrollo del proceso ........................................................................ 497
4.6.2.2 Bancas trenzadas .................................................................................. 499
4.6.3 Islotes y cauces trenzados ................................................................... 501
4.7 INDICADORES DE LOS PROCESOS MORFOLÓGICOS
Y RELACIONES MORFOMÉTRICAS ........................................ 506
4.7.1 Consideraciones generales .................................................................. 506
4.7.2 Macrodunas ........................................................................................... 508
4.7.3 Barras laterales ...................................................................................... 512
4.7.4 Meandros confinados .......................................................................... 515
4.7.5 Meandros libres .................................................................................... 518
4.7.5.1 Indicadores básicos .............................................................................. 518
4.7.5.2 Relaciones morfométricas e hidomorfológicas básicas .................. 520
4.7.6 Meandros incipientes ........................................................................... 530
4.7.7 Trenzamiento de cauce ....................................................................... 532
4.8 RELACIONES ENTRE LOS ELEMENTOS DEL
BALANCE DE SEDIMENTOS EN DIFERENTES
PROCESOS MORFOLÓGICOS .................................................... 532
4.9 TRAMOS MORFOLÓGICAMENTE UNIFORMES ............... 537
4.9.1 Criterios de diferenciación .................................................................. 537
4.9.2 Diferencias locales de los procesos morfológicos
en tramos uniformes ........................................................................... 538
LISTA DE CUADROS CAPÍTULO 4
Cuadro 4.1 Producción de sedimentos en diferentes cuencas ....................... 459
Cuadro 4.2 Crecimiento lineal de los surcos en diferentes zonas ................. 460
Cuadro 4.3 Crecimiento anual de algunos ríos por movimiento
del delta .......................................................................................................... 461
Cuadro 4.4 Propiedades fundamentales de las formas del cauce .................. 465
Cuadro 4.5 Propiedades fundamentales de los diferentes procesos
morfológicos y factores determinantes ..................................................... 466
Cuadro 4.6 Variación de las cotas del fondo de las crestas ............................ 496
Contenido
HIDRÁULICA DE RÍOS Y PROCESOS MORFOLÓGICOS
LXVI
Cuadro 4.7 Características de algunos tramos del río Oca en fosas .............. 513
Cuadro 4.8 Velocidades de desplazamiento de las barras laterales ............... 515
Cuadro 4.9 Características de los tramos de los ríos Oca e Irtish
con meandros confinados ........................................................................... 516
Cuadro 4.10 Probabilidad de excedencia y valores de las
longitudes relativas entre tramos de los ríos Irtish y Oca ....................... 516
Cuadro 4.11 Variación en el tiempo de los parámetros de
meandros confinados en un tramo del río Oca ....................................... 517
Cuadro 4.12 Movimiento de las orillas del río Volga en algunos
tramos aguas abajo de la ciudad de Volgogrado ...................................... 528
Cuadro 4.13 Grado de estabilidad de las orillas en ríos; río Amur
medio y parte baja del río Zen .................................................................... 529
Cuadro 4.14 Datos sobre la velocidad de movimiento de las fosas .............. 529
LISTA DE FIGURAS CAPÍTULO 4
4.1 Formación de la carga de sedimentos en los diferentes
elementos de la red hidrográfica en ríos de llanura ................................. 457
4.2 Cauce intermitente y erosión de ladera en el valle de un río ................... 459
4.3 Esquema propuesto por Kondrátiev, N.E (1953) para
explicar el puesto que ocupan y el papel que juegan las condiciones
naturales de la cuenca en el desarrollo de los procesos
morfológicos .................................................................................................. 462
4.4 Determinación del diámetro límite de las partículas que dividen
el material transportado entre sedimentos de fondo y sedimentos
en suspensión en una sección dada ............................................................ 463
4.5 Curvas propuestas por Kresser V. para determinar el diámetro
límite de las partículas de acuerdo con la velocidad media del
flujo para K=360 .......................................................................................... 463
4.6 Relieve del fondo del río Ajtuba (Rusia) en una fotografía aérea ............ 469
4.7 Elementos principales de una macroduna .................................................. 470
4.8 a) patrón de flujo sobre una macroduna, b) esquema de cálculo
de la carga de sedimentos de fondo ........................................................... 470
4.9 Grandes dunas en el cauce de un río ........................................................... 476
4.10 Aspecto que presentan las macrodunas en un cauce .............................. 476
4.11 Perfil longitudinal de una macroduna ....................................................... 477
4.12 Cauces de un río con diferentes procesos morfológicos
(mesoformas) ................................................................................................. 477
4.13 Río con barras laterales ................................................................................ 479
4.14 Esquema para determinar el volumen de sedimentos de
fondo transportados por una macroduna ................................................. 480
Contenido
LXVII
4.15 Esquema para determinar el volumen de sedimentos de
fondo transportados por el flujo cuando se forman barras laterales .... 481
4.16 Meandro confinado en el tramo de un río ................................................ 485
4.17 Meandros libres ............................................................................................ 488
4.18 Esquema de meandros libres indicando la dinámica de su desarrollo . 489
4.19 Desarrollo secuencial de un meandro libre, según
Kondratiev, N.E (1953) ................................................................................ 490
4.20 Desarrollo de un meandro según Berto .................................................... 491
4.21 Diferentes tipos de deformaciones en plantas obtenidas
del análisis de relieve de bancas con fotografías aéreas .......................... 491
4.22 Patrones de flujo en los semicírculos formados por la socavación
de la margen cóncava del río Obi en la ciudad de Barnaul (Rusia) ....... 493
4.23 Huellas formadas durante la evolución de un meandro libre ................ 494
4.24 Profundidad del agua en un río (y) en función de la mayor
altura del fondo (z) en las crestas, según Fiodorov, V.V (1960) ............. 496
4.25 Evolución relativa de las cotas del fondo y de los niveles
del agua del río Kura (Sabir-abad)(Azerbaiyán) ....................................... 497
4.26 Cauce de un río con un meandro incipiente ............................................ 498
4.27 Ejemplo de un río con trenzamiento de banca ........................................ 499
4.28 Esquema de la deformación de las orillas del río Volga (Rusia) ........... 502
4.29 Trenzamiento de un cauce con la formación de islotes ......................... 502
4.30 Curvas de duración de las longitudes de macrodunas en
tramos sin afluentes ...................................................................................... 509
4.31 Curva de duración de las longitudes relativas de las grandes dunas .... 509
4.32 Relación entre las longitudes de las macrodunas y el ancho del río ..... 510
4.33 Relación entre la longitud de las grandes dunas y el caudal medio ....... 510
4.34 Relación entre la longitud de las macrodunas y el caudal
medio anual .................................................................................................... 510
4.35 Grado de expresividad de los meandros en función de la
longitud relativa al ancho del río ................................................................ 511
4.36 Relación entre la longitud relativa de las macrodunas y la
pendiente longitudinal del río ..................................................................... 512
4.37 Tramo del río Visla (Rusia) con protección de orillas y
barras laterales ............................................................................................... 513
4.38 Curvas de duración de las longitudes relativas de las bancas
laterales en los ríos Oka y Visla (Rusia) ..................................................... 513
4.39 Relación entre las longitudes de las barras laterales y el
caudal medio anual en el río Oka (Rusia) .................................................. 514
4.40 Relación entre la longitud de las barras laterales y la
sinuosidad del cauce ..................................................................................... 514
Contenido
HIDRÁULICA DE RÍOS Y PROCESOS MORFOLÓGICOS
LXVIII
4.41 Curva de duración de las longitudes relativas de los meandros
del río Oka (II) y del río Irtish (I)(Rusia) .................................................. 516
4.42 Curvas de duración del grado de expresividad de meandros
confinados de los ríos Oka e Irtish (Rusia) ............................................... 516
4.43 Curvas de duración de los parámetros de los meandros
libres y los meandros incipientes en tramos sin afluentes de los
ríos Oka, Irtish y Obi (Rusia) ...................................................................... 522
4.44 Distribución del grado de expresividad de meandros a lo
largo del río Irtish (Rusia) ............................................................................ 523
4.45 Curvas de duración del parámetro K S S = 1
1
2
l l2
...................................... 524
4.46 Curvas de duración de los ángulos de entrada y de salida
en el giro de un meandro ............................................................................. 524
4.47 Relación entre el ángulo de giro de un meandro y el grado
de expresividad .............................................................................................. 525
4.48 Relación entre la longitud de meandros libres y el área de la
cuenca según Dury (1960) ........................................................................... 526
4.49 Relación entre la longitud de meandros y el ancho del río .................... 526
4.50 Velocidad de giro de meandros libres en función de su
grado de expresividad en ríos de Rusia ..................................................... 527
4.51 Tres posiciones consecutivas del río Oka (Rusia) en un análisis
multitemporal con fotografías aéreas ........................................................ 528
4.52 Representación de la relación 

 

 = λ
s f b
y para meandros de
diferentes tipos .............................................................................................. 530
4.53 Curvas de duración S/Stotal, para meandros de una sola fosa
(1), de dos fosas (2) y de fosas múltiples (3) ............................................. 531
4.54 Riesgo de inundación de bancas en función del grado de
desarrollo de los meandros ......................................................................... 531
Capítulo 5
PRONÓSTICO DE LAS DEFORMACIONES DEL CAUCE
DEBIDAS A LOS PROCESOS MORFOLÓGICOS ......................... 545
Nomenclatura ..................................................................................... 545
PRESENTACIÓN ............................................................................................... 549
5.1 CARÁCTER DE LOS PRONÓSTICOS ....................................... 549
5.2 MACRODUNAS .................................................................................. 553
5.3 BARRAS LATERALES ...................................................................... 556
5.4 ISLOTES EN CAUCES TRENZADOS O DIVAGANTES ...... 561
5.5 MEANDROS CONFINADOS ......................................................... 572
Contenido
LXIX
5.6 MEANDROS LIBRES ........................................................................ 578
5.7 MEANDROS INCIPIENTES Y OTROS TIPOS MIXTOS.
ALTERACIÓN DE LOS PROCESOS MORFOLÓGICOS ..... 593
LISTA DE CUADROS CAPÍTULO 5
Cuadro 5.1 Valores del coeficiente k para determinar la altura
de las macrodunas ......................................................................................... 555
Cuadro 5.2 Datos para determinar los posibles desplazamientos
de las mayores profundidades del cauce bajo un puente ........................ 558
Cuadro 5.3 Resultado de los cálculos con la formula 5.11 para
el río Amu-Dariá en tres secciones diferentes .......................................... 566
Cuadro 5.4 Valores de los parámetros X, Y, AR, b y de la
velocidad V1% ................................................................................................. 567
Cuadro 5.5 Velocidades medias de desplazamiento
de los meandros ............................................................................................ 574
Cuadro 5.6 Coeficiente de desarrollo de un meandro en función
del ángulo de giro ......................................................................................... 584
Cuadro 5.7 Valores del parámetro Cor para seleccionar análogos en
el cálculo de los desplazamientos de meandros ....................................... 585
Cuadro 5.8 Valores de los coeficientes para pronosticar la
configuración en planta de un río .............................................................. 587
Cuadro 5.9 Profundidades máximas y desplazamientos de meandros ......... 590
LISTA DE FIGURAS CAPÍTULO 5
5.1 Grandes dunas en un cauce aluvial .............................................................. 551
5.2 Barras laterales en un cauce aluvial .............................................................. 558
5.3 Análisis multitemporal del comportamiento en planta del
río Biela (Rusia) ............................................................................................. 561
5.4 Valor del ancho del cauce principal Bpr en función de la
probabilidad de excedencia ......................................................................... 561
5.5 Trenzamiento del cauce con islotes estables .............................................. 562
5.6 Esquema de la divagación de un cauce ....................................................... 563
5.7 Esquema del tramo de divagación del río Drin (Albania) ........................ 569
5.8 Meandros confinados ..................................................................................... 573
5.9 Meandros libres ............................................................................................... 579
5.10 Plantas superpuestas del río Sakmara (Rusia) .......................................... 581
5.11 Esquema del cauce de un río A-A ............................................................. 589
5.12 a) Longitud relativa de meandros en función del ángulo de giro a H
b) profundidad máxima en el meandro Y máx en función de su
longitud relativa
S
lH
..................................................................................... 591
Contenido
5.13 Esquema del cruce A-A de un puente en un río con un
meandro incipiente ....................................................................................... 593
5.14 Esquema de un puente sobre el río Varonezh (Rusia) ............................. 595
5.15 Río con un proceso morfológico mixto en la zona de
influencia de un puente ................................................................................ 596
5.16 a) planta; b) sección transversal en el puente con una
configuración y ubicación pronosticada .................................................... 597
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................ 603
ÍNDICE TEMÁTICO ......................................................................... 607

El presente capítulo contiene los aspectos fundamentales que debe conocer un ingeniero en el momento de realizar el cálculo hidráulico y de socavación de puentes
y obras similares relacionadas con el comportamiento de los ríos. En primer lugar,
se analiza, de manera detallada, el comportamiento de las corrientes naturales en lo
que se refiere al movimiento del agua en ellas; los factores influyentes y los patrones
de flujo. En segundo término, se hace una presentación extensa y completa sobre
el movimiento de los sedimentos, sus características de tamaño, forma, densidad,
peso específico, granulometría, cohesión, ángulo de reposo, variación del tamaño a
lo largo del cauce, procedencia, leyes de distribución y técnicas de muestreo en las
labores de consultoría. Todos estos parámetros se presentan a la luz de los estándares universalmente aceptados.
A continuación se exponen tres temas centrales en la hidráulica de ríos: la definición de la velocidad de caída de los sedimentos en agua quieta, el perfil de velocidades para diferentes condiciones y el perfil de las concentraciones de los sólidos
en un cauce natural. La solución de algunos problemas complejos se acompaña con
ejemplos concretos. En todos los casos se hace una exposición completa de cada
tema y se termina con una conclusión y una guía de aplicaciones prácticas en los
trabajos de ingeniería y en las investigaciones que se quieran adelantar.
En tercer lugar, se relaciona sólo de manera conceptual el problema del transporte de sedimentos; se trata de una exposición breve, dado que este último tema
no está ligado directamente al cálculo de puentes y obras similares. Se termina con
una introducción sobre el movimiento de las partículas individuales en un flujo
turbulento.
No se incluyen los procedimientos para efectuar el cálculo hidráulico de
puentes propiamente dicho, ya que este aspecto se expone ampliamente en el
libro del mismo autor: “Cálculo Hidráulico de Puentes, Hidrología, Hidráulica y
Socavación