Flujo y transporte sobre un lecho con dunas

Abstract

El método de Seguimiento de Migración de Dunas (SMD) es usado para el cálculo del transporte del material sólido del lecho fluvial, y es de aplicación sencilla cuando se dispone de registros sucesivos de perfiles longitudinales de la misma porción del lecho del curso aluvial. El SMD asume que existe separación del flujo en la zona del frente de avance de la duna, por lo que el material depositado en la zona de recirculación es el generador de su avance. Sin embargo éstas apreciaciones no son claras en los registros de las formas de fondo del río Paraná, ya que éstas presentan formas de fondo menores deslizándose sobre ellas y ángulos de la cara frontal que dejan serias dudas sobre la existencia de una zona de separación. Estos dos aspectos son incluidos en esta Tesis como modificación del clásico método SMD.

El análisis de los datos se realizó implementando transformadas de Fourier e histogramas de frecuencias a las longitudes y amplitudes de dunas. La metodología se aplicó a los datos del río Paraná relevados durante eventos de crecidas extremas a la altura del emplazamiento del Túnel Subfluvial Hernandarias (TSH). Las estimaciones obtenidas con el SMD modificado se contrastaron favorablemente con los datos de evolución de trincheras de prueba excavadas en el mismo tramo. Los resultados vinculan ciertos parámetros adimensionales, que indican la relación que se establece entre el transporte de fondo con la hidrodinámica del flujo para los distintos eventos de crecida, teniendo en cuenta la no uniformidad del cauce aluvial.

A commonly used approach to estimate bed load transport rate in alluvial rivers is the called Tracking Dunes Migration method (TDM). Then, whenever enough echo sounding records are available along the same profile on a sandy rivered at succesive periods of time, a simple formula provides the sought bed load rate. The TDM method implicity assumes flow separation at the dunes crest, subsequently capturing part of the bed material suspended within the recirculation zone established downstream, on the lee side of the dune. However, a dominant feature of the dunes of the Paraná river observed during floods registered is the persistent presence of wavelets migrating on top of their carrier sandy waves. These larger dunes may present steep-slope fronts or, occasionally, low-slope fronts. In the later case, it si no longer possible to reassure that flow separation will occur.

In this Thesis, a methodology is used to quantify the bed load transport associated with a hierarchy of migrating bedforms. Fourier transform and histogram frequencies analysis are used to determine dominant wavelengths and amplitudes waves. The approach is applied to the echo sounding records fo the Paraná River, nearby the Hernandarias Underwater Tunnel (HUT) during extreme floods. A novel aspect of the Thesis is to extend the analysis to the case of a non-uniform river reach. The results are expressed in terms of nondimensional parameters that represent the relationship between the bed dynamic and the flux hydrodynamics for different flood events, taking into account the non-uniformity of the river reach.