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Transporte de Sedimentos de Fondo en el Río Cauca Capítulo 4, Programa de mediciones de Campo

Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca – CVC Universidad del Valle 4.1

4 PROGRAMA DE MEDICIONES DE CAMPO 4.1 GENERALIDADES Con base en la revisión y el análisis efectuado de las diferentes metodologías y equipos disponibles actualmente para la medición del transporte de sedimentos de fondo se decidió utilizar en los sectores de las estaciones de Hormiguero y Juanchito un equipo muestreador tipo trampa de diferencia de presiones. Teniendo en cuenta las características hidrodinámicas y sedimentológicas del Río Cauca en este tramo se consideró apropiado emplear el equipo Helley-Smith. Para el efecto, se adquirió el muestreador 404-018 Helley-Smith 8035, con un peso de 29.5 kg operado con cable suspendido mediante un malacate manual, con una boquilla de muestreo de 3”x 3”. Este equipo está fabricado en acero inoxidable, con dimensiones 0.18 m x 0.32 m x 1.00 m, y utiliza una canastilla con una malla en poliéster tipo #1 (0.25 mm), (Foto No 4.1).

Foto No. 4.1 Muestreador Helley-Smith Los sitios seleccionados en el Río Cauca para determinar el transporte de sedimentos de fondo fueron las secciones transversales ubicadas aguas abajo de los puentes de Hormiguero y de Juanchito (ver Fotos Nos. 4.2 y 4.3), por su cercanía de las estaciones hidrométricas respectivas, y ser sitios seguros y de fácil acceso, donde se pueden muestrear sedimentos de fondo en épocas de invierno y verano. Con el fin de establecer el procedimiento de muestreo más apropiado para las condiciones hidrodinámicas y sedimentológicas existentes en las estaciones de aforo se realizaron



pruebas preliminares aplicando cada uno de los métodos (SEWI, MEWI, UWI) para diferentes condiciones de flujo.

Foto No. 4.2 Vista general del Puente Hormiguero

Foto No. 4.3 Vista general del Puente Juanchito

Las muestras son recolectadas en las diferentes verticales seleccionadas a lo ancho de la sección transversal del cauce en la estación de aforo. El personal de campo compara cada muestra con la muestra previa y verifica si el material varía considerablemente de tamaño de un lugar a otro. Muestras de diferentes tamaños y pesos no deben combinarse para obtener muestras compuestas. Si el muestreador extrae material grueso y material fino, debe tomarse otra muestra cerca (unos 30 cm) del sitio original. Si luego de dos o tres intentos en la vecindad del primer muestreo, la diferencia no es apreciable o notoria, la primera muestra puede considerarse representativa. Pequeños depósitos de material que son más gruesos o más finos que el material de fondo no son considerados representativos del tamaño del material de fondo de la sección transversal.



4.2 PROCEDIMIENTO DE MUESTREO O PROTOCOLO DE MUESTREO A continuación se describe el procedimiento adoptado para la ejecución de un aforo sólido en la campaña de medición del transporte de sedimentos de fondo en el Río Cauca en las estaciones Hormiguero y Juanchito: i) Inspección de las condiciones generales del río: Se observaron las condiciones de

niveles y velocidades que presentaba el flujo para establecer medidas que se deben tomar antes de realizar el aforo. Esta revisión es importante puesto que cuando un río presenta niveles y caudales altos, arrastra materiales como troncos, plantas, basura, etc., que pueden poner en riesgo la integridad de los técnicos aforadores y los equipos de medición; por consiguiente, las mediciones a caudales altos pueden hacerse sólo si se garantiza total protección a los técnicos y los equipos de medición (ver Foto No. 4.4).

Foto No. 4.4 Equipos asegurados con manila a la baranda del puente ii) Registro de datos e información general: En el formato diseñado para consignar la

información importante de un aforo sólido deben llenar los datos correspondientes al nombre de la estación, la fecha, los nombres de los técnicos, la hora de inicio y el procedimiento de aforo a seguir.

iii) Armado del equipo: Se ensambló correctamente todo el equipo de mediciones, el cual

consta básicamente de un malacate y su medidor de longitud del cable, el equipo muestreador y la cesta o malla de muestreo. Una vez ensamblado el conjunto se verificó que funcionara adecuadamente (ver Foto No. 4.5), así como el contador, comprobando su continuidad.

iv) Selección del método de muestreo: Con el fin de seleccionar el método de muestreo

más apropiado para las estaciones de Hormiguero y Juanchito, durante los primeros aforos se implementaron y evaluaron los tres métodos SEWI, MEWI y UWI descritos



anteriormente (ver Capítulo 3.3). Como se indicó, el primer método (SEWI) permite identificar la variabilidad espacial (en la sección transversal del cauce) del transporte de sedimentos de fondo mientras que los otros dos métodos (MEWI y UWI) permiten evaluar la variabilidad temporal del transporte de fondo.

De acuerdo con los resultados obtenidos durante los primeros aforos sólidos, en los cuales se encontró que una fracción muy importante del transporte de sedimentos de fondo ocurría principalmente sobre la parte de la sección transversal próxima a la margen derecha (en las dos estaciones monitoreadas), mostrando una distribución no uniforme de las tasas de transporte de fondo en la sección transversal, se adoptó el método UWI (Aforos en verticales no espaciadas uniformemente a lo ancho del cauce). Sin embargo, durante los primeros aforos realizados en el mes de noviembre de 2006 se observó una distribución relativamente uniforme del transporte de sedimentos de fondo en la sección transversal, originada muy posiblemente por el incremento en los caudales en el Río Cauca para este periodo con relación al mes de octubre. Esta nueva condición en el río obligó a revisar y evaluar el método seleccionado anteriormente. Con base en el análisis de los últimos aforos efectuados los caudales y los transportes de sólidos medidos en cada vertical no variaban de manera significativa de un transecto a otro durante una jornada de mediciones. Debido a esto se adoptó el método SEWI modificado, en el cual se realizan mediciones de aproximadamente 20 verticales igualmente espaciadas cada 4 m, tomando 3 muestras consecutivas en cada vertical, y en un solo transecto.

Foto No. 4.5 Verificación del funcionamiento del equipo v) Determinación del tiempo de muestreo: Para establecer el tiempo de recolección de

una muestra de transporte de sedimentos de fondo se procedió a sumergir el muestreador hasta el lecho del río y se recogió la muestra previendo que durante el tiempo de muestreo la bolsa recolectora no se llenara más del 50%; en ocasiones es necesario realizar varios ensayos para estimar el tiempo de recolección más apropiado.



Durante los primeros aforos se ensayaron diferentes tiempos de muestreo (desde 1 minuto hasta 5 minutos), encontrándose finalmente apropiado un tiempo de muestreo de 3 minutos.

vi) Medición de la altura de suspensión: para medir la altura de suspensión se colocó el

contador del malacate en cero, luego se hizo descender el muestreador hasta que la parte inferior de su marco tocara la superficie del agua (Foto No. 4.6). El valor medido de la altura de suspensión se anota en el formato A1 (ver Anexo No. 1) en el campo AS, siendo importante que la altura medida y la abscisa (vertical) correspondan entre sí.

Foto No. 4.6 Medición de la altura de suspensión

vii) Medición de la longitud del cable sumergido: Para medir la longitud del cable

sumergido (LS) se colocó el contador del malacate en cero cuando la parte inferior del marco tocó la superficie del agua y luego se hizo descender el muestreador hasta tocar el lecho del río. Es importante enrollar el cable unos 10 cm una vez el muestrador toque el fondo del lecho y luego se deja descender nuevamente; el objetivo de esta operación es lograr una posición estable del conjunto, el valor obtenido se consignó en la columna LS del formato A1.

En el formato de campo A1 se deben registrar los datos correspondientes a cada muestra y al procedimiento de muestreo; al mismo tiempo se debe realizar un correcto etiquetado de la muestra recolectada, no sólo para su identificación en campo sino también en el laboratorio. La etiqueta de cada muestra debe contener los tópicos descritos en el formato de campo A2 (ver Anexo No.1). En el Anexo No. 2 se presentan los cuadros que resumen los datos obtenidos de la campaña de campo aplicando estas metodologías, los datos medidos en campo que se muestran en estos cuadros son:



• La abscisa donde se hicieron las mediciones puntuales, y las abscisas de las orillas cada día con el objetivo de determinar el ancho superior del río.

• El registro del día y la hora (H) en que se hizo la medición para relacionar el transporte

de fondo medido con el caudal del río. • La profundidad de flujo en cada vertical (LS), parámetro que debe corregirse teniendo

en cuenta el ángulo de arrastre (φ) que se presenta por el empuje sobre el aparato debido a la corriente.

• La altura desde el nivel del agua hasta el malacate (AS), que al igual que el ángulo de

arrastre, se necesita para hacer la corrección de la profundidad. • El tiempo de muestreo (T), el cual junto con el peso seco de la muestra (Gs), se utiliza

para calcular el transporte de fondo puntual. Igualmente se incluyen en los Cuadros del Anexo 2 resultados como la profundidad corregida (PF), la masa seca (Gs) de la muestra obtenida en el laboratorio, el ancho aferente (Ba) y el transporte de fondo (Sbb) puntual (el factor de calibración α utilizado para el calculo de Sbb puntual es 1). La campaña de muestreo se ejecutó en el periodo 13 de octubre del 2006 a 02 de enero del 2007, durante el cual se ejecutaron 30 aforos, uno por día. El análisis de los primeros aforos permitió evaluar los diferentes métodos descritos anteriormente, para adoptar finalmente el método SEWI modificado, el cual se ajusta a las condiciones de transporte de sedimentos existentes en las estaciones Hormiguero y Juanchito.

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