El alto riesgo aluvional existente en el país debido a la presencia de grandes
montañas sujetas a las inclemencias del tiempo, sumado a la creciente presión
urbana por utilizar sectores cada vez más expuestos a este tipo de eventos,
justifican estudios sobre el comportamiento de flujos detríticos y la posibilidad de
mitigar sus efectos mediante la construcción de obras de protección y control. En
esta tesis se desarrolló un estudio experimental sobre la dinámica de flujos
detríticos y su interacción con distintos obstáculos interpuestos al paso del flujo
que simulan obras de protección.
La instalación experimental consiste en una canal de alta pendiente de 20 cm de
ancho por 6,5 m de largo disponible en el laboratorio de Hidráulica de la
Universidad de Chile. Una cámara de carga, la que se conecta con el canal a
través de una compuerta, es alimentada con una mezcla de agua y sedimentos
constituidos por fracciones de arena, grava y bentonita. El flujo se genera tras la
apertura repentina de la compuerta. La altura de la apertura varia entre 1 ó 2 cm.
Las obras fueron materializadas como barreras de geometría simple, ubicadas lo
suficientemente aguas abajo de la entrada al canal como para permitir el
desarrollo completo del flujo. Tanto las características del flujo como la interacción
de éste con las barreras fueron obtenidas a través del procesamiento de imágenes
capturadas mediante el uso de tres cámaras de video.
En el estudio de la dinámica de los flujos detríticos generados, se buscó cuantificar
los principales procesos físicos que controlan el movimiento: colisiones entre
partículas, fricción entre partículas (esfuerzos de Coulomb) y la interacción entre
las partículas y el fluido ambiente. La cuantificación de estos procesos se realizó a
través de los parámetros adimensionales: número de Bagnold (Ba), número de
Savage (Sa) y número de fricción (Nf). Los resultados muestran que los flujos
detríticos se sitúan en el régimen de transición macroviscoso-inercial o en el
inercial, según la clasificación de Bagnold, mostrando un predominio de las
colisiones por sobre la fricción. La viscosidad del fluido intersticial se vuelve
importante a medida que se aumenta la concentración de sedimento fino en la
mezcla.
En cuanto al efecto de las barreras en el flujo detrítico, se concluye que
dependiendo de la estrategia de control aluvional, además de las condiciones de
flujo y del terreno, este tipo de obras pueden resultar efectivas para la mitigación
del riesgo aluvional. Barreras impermeables pueden actuar como importantes
trampas de sedimento en pendientes no muy pronunciadas, mientras que barreras
permeables son capaces de retener, temporalmente, considerables volúmenes de
sedimento, retardando así el caudal máximo de descarga de sedimentos. El
espaciamiento entre barreras constituye un elemento importante en el diseño, ya
que en gran medida controla el comportamiento y efectividad de ellas. Nuevos
estudios tendrán que definir el espaciamiento óptimo en función de la estrategia de
control deseada, como también profundizar en la caracterización mecánica de
flujos de agua-sedimentos de granulometrías extendidas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UCHILE/oai:repositorio.uchile.cl:2250/102803 |
| Date | January 2005 |
| Creators | Montserrat Michelini, Santiago R. |
| Contributors | Tamburrino Tavantzis, Aldo, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Departamento de Ingeniería Civil, Niño Campos, Yarko, Ayala R., Luis, Clavero R., Jorge |
| Publisher | Universidad de Chile |
| Source Sets | Universidad de Chile |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Tesis |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Chile, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/cl/ |
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