Hidráulica de ríos y procesos morfológicos – 1ra edición (Edición en Español)eBook

SOBRE EL AUTOR

Tomás Ochoa Rubio

IngenierocivilconmaestríaenhidráulicayestructurashidráulicasdelaUniversidad de la Amistad de los Pueblos de Moscú. Posee una experiencia superior a los 30 años como consultor nacional e internacional en diseño hidráulico y planeación de centrales hidroeléctricas, distritos de riego, acueductos, alcantarillados, plantas de tratamiento, puertos, obras de drenaje en vías, hidráulica fluvial, control de inundaciones y manejo de ríos.

Su experiencia docente es superior a los 25 años en las asignaturas: estructuras hidráulicas, centrales hidroeléctricas, recursos hídricos, recursos energéticos, hidráulica de tuberías, hidráulica de canales, hidráulica fluvial, mecánica de fluidos y estabilidad de taludes, en las universidades Javeriana, La Gran Colombia y Santo Tomás.

Se desempeña como Profesional Investigador inscrito en Colciencias, en los temas de socavación en cauces naturales y resistencia hidráulica en ríos colombianos. Es autor de artículos sobre hidráulica y estructuras hidráulicas en las revistas de ingeniería de la Universidad Javeriana, La Gran Colombia y Santo Tomás.

TABLA DE CONTENIDO

CAPÍTULO 1 – HIDRÁULICA DE RÍOS
Nomenclatura
1.1 presentación
1.1.1 definición
1.1.2 marco general y ámbito de la hidráulica de ríos
1.1.3 formación de los cauces en ríos aluviales
1.1.4 enfoque moderno de la hidráulica de ríos
1.1.5 actividades de la ingeniería relacionadas con la hidráulica de ríos
1.2 movimiento del agua en los ríos
1.2.1 influencia de las características hidráulicas de la corriente en el transporte de los sedimentos
1.2.1.1 pendiente
1.2.1.2 el caudal líquido y la velocidad media del flujo
1.2.1.3 distribución de la velocidad
1.2.1.4 las propiedades del líquido en movimiento
1.2.1.5 la fuerza de sustentación hidrodinámica
1.2.1.6 el estado del flujo
1.2.1.7 características estadísticas del flujo turbulento en cauces deformables
1.2.2 patrones del flujo en los cauces naturales
1.2.2.1 corrientes internas en los ríos
1.3 movimiento de los sedimentos en los ríos
1.3.1 características fundamentales de los sedimentos
1.3.1.1 tamaño de las partículas individuales
1.3.1.2 forma de las partículas
1.3.1.3 densidad, peso específico y gravedad específica de los sedimentos
1.3.1.4 granulometría de los sedimentos
1.3.1.5 cohesión del material
1.3.1.6 ángulo de reposo del material
1.3.1.7 clasificación geométrica de los sedimentos
1.3.1.8 ubicación de las partículas en la superficie del lecho
1.3.1.9 interacción entre las partículas
1.3.1.10 variación del tamaño de las partículas de los sedimentos a lo largo de un río
1.3.1.11 procedencia de los sedimentos que llegan a los ríos

1.3.1.12 fundamentos teóricos de la ley de distribución normal referida al cálculo de la granulometría de los sedimentos
1.3.1.13 técnicas de muestreo de sedimentos en los lechos de los ríos
1.3.2 investigaciones sobre la velocidad de caída de los sedimentos
1.3.2.1 ley de stokes y coeficiente de arrastre
1.3.2.2 velocidad de caída de partículas reales en agua limpia
1.3.2.3 velocidad de caída de partículas reales en agua turbia
1.3.2.4 velocidad media de caída de una mezcla de sedimentos reales en agua turbia según ibad-zade
1.3.3 perfil de velocidades y concentraciones de los sedimentos en la vertical de un flujo turbulento
1.3.3.1 distribución de las velocidades en la vertical
1.3.3.2 análisis de los parámetros considerados en las fórmulas de distribución de velocidades
1.3.4 análisis de las fórmulas para la distribución de la concentración de sedimentos en la vertical
1.3.4.1 ecuación de karaushev
1.3.4.2 ecuación de velikanov
1.3.4.3 ecuación de lievy
1.3.4.4 ecuación de sagustin
1.3.4.5 ecuación de rouse
1.3.4.6 ecuación de hunt (1954)
1.3.4.7 ecuación de einstein y chien (1952, 1955)
1.3.4.8 ecuación de ananian (1965)
1.3.4.9 ecuación de lane (1941)
1.3.4.10 ecuación de makavieiev (1974)
1.4 transporte de sedimentos en un río
1.4.1 transporte de sedimentos en suspensión
Curva caudal líquido – caudal sólido
1.4.2 transporte de sedimentos de fondo. Bed load
1.4.2.1 sedimentos de fondo y métodos de cálculo
1.4.2.2 el problema del transporte de sedimentos
1.4.2.3 régimen y criterios de transporte de sedimentos
1.5 movimiento de las partículas individuales en un flujo turbulento

CAPÍTULO 2 – ESTUDIOS GEOMORFOLÓGICOS
Nomenclatura
Presentación
2.1 aspectos generales
2.2 clasificaciones geomorfológicas generales utilizadas en diferentes países
2.3 clasificaciones geomorfológicas utilizadas en nuestro medio
2.3.1 la región fisiográfica
2.3.2 el paisaje
2.3.3 el tipo de relieve
2.3.4 la forma del terreno
2.4 dinámica de las formas (definicion morfogenética)
2.5 la historia de las formas (definición morfocronológica)
2.6 fundamentos de la teoría sobre
La formación de los cauces naturales
2.6.1 propiedades fundamentales de la formación del relieve
2.6.2 leyes que rigen la formación de los cauces naturales
2.6.2.1 interacción del flujo y el cauce (n.m. leliavski, 1883)
2.6.2.2 condicionamiento de las posibles formaciones naturales (m. A. Velikanov, 1946)
2.6.2.3 carácter discreto de los procesos morfológicos (n.e. kondrátiev 1953)
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)
2.6.2.5 optimización de las condiciones de transporte de
Sedimentos (n.a. rzhanitsin, 1956)
2.6.2.6 unidad en la evaluación de los flujos en la red
Hidrográfica (n.a. rzhanitsin, 1950)
2.6.3 fundamentos para tipificar los procesos formadores de cauces
2.6.4 concepción estructural en el estudio de los procesos
Formadores del cauce
2.6.5 estructura de la red hidrográfica y características conjuntas de sus corrientes
2.6.6 estructura de la red hidrográfica en ríos naturales
2.7 características hidrográficas de las corrientes en un sistema fluvial
2.7.1 longitud de corrientes de diferentes órdenes
2.7.2 área lineal de la cuenca
2.7.3 número de corrientes
2.8 características morfológicas de los cauces en un sistema fluvial
2.8.1 profundidad relativa del cauce de verano
2.8.2 ancho del cauce de verano
2.8.3 pendiente longitudinal de los ríos
2.8.4 dimensiones en planta de las formaciones del cauce
2.9 características conjuntas de las corrientes en un sistema fluvial
2.10 morfología y fisiografía de ríos
2.10.1 aspectos básicos
2.10.2 clasificaciones de las cuencas hidrográficas
2.10.3 morfología y fisiografía de las corrientes
Naturales y sus laderas
2.10.3.1 ríos de montaña. (juventud)
2.10.3.2 ríos de piedemonte (madurez)
2.10.3.3 ríos de llanura (vejez)
2.10.3.4 cauces rectos
2.10.3.5 cauces trenzados
2.10.3.6 cauces meándricos
2.11 evolución de las formas en planta
2.12 factores geomórficos que afectan la estabilidad de los cauces
2.12.1 generalidades
2.12.2 tamaño del cauce
2.12.3 duración de una corriente
2.12.4 material del lecho
2.12.5 conformación del valle
2.12.6 llanuras de inundación
2.12.7 diques naturales (albardones)
2.12.8 incisión aparente
2.12.9 contornos del río y vegetación
2.12.10 sinuosidad
2.12.11 cauces trenzados
2.12.12 cauces anastomosados
2.12.13 variabilidad del ancho y desarrollo de barras
2.13 agradación/degradación y conceptos sobre continuidad de los sedimentos
2.13.1 agradación/degradación
2.13.2 revisión del concepto de continuidad de sedimentos
2.14 morfología de la cuenca
2.14.1 parámetros de forma
2.14.2 parámetros de relieve
2.14.3 parámetros relativos a la red hidrográfica

CAPÍTULO 3 – ANÁLISIS GENERAL DE LA ESTABILIDAD DE CAUCES
Nomenclatura
Presentación
3.1 análisis de procedimientos para evaluar
La inestabilidad de cauces
3.1.1 introducción
3.1.2 procedimiento general
3.1.3 datos requeridos
3.1.4 datos requeridos para el nivel uno: análisis cualitativo y geomorfológico
3.1.5 datos necesarios en el nivel dos: análisis de ingeniería básica
3.1.6 datos necesarios en el nivel tres: modelos matemáticos y físicos
3.1.7 fuentes de información
3.2 nivel 1: análisis geomorfológicos cualitativos
3.2.1 paso 1: definición de las características del cauce
3.2.2 paso 2: evaluación de los cambios en el uso del terreno
3.2.3 paso 3: evaluación de la estabilidad general del cauce
3.2.4 paso 4: evaluación de la estabilidad lateral
3.2.5 paso 5: evaluación de la estabilidad vertical
3.2.6 paso 6: evaluación de la respuesta del río a los cambios
3.3 nivel 2. Análisis básicos de ingeniería
3.3.1 paso 1: evaluación de las crecientes históricas y de las relaciones lluvia-escorrentía
3.3.2 paso 2: evaluación de las condiciones hidráulicas
3.3.3 paso 3: análisis de los materiales de lecho y orillas
3.3.4 paso 4: evaluación de la producción de sedimentos en la cuenca
3.3.5 paso 5: análisis de movimiento incipiente
3.3.6 paso 6: evaluación del potencial de acorazamiento
3.3.7 paso 7: evaluación de los cambios de la curva de calibración
3.3.8 paso 8: evaluación de las condiciones de socavación
3.4 nivel 3: modelos de estudios matemáticos y físicos
3.5 reconocimiento, clasificación y respuesta nivel 1: procedimientos de análisis
3.5.1 introducción
3.5.2 reconocimiento del cauce
3.5.3 técnicas de reconocimiento de cauces
3.5.4 aplicaciones concretas
3.5.5 evaluación del potencial de acumulación de elementos flotantes
3.6 clasificación de cauces en ríos
3.6.1 generalidades
3.6.2 conceptos de clasificación de ríos
3.7 evaluación cualitativa de la respuesta
Del río
3.7.1 generalidades
3.7.2 respuesta de un sistema fluvial
3.7.3 respuestas complejas
3.8 evaluaciones rápidas de la estabilidad de un río
3.9 técnicas cuantitativas para el análisis de estabilidad de cauces. (aplicación de los procedimientos del nivel dos de análisis)
3.9.1 introducción
3.9.2 estabilidad lateral del río
3.9.2.1 evaluación y predicción de la migración lateral
3.9.3 estabilidad vertical de un río
3.9.3.1 generalidades
3.9.3.2 análisis de degradación
3.9.3.3 análisis de continuidad de sedimentos

CAPÍTULO 4 – PROCESOS MORFOLÓGICOS EN CAUCES ALUVIALES
Nomenclatura
Presentación
4.1 los procesos morfológicos como fenómenos discretos
4.2 procesos morfológicos y transporte
De sedimentos
4.2.1 erosión y depositación de sedimentos. Deformaciones
Reversibles e irreversibles
4.2.2 movimiento de los sedimentos en las diferentes partes de la red hidrográfica
4.2.3 factores básicos de los procesos morfológicos
4.3 tipificación general de las formas del cauce 4.3.1 procesos morfológicos básicos
4.3.2 formas sencillas del cauce (grandes dunas)
4.3.3 propiedades de las formas complejas del cauce
4.4 macrodunas y barras laterales
4.4.1 procesos morfológicos en forma de macrodunas
4.4.2 procesos morfológicos en forma de barras laterales
4.5 meandros confinados
4.6 meandros libres y meandros incipientes
4.6.1 meandros libres
4.6.1.1 características principales del proceso
4.6.1.2 desarrollo de los meandros libres
4.6.1.3 elementos morfológicos de los meandros y particularidades de sus deformaciones
4.6.2 meandros incipientes
4.6.2.1 desarrollo del proceso
4.6.2.2 bancas trenzadas
4.6.3 islotes y cauces trenzados
4.7 indicadores de los procesos morfológicos y relaciones morfométricas
4.7.1 consideraciones generales
4.7.2 macrodunas
4.7.3 barras laterales
4.7.4 meandros confinados
4.7.5 meandros libres
4.7.5.1 indicadores básicos
4.7.5.2 relaciones morfométricas e hidomorfológicas básicas
4.7.6 meandros incipientes
4.7.7 trenzamiento de cauce
4.8 relaciones entre los elementos del balance de sedimentos en diferentes procesos morfológicos
4.9 tramos morfológicamente uniformes
4.9.1 criterios de diferenciación
4.9.2 diferencias locales de los procesos morfológicos en tramos uniformes

CAPÍTULO 5 – PRONÓSTICO DE LAS DEFORMACIONES DEL CAUCE DEBIDAS A LOS PROCESOS MORFOLÓGICOS
Nomenclatura
Presentación
5.1 carácter de los pronósticos
5.2 macrodunas
5.3 barras laterales
5.4 islotes en cauces trenzados o divagantes
5.5 meandros confinados
5.6 meandros libres
5.7 meandros incipientes y otros tipos mixtos. Alteración de los procesos morfológicos