DESARROLLO SUSTENTABLE.

Nombre del Proyecto:

Contaminación de ríos por sólidos y por eutroficación.

Introducción:

La contaminación de los ríos Cahoacán, Texcuyuapan y Coatán representa un gran problema, en

el ámbito del equilibrio ecológico de nuestro entorno. Cabe aclarar que las fuentes de

contaminación en nuestros ríos son de origen hídrico, físico, químico y biológico.

En cuanto a lo físico, químico y biológico, se refleja en muchas características que el agua de los

ríos presenta, como por ejemplo: el olor, color y sabor, así como también en concentraciones de

sustancias químicas, que vuelven al agua más corrosiva. En lo que corresponde a lo hídrico, es

consecuencia del transporte de materia orgánica y sólidos, que son arrastrados, por las corrientes

de la cuenca vertiente, hacia el río, provocando problemas de eutroficación debido al exceso de

materia orgánica y problemas de asolve en el lecho de los ríos afectando la obras civiles aledañas

a estos; por lo que el presente trabajo pretende encontrar propuestas de solución a este tipo de

problemas.

Objetivos:

-Determinar la sección hidráulica del área de estudio.

-Determinar la cantidad de arrastre de sedimentos, así como la velocidad a la que se sedimentan

los sólidos en el lecho del cauce.

-Proponer medidas de atenuación de contaminación.

-Obtener muestras de materiales, de las márgenes del río.

-Obtener una muestra representativa del fondo del cauce.

-Determinar los tres tipos de horizontes del talud, que constituyen las márgenes del río.

Lista de Materiales:

-Longimetro de 50 mts.

-Marcador.

-Cinta Masking Tape.

-3 Cubetas ó Charola metálica.

-Cámara fotográfica.

-Manguera de 15 mts.

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DESARROLLO SUSTENTABLE.

-6 Bolsas de plástico.

-2Palas y 1 Pico.

-2 Pelotas de unicel (Nº12).

-Cronómetro.

Contenido del Proyecto:

1.-Conceptos Básicos de Referencia.

Investigar conceptos básicos como: Cuenca Hidrológica, Corrientes Perennes, Corrientes

Intermitentes, Corrientes Efímeras; tipos de Corrientes naturales (Corrientes de Montaña,

Corrientes de Llanura).

Investigar conceptos de Cauces Trenzados, Cauces Meandriformes, la clasificación de los

sedimentos que transporta una corriente natural (Carga de Fondo, Sedimentos en Suspensión,

Sedimentos en Saltación).

2.-Descripción física del área de trabajo.

-Características de la Cuenca (Pendiente, Longitud).

-Ubicación Geográfica del área de estudio.

-Características geológicas de la zona.

3.-Descripción Hidráulica del área de trabajo. (Recolección de Datos en Campo).

Determinar: Sección Transversal, Velocidad del Cauce, Recolección del Muestras del Fondo del

Cauce (Margen Izquierdo, Centro del Cauce, Margen Derecho) y la Pendiente.

Nota: Se elige un tramo de 10 mts., en el cauce del río.

a).-Sección Transversal.

Se determinará la sección transversal de las dos orillas del tramo en estudio.

Figura Nº1.-Vista en Planta de un Cauce Natural.

2

10 mts.

St1. St2.

Flujo del Cauce.

DESARROLLO SUSTENTABLE.

Donde:

St1: Sección Transversal 1.

St2: Sección Transversal 2.

Procedimiento:

-Previo a la realización de las mediciones se debe identificar cual es el punto de mayor

profundidad en cada una de las secciones.

-Se medirá cual es la profundidad del cauce a cada metro de distancia, además de determinarse el

punto exacto donde se ubica la mayor profundidad del cauce, así como su distancia horizontal.

Figura Nº2.-Sección Transversal del Cauce de un río.

b).- Velocidad del Cauce.

Se procede a determinar la velocidad del cauce, con la ayuda de una pelota de unicel.

Procedimiento:

-Se coloca la pelota en el centro del cauce, en la sección transversal Nº1.

-Se suelta la pelota de unicel y se mide el tiempo que tarda en llegar a la sección transversal Nº2.

Nota: Se repite el mismo procedimiento con la segunda pelota y se calcula un promedio de las

dos velocidades (m/s).

C).- Recolección del Muestras del Fondo del Cauce (Margen Izquierdo, Centro del Cauce,

Margen Derecho).

Figura Nº3.-Vista en Planta del Cauce Natural del río.

10 mts.

St1. St2.

Flujo del Cauce.

Md.

Cc.Mi.

3

1m.

Y1. Yc.

1m. 1m.

Y2.Xc.

1m.

Y3. Y4.

DESARROLLO SUSTENTABLE.

Donde:

Mi:Margen Izquierdo.

Cc:Centro del Cauce.

Md:Margen Derecho.

Procedimiento:

-Se recolectan muestras que servirán para realizar la Prueba de Decantación, Prueba

Granulométrica, así como para identificar el tipo de material presente en cada una de las partes

que componen el cauce.

-Las muestras deberán ser de por lo menos 1kg. De Material para la prueba granulométrica y de

½ kg. Para la prueba de decantación.

Nota: Las cantidades requeridas son de material seco, por lo que se debe procurar recolectar una

cantidad mayor, debido a la saturación del material.

d).-Calculo de la Pendiente.

Procedimiento:

-Se calcula la pendiente con la ayuda de una manguera, que utilizaremos como nivel.

-Se coloca una vara o una baliza en el centro del cauce en la sección transversal Nº1, sujetando a

ella la manguera o nivel.

-Una segunda vara es colocada en la sección transversal Nº2 y se sujeta ella el otro extremo de la

manguera.

-Se mide la altura de cada una de las varas o balizas, desde el fondo del cauce, hasta el punto

donde se encuentra la burbuja del nivel.

Figura Nº4.-Configuración del perfil de un Cauce Natural.

La diferencia de alturas es el desnivel (d= A2-A1)

Se procede a calcular la pendiente:

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A1. A2.

DESARROLLO SUSTENTABLE.

S= d/Long.

Donde:

S: Pendiente (en milesimas).

d: Desnivel (en mts.).

Long.: Longitud del Tramo (10 mts.).

4.-Memoria de Cálculo.

Se determinará la velocidad de sedimentación de las muestras obtenidas en campo, se calcularán

datos hidráulicos de importancia, para determinar la cantidad de arrastre de sedimento y el ancho

crítico del cauce, como lo es: Área Hidráulica, perímetro mojado, Radio Hidráulico.

a).- Determinación de la velocidad de Sedimentación.

La velocidad a la que se sedimentan las partículas, se realiza mediante la prueba de Decantación.

En esta prueba se utilizan 500 grs. de material seco del cauce, un vaso de precipitado de 1 lt o

bien de 750 ml., así como un cronómetro.

La recolección de los datos se realizará por medio de la tabla, que se presenta a continuación

(Tabla 1), en donde se agrupan datos de suma importancia como la velocidad de caída y tiempo

de caída de los diferentes tipos de sólidos presentes en el cauce.

Tabla 1.- Prueba de Decantación de Sólidos en Cauces Naturales.

Procedimiento:

1.- Se llena parcialmente el vaso de precipitado (a razón de 500 ml.).

2.-Se procede a colocar la cantidad de muestra de sólidos del cauce.

3.-Mientras se realiza la adición de los sólidos en el vaso de precipitado, una persona tomará el

tiempo que tardan estos, en sedimentarse.

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DESARROLLO SUSTENTABLE.

4.-Una vez que se han sedimentado se procede a medir el espesor de las capas de material

sedimentado, así como la distancia vertical el recorrido.

5.- Se calcula la velocidad de sedimentación de las partículas (en m/s): dividiendo la distancia

vertical del recorrido, entre el tiempo que tarda en sedimentar cada tipo de sólido.

b).-Elaboración de la Curva Granulométrica e Identificación de Suelos, determinación de Dm:D50

y D90.

Con la finalidad de identificar el tipo de suelo presente en los márgenes del río y el centro del

cauce, se realiza la prueba granulométrica; haciéndose pasar el material por el juego de tamices

completo que corresponde a las mallas de: 4”,3.5”,3”,2.5”,2”1.5”,1”,3/4”,1/2”, 3/8”, Nº4, Nº8,

Nº16, Nº30, Nº50, Nº100, Nº200.

Este proceso se realiza, de acuerdo a la metodología que se indica en el laboratorio de mecánica

de suelos 1, haciéndose cribar el material dentro de un periodo comprendido entre 5 y 10

minutos.

Una vez realizado el proceso de cribado, se procede al pesado de los materiales retenidos en cada

una de las malla con la finalidad de elaborar la curva granulométrica e identificar el tipo de

material presente en tanto en los márgenes, como en el centro del cauce.

A continuación se elabora la gráfica (Nº1), en donde se identificará el tipo de suelo presente y

además se determinará el tamaño de partículas para Dm : D50(Diámetro Medio) y D90: Diámetro

correspondiente al 90% de material, obtenido en la curva granulométrica (mts.).

Gráfica Nº1.- Gráfica de Composición Granulométrica de Suelos.

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DESARROLLO SUSTENTABLE.

Donde:

Dm : D50 :Tamaño de la partícula del material, que corresponde al 50% que pasa en peso.

D90: Tamaño de la partícula del material, que corresponde al 90% que pasa en peso.

c).- Cálculo del Área Hidráulica, Perímetro Mojado, Radio Hidráulico, Coef. De Rugosidad, Ancho crítico del Cauce y Cantidad de Arrastre de Sedimentos.

I.- Cálculo del Área Hidráulica, Perímetro Mojado y Radio Hidráulico.

Figura Nº5.-Configuración de la Sección Transversal y Perímetro mojado, de un Cauce Natural.

-Cálculo del área Hidráulica.

AT= ΣAij

-Cálculo del Perímetro Mojado.

Donde:Pm: Perímetro mojado (mts.).b: Dist. Horizontal (mts.).∆y:Diferencia de Tirantes (Y2-Y1) en mts.

PmT=ΣPmij

-Cálculo del Radio Hidráulico.

Rh= A/Pm

Donde:A: Área ( en mts.).Pm:Perímetro Mojado (en mts.).Rh:Radio Hidráulico. (en mts.).

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(b)

(h) A= (b*h)/2.(b)

(B)

(h)

A= ((B+b)*h)/2.

(b= 1m ó Xc)

(∆y)Pm.

Pm = √((b²)+(∆y²)).

1m.

Y1. Yc.

1m. 1m.

Y2.Xc.

1m.

Y3. Y4.

Perímetro Mojado.

DESARROLLO SUSTENTABLE.

II.-Cálculo del Nº de Froude, Determinación de la Forma de Fondo y Velocidad Crítica del

Cauce.

-Cálculo del Nº de Froude.

F= v/√(g*Yc).Donde: F: Nº de Froude (Adimensional).V: Velocidad del Cauce (m/s).Yc: Tirante Crítico del Cauce (m).g: Aceleración de la gravedad ( 9.81 m/s²).

-Determinación de la Forma de Fondo.

De acuerdo al Nº de Fraude calculado, se procede a identificar la Forma de Fondo, que presenta

el cauce, por medio de las Configuraciones de Fondos Arenosos, del Manual de Obras Civiles

(Capitulo II .- Hidrotecnia), de Comisión Federal de Electricidad., que a continuación se presenta:

Figura Nº6.- Configuraciones de Fondos Arenosos.

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DESARROLLO SUSTENTABLE.

-Cálculo de la Velocidad Crítica del Cauce.

V* =√ (g Rh S)Donde:V* : Velocidad Crítica del Cauce (m/s).g : Aceleración de la gravedad ( 9.81 m/s²).Rh:Radio Hidráulico. (en mts.).S: Pendiente del Cauce (milesimas).

III.-Cálculo de la Relación de Pesos Específicos (∆), Determinación del exponente (m), para el

cálculo del ancho libre del cauce.

Nota: Antes de realizar los cálculos, es necesario determinar la constante (K) y el Peso Específico

del Sedimento (γs), de acuerdo a la clasificación del suelo encontrado en el centro del cauce.

-Calculo de la Relación de Pesos Específicos.

∆= ((γs-γ)/ γ)

Donde:∆: Relación de Pesos Específicos (Adim).γs : Peso Específico de Sedimentos (kg/m³).γ : Peso Específico del Agua (1000 kg/m³).

-Cálculo del Exponente (m).

m= 0.72[∆(Dm/Yc*S)]0.1.

Donde:m :Exponente para el cálculo del ancho libre del cauce (m).∆: Relación de Pesos Específicos (Adim).Dm : D50:Diámetro Medio, obtenido de la Curva Granulométrica (mts).Yc : Tirante Crítico (mts.).S: Pendiente del Cauce (Adim.).

IV.-Determinación del Coeficiente de Rugosidad de Manning (n), Calculo de la Rugosidad de

las Partículas (n”) y Determinación de la Relación de Rugosidades (N).

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Valores de (K).0.705→Mat. Aluvial (Limos Arcillas).8.93→Orillas y Fondos Arenosos.6.37→Fondos de Arena y Orilla Cohesiva.8.33→Material Grueso.

Valores de (γs).Limos: 2500 kg/m³.Arcillas: 2700 Kg/m³.Arenas Finas: 2650 Kg/m³.Arenas: 2600 Kg/m³.

DESARROLLO SUSTENTABLE.

-Determinación de Coef. De Rugosidad de Manning (n).

n= (Dm 2/3 * S0.5)/ Vcampo

Donde: n: Rugosidad total del cauce (Adim).Dm : D50:Diámetro Medio, obtenido de la Curva Granulométrica (mts).S: Pendiente del Cauce (Adim.).Vcampo:Velocidad real del cauce (m/s).

-Cálculo de la Rugosidad de las Particulas (n”).

n”= ((D90 )1/6)/26.

Donde:n”: Rugosidad de la Partículas de Chezy (Adim.).D90: Diámetro correspondiente al 90% de material que pasa las mallas, obtenido en la curva granulométrica (mts.).

-Cálculo de la Relación de Rugosidades (N).

N=((n”/n)3/2)(1/(∆ Dm)).

Donde:N: Relación de Rugosidades (Adim.).n”: Rugosidad de la Partículas de Chezy (Adim.).n: Rugosidad total del cauce (Adim).∆: Relación de Pesos Específicos (Adim).Dm : D50:Diámetro Medio, obtenido de la Curva Granulométrica (mts).

V.- Cálculo del Caudal Critico (Q*), Ancho Libre del Cauce (B), Tirante máximo (dm) y

Transporte total de fondo (g BT).

-Cálculo del Caudal Crítico (Q* ).

Q*= V* AT

Donde:Q* :Gasto Crítico (m³/s).V* : Velocidad Crítica del Cauce (m/s).AT :Area de la Sección Transversal (m²).

-Cálculo del Ancho Libre del Cauce (B).

B= [(N Q* K5/3)/S0.5] (3/ 5m +3)

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DESARROLLO SUSTENTABLE.

Donde:N: Relación de Rugosidades (Adim.).Q* :Gasto Crítico (m³/s).K: Constante, que depende del tipo de material del cauce (Adim.).S: Pendiente del Cauce (Adim.).

-Cálculo del Tirante máximo (dm).

dm = [Q*/ (K 1/m S ½)] (3m/ 5m+3)

Donde:dm :Tirante Máximo del Cauce (m).Q* :Gasto Crítico (m³/s).K: Constante, que depende del tipo de material del cauce (Adim.).S: Pendiente del Cauce (Adim.).m :Exponente para el cálculo del ancho libre del cauce (m).

-Cálculo del Transporte Total de Fondo (g BT).

g BT = 8 γs( g0.5 / ∆)((n”/n)9/4) (Rh 2/3)(S3/2).

Donde:g BT :Transporte total de sedimentos en el fondo del cauce (kg/ seg).γs : Peso Específico de Sedimentos (kg/m³).g : Aceleración de la gravedad ( 9.81 m/s²).∆: Relación de Pesos Específicos (Adim).n”: Rugosidad de la Partículas de Chezy (Adim.).n: Rugosidad total del cauce (Adim).Rh:Radio Hidráulico. (mts.).S: Pendiente del Cauce (milesimas).

5.- Propuestas de Atenuación de Contaminación.

En este apartado, se propondrán algunos métodos de atenuación de impactos ambientales

generados en los cauces naturales y su entorno; además de que se propondrán obras de defensa en

márgenes de ríos (espigones, muros y diques longitudinales), obras de protección contra

inundaciones( bordos perimetrales, desvíos permanentes o cauces de alivio, desvíos temporales,

corte de meandros, limpieza de cauces) etc.

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DESARROLLO SUSTENTABLE.

ESTRUCTURA DEL PROYECTO.

1.-Nombre del Proyecto.

2.-Ubicación.

3.-Introducción.

4.-Justificación.

5.-Problemas a resolver.

6.-Memoria Descriptiva.

a).-Conceptos Básicos de Referencia.

b).-Descripción Física del Área de Trabajo.

c).-Recolección de datos en campo.

d).-Memoria de Cálculo.

e).-Propuestas de Atenuación de Contaminación.

7.-Otros temas de Estudio.

a).-Impacto Ambiental en sistemas estuarinos.

b).-Impacto Ambiental en manglares.

c).-Impacto ambiental en litoral marino.

d).-análisis del FODA en la comunidad de Barra Cahoacán.

8.-Galería de Fotos.

9.-Conclusiones. (1 cuartilla).

10.-Bibliografía.

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