1. Practica de campo N° 1: calculo de rugosidad del cauce en el rio Cumbaza

2. Índice

3. Introducción El uso de los recursos hidráulicos ha jugado un papel preponderante en

el desarrollo de las sociedades; tan es así, que las grandes civilizaciones

han florecido a las orillas de los grandes ríos. En la Ingeniería moderna,

los proyectos para cubrir las demandas de agua, requieren de estudios

hidrológicos e hidráulicos, donde la determinación del caudal es una

necesidad.

E1 caudal se puede medir directamente o estimar mediante

procedimientos indirectos. Uno de los métodos más conocidos y de

aplicación universal para estimar el caudal es la Ecuación de Manning,

la cual se fundamenta en los parámetros de la sección hidráulica de la

estructura de conducción y en la rugosidad de dicha sección. Los

parámetros hidráulicos del cauce son el área, el perímetro mojado, el

radio hidráulico y la pendiente hidráulica, cuyos valores son fáciles de

determinar una vez que se ha definido el tipo de sección y la diferencia

de nivel que hay que vencer en el transporte (pendiente). De ese modo,

el parámetro que aún debe ser estimado es el coeficiente de rugosidad

"n", y es el más difícil de establecer. En este trabajo se utilizan el Método

de Cowan para estimar el valor de “n” en una sección del río Cumbaza

sector bocatoma que fue designado por el docente.

4. Marco teórico:

La rugosidad de un rio:La rugosidad de un canal es un parámetro bien definido y determinante de su capacidad. En un rio, el canal circulante y la altura del agua están relacionados de manera compleja, pues existe una resistencia al flujo por el tamaño del grano del material de fondo y otra añadida por las formas del fondo regular.

Coeficientes de rugosidad La determinación del coeficiente de rugosidad de un cauce significa estimar la resistencia al escurrimiento que posee el mismo.La elección del coeficiente de rugosidad (“n” de Manning), se realiza mediante la observación en campo de las características del cauce principal y de los márgenes derecha e izquierda, así como la comparación con estudios anteriores y tablas

Los valores de “n” varían según las características de los tramos del río.

5. Objetivos(de la practica)Objetivo general:

Determinar la rugosidad del cauce, empleando el método de CowanObjetivos específicos:

Reconocer las condiciones del cauce, según el material, grado de irregularidad, variaciones de la sección transversal del cauce, efecto relativo de obstrucciones, nivel de vegetación y la cantidad de meandros

6. Desarrollo de la practica de campo ( detallar ubicación , materiales y equipos utilizados, procedimiento, tomade datos y procesameinto de datos

Para el desarrollo de la práctica, la sección a estudio queda, a la altura del desarenador del canal principal del rio cumbaza.

Se supuso que en ese sector se construiría un puente, pero sin tener registros de aforo, por la tanto para determinar el caudal de diseño, se deberá identificar los valores para el cálculo del coeficiente de rugosidad (n) del cauce según la ecuación establecida por Cowan en el lugar.

Haciendo uso de la tabla que resume los criterios y los valores numéricos que los corresponden, por medio de la ecuación de Cowan

CONDICION DE CAUCE VALORES

MATERIAL CONSIDERADO

Tierra

n0

0.030Roca cortada 0.025

Grava fina 0.024Grava gruesa 0.028

GRADO DE IRREGULARIDAD

Liso

n1

0.000Menor 0.005

Moderado 0.010Severo 0.020

VARIACION DE LA SECCION TRANSVERSAL DEL CAUCE

Gradualn2

0.000Ocasionalmente alternante 0.005Frecuentemente alternante 0.010 – 0.015

EFECTO RELATIVO DE OBSTRUCCIONES

Despreciable

n3

0.000Menor 0.010 - 0.015

Apreciable 0.020 – 0.030Severo 0.040 – 0.0060

VEGETACION

Baja

n4

0.005 – 0.010Media 0.010 - 0.025

Alta 0.025 – 0.050Muy alta 0.050 – 0.100

CANTIDAD DE MEANDROSMenor

n5

1.000Apreciable 1.150

Severa 1.300Fuente: estructuras de captación (bocatomas). Por Moisés Arias Ninan y Abel Mejia Marcacuzo. Página 50

Para n0:

Como se observa en la foto, el material que abunca es la grava gruesa por tanto n0= 0.028

CONDICION DE CAUCE VALORES

MATERIAL CONSIDERADO

Tierra

n0

0.030Roca cortada 0.025

Grava fina 0.024Grava gruesa 0.028

Para n1:

Como se observa en la imagen, esta entre menor y ligeramente moderado, quedando con menor n1= 0.005

GRADO DE IRREGULARIDAD

Liso

n1

0.000Menor 0.005

Moderado 0.010Severo 0.020

Para n2:

Como se observa en la imagen, al mirar aguas arriba, nos damos cuenta que la sección es mas estrecha de ahí se

abre, y aguas abajo igual se ensancha luego otra vez estrecha, por lo tanto n2= 0.005

VARIACION DE LA SECCION TRANSVERSAL DEL CAUCE

Gradualn2

0.000Ocasionalmente alternante 0.005Frecuentemente alternante 0.010 – 0.015

Para n3:

Como se observa en la fotos, la obstrucción es apreciable por tanto el valor de n3 ira de 0.020 -0.030, para este caso se tomara 0.020

EFECTO RELATIVO DE OBSTRUCCIONES

Despreciable

n3

0.000Menor 0.010 - 0.015

Apreciable 0.020 – 0.030Severo 0.040 – 0.0060

Para n4:

7. Resultados Siguiendo el procedimiento indicado, se obtuvieron los resultados que se muestran en la Tabla 2. Con los valores dados en dicha tabla se llevó a cabo un análisis gráfico de la relación entre el coeficiente de rugosidad “n” y los elementos de la sección hidráulica que podrían ejercer influencia sobre su magnitud. A1 respecto, se encontró que la magnitud de “n” no se ve influenciada por los parámetros hidráulicos de la sección de aforos. En cambio, los resultados indican que existe una marcada influencia de la altura de rugosidad, k, sobre el valor de "n"; esta relación se presenta en la Figura 2, donde se observa que la tendencia es claramente hacia un ascenso logarítmico de "n" a medida que se incrementa la altura de rugosidad. En la Figura 2 se han trazado las envolventes superior e inferior, las cuales dan un rango de variación de "n" con el correspondiente valor de k.

8. ConclusionesCONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

De la discusión realizada sobre los resultados obtenidos se extraen las siguientes conclusiones: 1.- La relación entre la altura de rugosidad (k) y el coeficiente de rugosidad “n” de Manning, se ajusta a una función logarítmica. La variabilidad de “n” en función de la altura de rugosidad ( k) se puede describir mediante dos curvas envolventes (una interna y otra externa), para la estimación aproximada de los rangos de variación del coeficiente de rugosidad. 2.- El valor de la altura de rugosidad se puede estimar sobre la base de las características granulométricas del material de fondo, utilizando la ecuación (13). 3.- Considerando que la ecuación de Manning es uno de los métodos de estimación de flujos más conocidos y de aplicación universal, se puede concluir que el modelo encontrado para determinar "n", ecuación (13), es útil y de fácil aplicación. 4.- En los ríos de la zona sur de Venezuela, existe una relación bien definida para la función Ø(R/k) y similar a la encontrada por Strickler, tanto para ríos en Suiza, como para el río Mississippi de los Estados Unidos de Norte América. 5.- Se recomienda realizar investigaciones adici

9. Recomendaciones

10. Bibliografía consultada