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HIDRÁULICA FLUVIAL: PROCESOS DE EROSIÓN Y SEDIMENTACIÓN, OBRAS DE CONTROL Y GESTIÓN DE RÍOS Hector Daniel Farias, José Daniel Brea, Carlos Marcelo García (Editores)
Memorias del Quinto Simposio Regional sobre HIDRÁULICA DE RÍOS
Santiago del Estero, Argentina. 2-4 Noviembre de 2011 ISBN 978-987-1780-05-1 (Libro + CD-ROM)
SIMULACIÓN HIDRÁULICA DE CONFLUENCIAS Y DIFLUENCIAS, APLICACIÓN AL
RÍO LEÓN EN EL URABÁ ANTIOQUEÑO, COLOMBIA
Oscar Andrés Duque Marín y Lilian Posada García
Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín Dirección: Carrera 80 # 65-223, Medellín, Colombia, Teléfono: (057) 4309000
E-mail: [email protected], [email protected]
RESUMEN En este estudio se utiliza el modelo CCHE2D de la Universidad de Mississippi para analizar los procesos de
división del flujo líquido y sólido en difluencias y confluencias naturales. Se analizaron los cambios
morfológicos debidos a crecientes extremas con diferentes periodos de retorno en tres patrones de flujo dividido
– dos difluencias y una confluencia - en el río León, ubicado en el noroccidente Colombiano, en la región
llamada “Urabá Antioqueño”. Los casos de estudio se identificaron como León–Sábalo (DS) y León–Tumaradó
(DT) y la confluencia Sábalo-León (CS). Se calibró el modelo CCHE2D con datos de campo y se encontró que el
modelo se ajusta adecuadamente a la división de caudales líquidos y sólidos medidos. Se corroboran las
afirmaciones de H. Bulle (1926) para las dos difluencias analizadas y se encontró que las tasas de transporte
sólido se distribuyen en proporciones diferentes a las correspondientes para el caudal líquido.
ABSTRACT
The CCHE2D simulation model of the University of Mississippi is applied here to analyze the division of water
and sediment flow through divided channels as well as natural confluence channels. The morphological changes
due to natural high flow events with different return periods are also analyzed by using three study cases in the
Leon River, located at the northwestern region of Colombia called “Urabá Antioqueño”. The divided channels of
the Leon river are identified as León–Sábalo (DS) and León–Tumaradó (DT); the confluence study case is called
Sábalo-León (CS). The CCHE2D model was previously calibrated by using field data. It was found that the
model properly reproduced the division of sediments and water according to field observations. The allegations
of H. Bulle (1926) for the two divided channel cases were verified and found that solid transport rates are not
proportional to liquid rates.
INTRODUCCIÓN
La cuenca del río León, en el Urabá Antioqueño, ha sido explotada durante décadas para el
desarrollo de las industrias bananera y maderera y para la ganadería. En consecuencia, se han
presentado intervenciones antrópicas en el río León como cortes de meandros, trazado
irregular de caños artificiales que modificaron de manera incontrolada la red de drenaje. El
más significativo de estos cambios es el trasvase inducido por la industria maderera, hace más
de veinte años, de más del 75% del caudal del río León en periodos medios y bajos, hacia la
cuenca del río Atrato a través del caño y las ciénagas de Tumaradó, que hacen parte del
Parque Natural Nacional Los Kativos (Figura 1).
Es muy importante conocer la dinámica de los ríos con canales múltiples (ríos anastomosados,
trenzados y en los deltas), pero son pocas las investigaciones de los procesos morfológicos en
las difluencias generadas por trasvases entre cuencas. Algunas investigaciones recientes de los
procesos de transporte de agua y sedimentos en difluencias (Ramamurthy y Satish, 1986;
Ramamurthy et al., 1988; Wang et al., 1995; Shettar y Murthy, 1996; Khan et al., 2000;
Richardson y Thorne, 2001; Federici y Paola, 2003; Dargahi, 2008; Zanichelli et al., 2004) se
han centrado en modelaciones tanto físicas como numéricas de algunas variables (velocidad,
profundidad y variación de los esfuerzos cortantes, etc.), a fin de entender los procesos que
ocurren en las difluencias de ríos aluviales.
Figura1.- Río León en el Urabá Antioqueño, cerca de frontera con Panamá.
En este estudio se utilizó el modelo CCHE2D (desarrollado por el Nacional Centre for
Computer Hydrosciences de la Universidad de Mississippi) para simular los procesos
hidrodinámicos y de transporte de sedimentos y los cambios morfológicos debido a crecientes
extremas de flujo y sedimento (régimen permanente) en el sector de la difluencia del río León
hacia el caño Tumaradó.
DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
Hace unos 20 años, la compañía Maderas del Darién bajo la autorización de la autoridad
ambiental en Colombia, conectó el río León con el caño Tumaradó para incrementar el flujo
en el caño y así facilitar el transporte de maderas por flotación. La compañía intentó restaurar
el río a su cauce original, pero las nuevas condiciones hidráulicas (geometría de la sección en
la boca del caño, pendiente, caudales, niveles, sedimentos, etc.) no hicieron posible dicha
labor. Se tiene entonces un cauce que ha evolucionado al igual que los problemas asociados a
su nueva condición.
Los humedales del Atrato, en especial la última ciénaga de Tumaradó está bastante
sedimentada a causa de los grandes aportes de sedimento en suspensión del León. El Parque
Natural Nacional Los Katios (creado en 1974) cubre 72 mil hectáreas que abarca las ciénagas
de Tumaradó, el complejo fluvial del Atrato, los ríos Perancho y Cacarica hasta los límites
con Panamá (Figura 2).
En el tramo del río León aguas abajo del sitio del trasvase, los caudales medios y mínimos son
notoriamente menores, ya que el caño Tumaradó está captando el 82% del caudal líquido y
sólido del río, mientras que el resto (18%) continua por el cauce original del León, sin energía
suficiente para movilizar el sedimento que lleva y los que recibe de las cuencas que drenan
por la vertiente derecha.
Figura 2.- Divisoria de aguas río León (superpuesta sobre imagen de Radar de 1986).
MATERIALES Y MÉTODOS
Se abordaron varios aspectos en el análisis de la dinámica fluvial de la difluencia del río León
hacia el caño Tumaradó: Análisis del régimen de caudales y de sedimentos, Análisis
multitemporal de las imágenes de satélite LANDSAT, Calibración y simulación del modelo
CCHE2D de los procesos de agradación y degradación del lecho y de transporte de
sedimentos en los subtramos de la zona de estudio (difluencia León – Sábalo, difluencia León
– Tumaradó y confluencia León – Sábalo), Análisis de la dinámica del transporte de
sedimentos en las configuraciones de difluencias y confluencias del tramo de estudio para
obtener la distribución del flujo y comparación con la metodología propuesta en 1926 por
Bulle (Vanoni, 1977).
La información primaria para este estudio fue la siguiente: levantamientos topobatimétricos de
detalle de la zona de estudio, aforos líquidos y sólidos antes de cada difluencia o confluencia,
perfiles estratigráficos de la zona de estudio (granulometrías de los estratos), muestreos y
ensayos granulométricos del material del lecho, imágenes Landsat (entre 1987-2005) y
fotografías aéreas.
ANÁLISIS DEL RÉGIMEN DE CAUDALES Y DE SEDIMENTOS
El caudal medio multianual en la estación limnimétrica Barranquillita es 71.6 m3/s (Figura 2),
con valores máximo y mínimo históricos registrados de 340.0 y 1.0 m3/s respectivamente. El
rendimiento medio de la cuenca en la parte alta - aguas arriba de la estación Barranquillita - es
83 litros/s/km2, un 40% mayor que el rendimiento promedio nacional (59 litros/s/km
2). El
valor medio de la tasa de sedimentos es 1838 ton/día (670000 ton/año).
Figura 3.- Localización del río León, el sitio de la difluencia, el caño y las Ciénagas de Tumaradó en la Imagen Landsat de
2001.
La tasa de sedimentos en la cuenca del río León es bastante alta si se compara con otros ríos
del país; por ejemplo, mientras en el río León, a la altura de la estación Barranquillita se tiene
una tasa de 3 ton/día/km2, el rendimiento medio en la cuenca del Río Saldaña es 2
ton/día/km2, el del río Magdalena es 1 ton/día/km
2, y el del río Sogamoso es 4 ton/día/km
2.
Esta alta producción de sedimentos en la cuenca del río León y sus afluentes intensifica los
procesos de agradación del lecho en la parte baja de la cuenca y en el caño Tumaradó (Figura
4), ocasionando pérdida de capacidad de transporte y dando origen a constantes inundaciones
en algunos sectores aledaños al cauce en el tramo del río aguas abajo del sector de la
difluencia.
VARIABILIDAD TEMPORAL DE LA SERIE DE SEDIMENTOS
En la Figura 5 se presenta la carga en suspensión de la estación Barranquillita acumulada en el
tiempo. En ella se observa una tendencia monótonamente creciente en la curva de carga en
suspensión, mostrando que la cuenca durante el periodo de registro no ha presentado
aumentos bruscos en la carga en suspensión como producto de tormentas extremas en la
cuenca. La carga anual media de sedimentos de la estación se estima en 546.034 ton.
Figura 4.- Vista Caño Tumaradó antes de primera ciénaga de Tumaradó.
0
2,000,000
4,000,000
6,000,000
8,000,000
10,000,000
12,000,000
14,000,000
16,000,000
Ene-7
8
Ene-8
0
Ene-8
2
Ene-8
4
Ene-8
6
Ene-8
8
Ene-9
0
Ene-9
2
Ene-9
4
Ene-9
6
Ene-9
8
Ene-0
0
Ene-0
2
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4
Tra
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lad
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día
]
Figura 5.- Carga en Suspensión acumulada en función del tiempo para la estación Barranquillita
VARIABILIDAD ESTACIONAL
La carga en suspensión para un sitio dado del río puede mostrar un comportamiento estacional
condicionado por el régimen hidrológico de la misma cuenca. Al comienzo de la temporada
invernal algunas prácticas agrícolas (ganadería, arado y quemas) facilitan la producción de
sedimentos en la cuenca al desproteger el suelo de su capa protectora (Morris y Fan, 1998).
Con el incremento de las lluvias durante el invierno se incrementa también la concentración
de sedimento que es transportado por la escorrentía hacia los canales de drenaje (Morris y
Fan, 1998).
Para el río León en la estación Barranquillita se presenta un régimen bimodal en la
concentración de sedimentos en suspensión, un primer periodo Mayo-Junio- Julio y un
segundo periodo en Octubre -Noviembre (Figura 6).
En promedio, los caudales sólidos más altos se presentan en Julio y los más bajos en febrero.
La carga de sedimentos más grande registrada se produjo el 14 de diciembre de 2006 (89361
ton/día) y la más baja el 24 de febrero de 2000 (2.5 ton/día).
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
Con
cen
traci
ón
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ia d
e se
dim
ento
s en
susp
ensi
ón
(kg/
m³)
Figura 6.- Ciclo anual de concentración de sedimentos en suspensión para la estación Barranquillita.
EVOLUCIÓN DEL CAUCE
El patrón horizontal del cauce del río León ha permanecido relativamente estable en los
últimos 20 años, sin embargo, la migración lateral y los cambios en el radio de curvatura, la
longitud y la orientación de las curvas propias de este tipo de corrientes sinuosas, asociados
con los procesos de erosión y sedimentación no son ajenos al río León. Estos cambios
morfológicos son de carácter local. La Figura 7 muestra el cauce del río León en diferentes
años entre 1987 y 2004 en el sector de la difluencia, sobre una composición en falso color
(RGB 743) correspondiente a una imagen Landsat del año 2001. La imagen tiene localizados
algunos puntos donde es notable el cambio en la morfología del cauce.
Figura 7.- Evolución temporal del cauce del río León en el sector de la difluencia, superpuesto sobre la imagen LANDSAT
2001.
En general, en el Sector 1 se observa un proceso de migración lateral lento hacia la margen
izquierda, en el Sector 2 se presenta la migración total del cauce hacia el sur, el Sector 3
conformado por un meandro en proceso de corte se presenta un cambio en la orientación de la
curva (pasa de ser una curva derecha a una curva izquierda), el Sector 4 corresponde a dos
meandros consecutivos en proceso de corte, el Sector 5 corresponde a un tramo recto que se
transforma en dos curvas, en el Sector 6 se observa la migración lateral del cauce hacia su
margen izquierda entre 1987 y 1991, para volver a su posición inicial hacia el año 2001.
GEOMETRÍA DEL TRAMO DE ESTUDIO
Debido a la complejidad del tramo de estudio para su simulación en el modelo CCHE2D
(sistema de confluencias y difluencias, combinado con tramos de canal bastante sinuosos y de
gran curvatura), se dividió el tramo en tres subtramos para la modelación: difluencia León –
Sábalo, difluencia León – Tumaradó y confluencia León – Sábalo (Figura 8).
Figura 8.- Esquema de los subtramos seleccionados para la modelación.
MODELACIÓN HIDRODINÁMICA
A partir del modelo de Toffaletti (1969), se estimó la capacidad de transporte de sedimentos
para las condiciones hidráulicas (profundidades, campo de velocidades y características del
sedimento) asociadas a las crecientes extremas analizadas, con el fin de determinar las
condiciones iniciales de caudal sólido para el modelo. Este caudal sólido se estima en el río
León antes de la difluencia con el caño El Sábalo. Las condiciones iniciales de caudal sólido
para la difluencia León–Tumaradó (DT) y la confluencia Sábalo – León (CS) se obtiene a
partir de los resultados de caudal sólido simulados por el modelo en el extremo aguas abajo
del tramo difluencia León – Sábalo (DS). Para el sedimento en suspensión, se utilizó el
Modelo SEDTRA (conjunto de Laursen; 1958, Yang; 1973 y Meyer Peter y Müller; 1948) y
para el sedimentos de fondo se empleó el modelo de Wu et al. (1999), debido a que ambos
modelos representan en forma adecuada (tamaño del sedimento acorde con los muestreos de
campo) caudal sólido medido en campo durante la campaña de aforo.
En las Figuras 9 a 11 se muestra la geometría de los cauces para los tramos de difluencias y
confluencia analizados.
Figura 9.- Geometría del cauce de la difluencia León-Sábalo.
Figura 10.- Geometría del cauce de la difluencia León-Tumaradó.
Figura 11.- Geometría del cauce de la Confluencia León-Sábalo.
CAUDALES SÓLIDOS DE FONDO PARA LAS CRECIENTES EXTREMAS ANALIZADAS
• DIFLUENCIA LEÓN-SÁBALO (DS)
La Figura 12 muestra la tasa de transporte de sedimento de fondo simulado para la creciente
máxima de 100 años de periodo de retorno.
Para las crecientes simuladas (2.33, 5, 15, 25, 50 y 100 años), el sedimento de fondo (arenas
finas) es transportado principalmente por el León antes de la difluencia hacia El Sábalo y
luego continua por el canal de El Sábalo, mientras que por el canal del río León aguas abajo
de la difluencia, es transportado solo una pequeña cantidad de arenas finas.
Figura 12.- Caudal sólido de fondo para la creciente de 100 años de periodo de retorno, difluencia León-Sábalo.
En promedio, durante las crecientes extremas, el 38% de la carga de fondo es transportada por
el río León hacia aguas abajo en la difluencia León – El Sábalo, y el 62% restante por el caño
El Sábalo.
En cuanto a la división del caudal líquido, durante las crecientes extremas la división del flujo
en la difluencia León – El Sábalo en promedio, es del 65% desviado hacia aguas abajo por el
canal del caño El Sábalo y el 35 % restante por el río León.
• DIFLUENCIA LEÓN-TUMARADÓ
Para las crecientes máximas simuladas de 2.33, 5 y 15 años, el sedimento de fondo (arenas
finas) es transportado principalmente por el canal del Tumaradó. Para las crecientes máximas
de 25, 50 y 100 años, aumenta considerablemente el caudal sólido de arenas en el canal del
León aguas abajo de la entrada al Tumaradó, debido a la removilización del material que
conforma el lecho en este tramo (Figura 13).
En promedio, durante las crecientes de 2.33 a 15 años, el 93% de la carga de fondo es
transportada por el caño Tumaradó hacia las ciénagas de Tumaradó y el 7 % restante por el
León aguas abajo de la difluencia, a partir de las crecientes de 25 a 100 años se reduce tal
diferencia y el León comienza a trasportar aguas abajo de la difluencia el 39% de la carga de
fondo y el 61% restante es transportado por el caño Tumaradó.
Figura 13.- Caudal sólido de fondo para la creciente de 100 años de periodo de retorno, difluencia León-Tumaradó.
En cuanto a la división del flujo, en promedio durante las menores crecientes (2.33 a 15 años),
el 80% del caudal es evacuado por el Tumaradó y el 20 % restante por el León aguas abajo, a
partir de la creciente de 25 años de periodo de retorno aumenta un poco la cantidad de flujo
hacia aguas abajo por el León en la siguiente proporción: 66% por el Tumaradó y 34 % por el
León.
• CONFLUENCIA LEÓN-SÁBALO
La ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. 14 muestra el caudal sólido de fondo
simulado para la creciente máxima de 100 años en la confluencia León-Sábalo. Para las
crecientes simuladas, existe mayor transporte de sedimento de fondo (arenas finas) por el
canal del Sábalo hacia la confluencia, y desde ésta por el León hacia aguas abajo.
Figura 14.- Caudal sólido de fondo para la creciente de 100 años de periodo de retorno, Confluencia León-Sábalo.
En promedio, durante las crecientes de 2.33 a 15 años, el 88% de la carga de fondo es
transportada por el río León hacia la confluencia y el 12 % restante por el Sábalo hacia la
confluencia, a partir de las crecientes de 25 a 100 años se reduce el aporte de sedimento de
fondo del río León transportando hacia la confluencia el 78% de la carga de fondo y el 22%
restante es transportado por el caño Sábalo.
DISTRIBUCIÓN DEL SEDIMENTO
La forma como se distribuye el sedimento en una difluencia y en una bifurcación depende del
modo de transporte del sedimento, de la proporción de caudales en la difluencia, de la
gradación del sedimento que caracteriza el canal y del alineamiento del mismo antes y después
de la bifurcación. Sin embargo, los dos brazos del canal bifurcado deberán reunirse aguas
abajo y ese punto de confluencia controla las pendientes de cada uno de los brazos; entonces,
el brazo más corto llevará un mayor caudal mientras que el brazo de mayor longitud tiende a
sedimentarse.
La ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. 15 muestra los resultados
experimentales de Bulle (1926) para distintos ángulos de derivación (ángulo en grados que
forma el canal principal con el canal derivado). En esta figura se muestran igualmente los
caudales sólidos y líquidos simulados en el modelo CCHE2D para las difluencias y
confluencia durante las crecientes analizadas. Los ángulos de derivación son 27°, 52° y 90°
para la difluencia León – Sábalo, difluencia León – Tumaradó y confluencia León – Sábalo,
respectivamente.
0 30 60 90 120 150 1800
20
40
60
80
Angulo de desviación, en grados
Cau
dal lí
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Difluencia León - Sábalo
Difluencia León - Tumaradó
Confluencia León - Sábalo
Figura 15.- Distribución de la carga de fondo en bifurcaciones. Determinado por Bulle (1926) en Vanoni (1975)
Según esta figura, la mayor parte del sedimento de fondo es transportado hacia el Sábalo
(entre el 65 y 70%), y hacia el Tumaradó (entre el 70 y 85%), mientras que para la confluencia
el sedimento de fondo viaja principalmente hacia el canal principal, entendido este como el
canal del León aguas abajo de la confluencia. Todos estos resultados están acordes a los
resultados obtenidos por el modelo para la difluencia León – Sábalo, difluencia León –
Tumaradó y confluencia León – Sábalo.
RELACIONES ENTRE EL CANAL PRINCIPAL Y EL CANAL DERIVADO
• RÍO LEÓN – CAÑO EL SÁBALO
La ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. 1 muestra los caudales sólidos
totales, en suspensión y de fondo para el Sábalo y el León antes de la difluencia.
Tabla 1. Relación caudal sólido (ton/día) en canal principal y derivado, caño Sábalo
TR
(años)
Qt
León
Qs
Leon
Qf
Leon
Qt
Sábalo
Qs
Sabalo
Qf Sabalo
Qt Sabalo/
Qt León
QsSabalo/
Qs Leon
Qf Sábalo/ Qf León
2.33 55694,4 55134,5 559,9 17254,5 16201,3 1053,2 0,31 0,29 1,88
5 65602,5 64994,2 608,3 19511,0 18483,7 1027,3 0,30 0,28 1,69
15 70940,3 70299,2 641,1 21508,2 20460,2 1048,0 0,30 0,29 1,63
25 84520,9 83701,0 819,9 25754,5 24595,0 1159,5 0,30 0,29 1,41
50 92209,7 91426,1 783,6 26817,0 25650,6 1166,4 0,29 0,28 1,49
100 96930,4 96206,4 724,0 28901,0 27639,5 1261,4 0,30 0,29 1,74
El 65% del caudal líquido va por el caño el Sábalo y el 35% continua hacia aguas abajo por el
río León. La distribución de los sedimentos muestra proporciones inversas (30% liquido y 70
del sólido continúan por el canal del río León) ya que de la carga total que trae el río León
(1% fondo y 98% suspensión), el 70 % continua por el León hacia aguas abajo y el 30% se va
por el caño el Sábalo (98% en suspensión y 188% de fondo, indicando que hay erosión fuerte
del canal en la entrada al Sábalo, por lo cual se prevé el ensanchamiento del canal.
• RÍO LEÓN – CAÑO EL TUMARADÓ
La ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. 2 muestra los caudales sólidos
totales, en suspensión y de fondo para el Sábalo y el León antes de la difluencia.
Tabla 2. Relación caudal sólido (ton/día) en canal principal y derivado, caño Tumaradó
TR
(años)
Qt León
Qs Leon
Qf Leon Qt Tum Qs Tum Qf Tum Qt Tum/
Qt León
Qs Tum/
Qs Leon
Qf Tum/Qf León
2.33 2882.7 1864.4 1018.3 2227.0 1229.0 997.9 0.77 0.66 0.98
5 3223.4 2372.7 850.8 2289.4 1455.6 833.8 0.71 0.61 0.98
15 3432.7 2596.9 835.8 2378.1 1559.1 819.1 0.69 0.60 0.98
25 3808.5 3292.8 515.8 2102.1 1596.6 505.4 0.55 0.48 0.98
50 4392.0 3874.5 517.5 2375.9 1868.7 507.2 0.54 0.48 0.98
100 5454.7 4925.8 529.0 2880.5 2362.1 518.4 0.53 0.48 0.98
En el Tumaradó, el caudal líquido que se deriva corresponde al 82% antes de la difluencia
(82% líquido y 77% del sólido). Los sedimentos se distribuyen proporcionalmente con
respecto al canal principal, es decir, el 98% del material del fondo continúa por el Tumaradó
(¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. 2) y el 55% (promedio) del material
suspendido del canal principal continúa por el Tumaradó.
CONCLUSIONES
El modelo CCHE2D representa adecuadamente la división de caudales líquidos y sólidos
medidos en campo en las difluencias y confluencia analizadas; además, identifica las zonas de
agradación tal como se observan en las fotografías aéreas e imágenes de satélite.
Las afirmaciones de H. Bulle (1926) se corroboran en el río León:
• En una bifurcación los caudales sólidos y líquidos se distribuyen en proporciones
diferentes, para el caño el Sábalo las proporciones son 65% liquido y 30% sólido. Para el
caño Tumaradó las proporciones son 73% líquido y 63 % sólido.
• La proporción en la que se distribuyen los caudales sólidos en suspensión y de fondo
también es diferente: en el caño el Sábalo es derivado el 29% de la carga en suspensión,
mientras que la carga de fondo se incrementa apreciablemente debido a los procesos
erosivos antes mencionados. Para el caño Tumaradó la carga se distribuye entre el 98 %
para la carga de fondo y el 60% de la carga del León continua en suspensión por el
Tumaradó.
• En una bifurcación las capas inferiores del flujo con el sedimento de fondo se derivan en
casi su totalidad hacia el canal derivado, como se pudo apreciar en los resultados para el
caño Tumaradó.
• El ángulo de derivación es 27° para el caño el Sábalo y 52° para el caño Tumaradó. Este
ángulo tiene una influencia marcada en el caso de estudio ya que la distribución del
caudal líquido y del sedimento presentan proporciones inversas según el ángulo de
derivación (contrario a la afirmación de Bulle): mas sedimento de fondo para el ángulo de
derivación mayor (como es el caso del Tumaradó).
La gradación del sedimento no muestra diferencias apreciables en los casos de la difluencia o
confluencia analizadas en este estudio; sin embargo, las tasas de transporte sólido se
distribuyen en proporciones diferentes a las correspondientes para el caudal líquido, así:
• En la difluencia León-Sábalo (DS), el 65% del caudal líquido es derivado hacia el caño El
Sábalo y el 35 restante continúa por el río León. El 30% del caudal sólido total es
derivado hacia el Sábalo y el 70% restante continúa por el León. En cuanto al modo de
transporte, el 29% del sedimento en suspensión es derivado hacia el Sábalo mientras que
el 71% restante continua por el río León hacia aguas abajo y el 164 % del sedimento de
fondo es derivado hacia el Sábalo; indicando un aporte importante de sedimentos debido
a los procesos erosivos del canal en la entrada al caño el Sábalo por lo cual se prevé una
ampliación del caño para dar cabida probablemente a todo el flujo del río León.
• En la difluencia León-Tumaradó (DT), el caudal líquido que se deriva corresponde al
73% antes de la difluencia. Los sedimentos se distribuyen proporcionalmente con
respecto al canal principal, es decir, el 63% del caudal sólido total continúa por el
Tumaradó, el 98% del material del fondo continua por el Tumaradó y el 55% (promedio)
del material suspendido del canal principal continua por el Tumaradó hacía las ciénagas
de Tumaradó.
LISTA DE SÍMBOLOS
Qb: caudal líquido en el canal derivado
Qp: caudal líquido en el canal principal
Gb: carga de fondo en el canal derivado
Gp: la carga de fondo en el canal principal
Qt León: caudal sólido total en el río León antes de la difluencia del Sábalo
Qs León: caudal en suspensión en el el río León antes de la difluencia del Sábalo
Qf León: caudal de fondo en el río León antes de la difluencia del Sábalo
Qt Sábalo: caudal sólido total en el caño el Sábalo
Qs Sábalo: caudal en suspensión en el Sábalo
Qf Sábalo: caudal sólido de fondo en el caño el Sábalo
Qt Tum: caudal sólido total en el caño Tumaradó
Qs Tum: caudal en suspensión en el Tumaradó
Qf Tum: caudal sólido de fondo en el caño Tumaradó
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Dargahi, B. (2008). “Mitigation of Sedimentation Problems in the Lower Reach of the River
Klaralven”. Journal of the Hydraulic Research. Vol. 46 No. 2. Pp 224-236.
Federicci, B. and Paola, C. (2003). “Dynamics of channel bifurcations in noncohesive
sediments”, Water Resources Research, Vol, 39, p 1162.
Khan A., R. Cadavid y S. Wang. (2000). “Simulation of channel confluence and bifurcation
using the CCHE2D model”. Journal of Water and Maritime Engineering, The Institution of
Civil Engineers/IAHR, Vol. 142, No. 2, pp 97-101.
Morris, G., Fan J., (1998). Reservoir sedimentation Handbook: design and management of dams, reservoirs, and watersheds for sustainable use. Ed. Mc Graw Hill, New York, U.S.A.
Posada L. 1995. Transport of sands in deep rivers. Ph.D. Dissertation. Colorado State University. U.S.A
Richardson, W. y C. Thorne. (2001). “Multiple thread flow and channel bifurcation in a
braided river: Brahmaputra-Jamuna river, Bangladesh”. Geomorphology, No. 38, pp 185-196.
Ramamurthy A. S. y M. G. Satish (1986). “Division of flow in short open channels branches”. Journal of the Hydraulic Engineering, Vol 114, No. 4, p 428-438.
Ramamurthy A. S., Tran D. M. y L. B. Carballada (1988). “Combining open channel flow
at right angled junctions”. Journal of the Hydraulic Engineering, Vol 114, No. 12, p 1449-
1461.
Shettar, A. S., and Murthy, K. K. (1996). “A numerical study of divisionof flow in open
channels”. Journal of Hydraulic Research, Vol. 34, No. 5, pp 651–675.
Vanoni, V. A., editor (1977). “Sedimentation Engineering”. ASCE Manuals and reports on
engineering practice No. 54,745 p.
Wang, S. S. Y., De Vries, M., Fokkink, R. I. and Langerak, A. (1995). "Stability of river bifurcations in 1D morphodynamic models”. Journal of Hydraulic Research, Vol 33, pp 739-
750.
Zanichelli, G., E. Caroni, V. Fiorotto. (2004). “River bifurcation analysis by physical and numerical modeling”. Journal of Hydraulic Engineering, Vol 130, No. 3, pp 237-242.
