La medición de sedimentos

TERCER SEMINARIO INTERNACIONAL DE POTAMOLOGÍA
LA MEDICIÓN DE SEDIMENTOS
PARTE II
Fabián Rivera
Agosto 2011
“JOSE ANTÓNIO MAZA ÁLVAREZ”

TERCER SEMINARIO INTERNACIONAL DE POTAMOLOGÍA
CONTENIDO
• Tipos de datos de sedimentos
• Equipos de medición
• Campaña de medición
• Laboratorio de sedimentos
• Procesamiento de datos
• Importancia de la medición
• Estrategias de medición
“JOSE ANTÓNIO MAZA ÁLVAREZ”

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Tipos de datos de
sedimentos
• Dato hidrológico
• Dato técnico
“JOSE ANTÓNIO MAZA ÁLVAREZ”

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Tipos de datos de
sedimentos
Dato de sedimento
Aplicación
En suspensión Aprovechamientos hidráulicos y
estabilidad de cauces
En suspensión y de arrastre de
fondo
Estudios de balance de carga de
sedimentos
En suspensión y de arrastre de Estudios de morfología
fondo
En suspensión y muestreo del Estudios ambientales
material de fondo
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Equipos de medición
• Transporte en suspensión
• Arrastre de fondo
• Muestreadores de material de fondo
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Equipos de medición
Nivel de la superficie libre
Qwt Cm Qsm
Qwt= Caudal líquido total
QwT2= Caudal líquido en la zona del muestreador de transporte de fondo.
Cm= Concentración de sedimento suspendido en la zona definida para Qwum1
Cts2= Concentración del sedimento suspendido en la zona definida para Qwum2
Qsm= Gasto sólido de sedimento suspendido calculado como: Cm * Qwt * K (K= constante)
Qusm1= Gasto sólido de sedimento suspendido en la zona definida por Qwum1 y calculado como: Qwum1 * C usm * K
Qts2= Gasto sólido de sedimento suspendido en la zona definida por Qwt2 y calculado como: Qwt2 * Cts2 * K
D= Caudal de sedimento para un rango de grano medido con el muestreador de fondo.
Muestreador de sedimento suspendido
Muestreador de transporte de fondo
Zona
sin medición
Qwt Qwum1
Cusm1
Qusm1
Qwt2
Cts2
Qts2
D
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Equipos de medición
“JOSE ANTÓNIO MAZA ÁLVAREZ”

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Sedimentos en suspensión
Muestreador ligero mediano pesado US US US DH-48 P-61-A1 DHS-59
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Sedimentos de arrastre de
Sedimentos fracción arenosa en
Sedimentos fracción fracción arenosa arenosa en en suspensión
suspensión
cerca del fondo
suspensión
fondo
Muestreador pesado, Botella Delft BD-1
Muestreador Botella Delft, BD-2
Muestreador, BTMA
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Sedimentos Sedimentos de arrastre de de fondo fondo
Muestreador, US Helley BMH –– Smith 60 o US BL-84
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Campaña de medición de
sedimentos
Muestreador, US BMH – 60
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Laboratorios de sedimentos
• Laboratorios para determinar carga
de lavado
– Concentración
– Calidad del agua
– No distribución de tamaños
• Determinación de distribución
granulométrica de muestra débiles
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Laboratorios de sedimentos
Obtención de distribución
Granulométrica por
medio de tamices
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Laboratorios de sedimentos
Obtención de distribución
Granulométrica por
medio tubo de
acumulación visual.
VATSA
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Procesamiento de datos
• Los datos en campo deben ser sometidos
a un proceso analítico
• Relación caudal líquido vs caudal sólido
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Procesamiento de datos
Subsección 1 Subsección 2
Verticales de observación
y 1 p 1
Puntos de
observación
p 2
p 3
p 4
y 2
y 3 y 4
y 5
y 7
y 6
Profundidad de
x 1 x 2
verticales
x 3 x 4 x 5 x 6 x 7
Cadenamiento de verticales
“JOSE ANTÓNIO MAZA ÁLVAREZ”

Gasto sólido (m³/m.d)
5
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
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Procesamiento de datos
Gráfica de velocidad(m/s) , gasto sólido(m³/d-m) y líquido(m³/s-m) del río Mezcalapa
sección "Mezcalapa" 02/dic/03
50
Gasto = 1212.86 m³/s
40
Gasto Sól. de Fondo = 4176.93 m³/d
Gasto Sól. Suspendido= 10542.65 m³/d
Gasto Sól. Total = 14719.57 m³/d Q BD2 = 6018.91 m³/d
Q BD1 = 4523.74 m³/d
30
20
10
0
-10
-20
-30
Gasto líquido (m³/s-m) Profundidad (m)
Velocidad (m/s) Gasto Sól Susp ( m³/d-m)
-40
Gasto Sólido Tot. ( m³/d-m) Gasto sólido de fondo (m³/d-m)
-50
0 100 200 300 400 500 600 700
Distancia desde la margen izquierda (m)
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Profundidad (m) Velocidad (m/s) y
gasto líquido (m³/m.s)

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Procesamiento de datos
5
4
Gráfica de gasto sólido de arrastre de fondo y suspendido (m³/d-m) del río Mezcalapa
sección "Mezcalapa" 02/dic/03
Gasto = 1212.86 m³/s
Gasto Sól. Total = 14719.57 m³/d
Gasto Sól. de Fondo = 4176.93 m³/d
Gasto Sól. Suspendido= 10542.65 m³/d
Q BD2 = 6018.91 m³/d
Q BD1 = 4523.74 m³/d
50
40
3
2
1
Profundidad (m)
Q BD2 ( m³/d-m)
Q BD1 ( m³/d-m)
Gasto Sól. Suspendidos ( m³/d-m)
Gasto sólido de fondo (m³/d-m)
30
20
10
Gasto sólido (m³/m.d)
0
0
-1
-10
Profundidad (m)
-2
-3
-20
-30
-4
-40
-5
-50
0 100 200 300 400 500 600 700
Distancia desde la margen izquierda (m)
“JOSE ANTÓNIO MAZA ÁLVAREZ”

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Procesamiento de datos
Relación gasto sólido vs gasto líquido Sección Mezcalapa
10,000.00
9,000.00
8,000.00
BL-84 (m3/dia)
7,000.00
y = 170.62e 0.0029x
BD2 (m3/dia)
Gasto sólido (m³/d)
6,000.00
5,000.00
4,000.00
y = 21.299e 0.0044x
BD1 (m3/dia)
Exponencial
(BL-84 (m3/dia))
3,000.00
Exponencial
(BD1 (m3/dia))
2,000.00
y = 342.82e 0.0018x
Exponencial
(BD2 (m3/dia))
1,000.00
0.00
300.00
400.00
500.00
600.00
700.00
800.00
900.00
1,000.00
1,100.00
1,200.00
1,300.00
1,400.00
1,500.00
Gasto líquido (m³/s)
“JOSE ANTÓNIO MAZA ÁLVAREZ”

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Procesamiento de datos
Relación gasto sólido acumulado vs gasto líquido sección Mezcalapa
18,000.00
17,000.00
16,000.00
y = 415.87e 0.0029x
15,000.00
14,000.00
Gasto sólido acumulado (m³/d)
13,000.00
12,000.00
11,000.00
10,000.00
9,000.00
8,000.00
7,000.00
6,000.00
5,000.00
4,000.00
y = 472.34e 0.0024x
BL-84 (m3/dia)
BL-84 + BD2
(m3/dia)
BL-84 + BD2 + BD1
(m3/dia)
Exponencial (BL-84
+ BD2 + BD1
(m3/dia))
Exponencial (BL-84
+ BD2 (m3/dia))
3,000.00
2,000.00
1,000.00
y = 342.82e 0.0018x
0.00
300.00
400.00
500.00
600.00
700.00
800.00
900.00
1,000.00
1,100.00
1,200.00
1,300.00
1,400.00
1,500.00
Gasto líquido (m³/s)
“JOSE ANTÓNIO MAZA ÁLVAREZ”

TERCER SEMINARIO INTERNACIONAL DE POTAMOLOGÍA
Importancia de la medición
• Datos para la gestión de recursos
hídricos
– Operación y manejo de sistemas
hidroeléctricos
– Riego
– Navegación
– Protección contra inundaciones
– Protección del ambiente
– Abastecimiento de agua potable
“JOSE ANTÓNIO MAZA ÁLVAREZ”

TERCER SEMINARIO INTERNACIONAL DE POTAMOLOGÍA
Estrategias de medición
• Prácticamente no existen programas
exclusivos para medir sedimentos
• Las mediciones rutinarias de gastos
sólidos resultan muy simples
• No es una práctica común
• Adquirir datos confiables no es
sencillo, pero realizar modelos sin
datos no es aceptable
“JOSE ANTÓNIO MAZA ÁLVAREZ”

TERCER SEMINARIO INTERNACIONAL DE POTAMOLOGÍA
Estrategias de medición
• Mantener los procedimientos
actuales de medición de aforo líquido
• Revisar procedimientos de
adquisición de datos de sedimentos
• Iniciar la transición hacia una cultura
de la medición de sedimentos
“JOSE ANTÓNIO MAZA ÁLVAREZ”

TERCER SEMINARIO INTERNACIONAL DE POTAMOLOGÍA
FIN DEL MODULO DE
ORIGEN Y PROPIEDADES
DE LOS SEDIMENTOS
Fabián Rivera Trejo
jgfabianrivera@gmail.com
24
“JOSE ANTÓNIO MAZA ÁLVAREZ”