Metodología para calcular la profundidad de socavación general en ríos de montaña (lecho de gravas)

Abstract

La modelación de la profundidad de socavación general se puede hacer desde varios enfoques, a partir de metodologías netamente empíricas como la teoría del régimen, formulaciones semi-empíricas basadas en una condición de equilibrio, o mediante balances de masa entre el sedimento transportado y la capacidad de transporte de una corriente. En éste trabajo se comparan los resultados obtenidos por estas diferentes metodologías a partir de mediciones bienales de cambios en el lecho de un tramo del río Medellín, en el periodo 2001-2009. Tramo con condiciones morfológicas y sedimentológicas particulares de un río de montaña. Se evaluaron metodologías tradicionales para el cálculo de la socavación general, como son Lacey, Blench, Lischtvan and Lebediev, Laursen, Maza Álvarez y Neill, y se compararon con modelos hidrodinámicos unidimensionales (HEC-RAS y SRH-1D) capaces de modelar cambios en el lecho, a partir de ecuaciones de transporte de sedimentos aplicables a ríos de gravas. Se encontró que el modelo HEC-RAS, mediante la ecuación de transporte de sedimentos Ackers and White calibrada para los datos observados en el río Medellín, es la que mejor reproduce la estimación de la socavación general. Por tanto, a partir de este resultado, en este trabajo se presenta una guía metodológica para estimar la socavación general en una corriente de montaña mediante este modelo.

Abstract: Modeling of general scour depth can usually be done from different points of view, from purely empirical methods as regime theory, semi-empirical formulations based on equilibrium condition, or by mass balance between the sediment load and sediment transport capacity. In this master’s thesis the results obtained by different methodologies from biennial measurements of bed changes of a reach from Medellin river, at the period 2001-2009, are compared. This reach has morphological and sedimentological characteristic proper of a mountain river. Conventional methodologies, such as Lacey, Blench, Lischtvan and Lebediev, Laursen, Maza Álvarez and Neill, were evaluated for modeling general scour depth and compared them with 1D-hydrodynamic models (HEC-RAS and SRH-1D) capable of modeling bed-changes by using sediment transport equations applicable to gravel-bed rivers. HEC-RAS model, using the sediment transport equation Ackers and White, calibrated to the measure data in the Medellin river, is the best model to estimate general scour. Therefore, from this result, this work presents a methodological guide for estimating the general scour depth in mountain rivers by this model.