Estudi experimental del flux concentrat de llims en un canal

Abstract

Els efectes que produeix el transport de sediment fi en suspensió en fluxos d’aigua són de gran importància en rius que contenen una gran càrrega de llims i argila, com és el cas del Pilcomayo. Per tal de fer front als problemes ambientals i econòmics que generen aquests rius és important conèixer i poder caracteritzar el comportament del seu flux amb càrrega de rentat provinent de la conca. Per intentar caracteritzar el flux en presència de sediment fi assimilable a la càrrega de rentat, en aquesta tesina es realitza un estudi experimental que consisteix en la preparació i realització d’un conjunt d’experiments així com un anàlisi de resultats per tal de donar resposta a diferents objectius fixats prèviament. La experimentació s’ha realitzat en un canal de laboratori de fons pla que funciona a través d’un circuit hidràulic en el que no hi ha pèrdues i que per tant el volum d’aigua en circulació es manté sempre constant. L’objectiu principal consisteix en determinar si existeix una primera concentració limitant de càrrega de rentat a partir de la qual el material comença a dipositar al fons i en cas d’existir saber si hi ha una segona concentració limitant a partir del qual el fons ja està totalment format. Per a portar a terme aquest objectiu s’ha treballat amb un sediment format per sílice, amb partícules de mides equivalents a les mides dels llims, les quals són més petites que el valor teòric màxim de la càrrega de rentat. Partint de condicions d’aigua clara, aquest sediment s’ha introduït en el sistema en diferents fases, cadascuna de les quals conté el sediment afegit més l’acumulat en les altres fases. A cada fase s’han fet un seguit d’observacions, mostrejos i una presa de dades de velocitat en una zona de treball localitzada aigües avall del canal. Amb les dades dels mostrejos i de les velocitats s’han obtingut perfils de concentracions i de velocitats al llarg del calat. A partir d’una concentració elevada s’ha deixat d’introduir sediment, i per a posteriors experiments la metodologia ha consistit en la presa de dades de velocitat instantània amb un ADV, que alhora han donat informació sobre l’evolució de la formació del fons. Amb les observacions fetes, sembla que existeix una primera concentració limitant que depèn del temps de circulació del flux i de la concentració del flux, a partir de la qual es comença a formar el fons. Les formes arrodonides i acabades amb punxa que es formen inicialment s’acaben transformant en una tipologia de dunes, les dimensions de la qual van creixent fins que la cresta assoleix una alçada màxima. A partir d’aquí s’assoleix la segona concentració limitant, i les formes de fons es desplacen sense augmentar la seva altura, de manera que el sediment que se segueix dipositant al fons forma un dipòsit que va creixent amb el temps. Els resultats obtinguts permeten intuir que quan es produeix aquesta primera concentració limitant, la concentració al fons és inferior a la concentració en cotes superiors i per altra banda la distribució de la concentració al llarg del calat es fa més i menys uniforme de manera cíclica. No obstant cal més experimentació per tal de poder determinar si una vegada el fons ha estat completament format, el transport de fons generat per aquesta càrrega de rentat és assimilable al transport de fons amb material provinent de la llera.