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Fig. 1   Cañon Cataract, río Green, Utah, EE.UU.


¿CÓMO CALCULAR EN LÍNEA LA DESCARGA DE SEDIMENTOS

POR EL MÉTODO DE COLBY?


Víctor M. Ponce

Universidad Estatal de San Diego, California, EE.UU.


21 Marzo 2024

RESUMEN.  El conocimiento de la descarga y concentración de sedimentos es un requisito en el diseño de estructuras hidráulicas. En este articulo, presentamos una calculadora en línea de la carga de sedimentos (caudal sólido), incluyendo descarga y concentración de sedimentos, calculada por el método de Colby 1964. Este método es particularmente preciso para el cálculo de la descarga de arenas en corrientes aluviales. Un ejemplo del cálculo utilizando ONLINECOLBY redondea la experiencia.

1.  INTRODUCCIÓN

El conocimiento de la descarga y concentración de sedimentos es necesario en el diseño de estructuras hidráulicas. Las aplicaciones se encuentran en el control de inundaciones y estructuras hidráulicas relacionadas. Existen varios métodos disponibles para el cálculo del caudal sólido; sin embargo, ninguno es tan conveniente, sencillo y predecible como el método de Colby (Colby, 1964; Ponce, 2014a). En este artículo presentamos una calculadora en línea de la carga de sedimentos (descarga de sedimentos y concentración de sedimentos) mediante el método de Colby 1964. El método es particularmente útil para el cálculo de la descarga de sedimentos en corrientes aluviales. Un ejemplo del cálculo utilizando la calculadora ONLINECOLBY completa la experiencia.

2.  MÉTODO DE COLBY

El método de Colby (1964) para el cálculo de la descarga de sedimentos, denominado aquí simplemente "método de Colby", es una metodología para calcular la descarga de arenas. El método se basa en trabajos anteriores de Colby (Colby y Hembree, 1955; Colby, 1957; Ponce, 2014b). Depende en gran medida de la relación entre la descarga de sedimentos y la velocidad media, con la profundidad de flujo y ancho de la corriente como parámetros adicionales. Parámetros secundarios son la temperatura del agua, el tamaño del material del lecho, y la concentración de la carga de lavado (Fig. 2).


Relación entre las dos clasificaciones de carga
de sedimentos		 Clasificación
1. Basada en el modo predominante de transporte 2. Basada en si los tamaños de partículas están representados en el lecho
Carga
total
de
sedimentos		 Carga de lavado Carga
suspendida		 Carga de lavado
Carga suspendida de material del lecho Carga de material
del lecho
Carga del lecho Carga del lecho

Fig. 2   Relación entre las dos clasificaciones de carga de sedimentos.

3.  USO DEL CALCULADOR EN LÍNEA

La calculadora en línea ENLINEACOLBY se desarrolló en 2020 en el Visualab, Departamento de Ingeniería Civil, Construcción y Ambiental, de la Universidad Estatal de San Diego, California. Como ejemplo, la calculadora se corre con los siguientes datos de entrada:

  • Unidades:   

    		•
       Unidades métricas

  • Velocidad media v (m/s):   

    		•
       1

  • Profundidad d (m):   

    		•
       2

  • Ancho del canal B (m):   

    		•
       10

  • Temperatura T (°C):   

    		•
       20

  • Tamaño medio del sedimento d50 (mm):   

    		•
       0.5

  • Concentración de la carga de lavado Cw (ppm):   

    		•
       300

A continuación se muestan los resultados de la calculadora. La descarga de arenas, o descarga de sedimentos, es: Qs = 488.1839 toneladas métricas por día. La concentración de sedimentos es: Cs = 0.2825 kg/m3.

BIBLIOGRAFÍA

Colby, B. R., y C. H. Hembree. 1955. Computations of Total Sediment Discharge, Niobrara River Near Cody, Nebraska. U.S. Geological Survey Water-Supply Paper 1357, Washington, D.C. https://ponce.sdsu.edu/colby_and_hembree_1955.pdf

Colby, B. R. 1957. Relationship of unmeasured discharge to mean velocity. Transactions, American Geophysical Union, 38(5), Oct., 708-717. https://ponce.sdsu.edu/colby1957agu.pdf

Colby, B. R. 1964. Discharge of sands and mean velocity relations in sand-bed streams. U.S. Geological Survey Professional Paper 462-A, Washington, D.C. https://ponce.sdsu.edu/usgsprofessionalpaper462A_colby1964.pdf

Ponce, V. M. 2014. Engineering Hydrology: Principles and Practices. https://ponce.sdsu.edu/enghydro/index.html

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