Red de Flujo en Presas

Usos de las redes de flujo 1. Gasto de filtración 2. Subpresión 3. Tubificación

RED DE FLUJO

E

RED DE FLUJO Es la malla ortogonal formada por las líneas de corriente y la líneas equipotenciales en acuífero homogéneo e isotrópico. GRADIENTE HIDRAULICO Indica la dirección en la que se produce el máximo cambio de energía entre dos equipotenciales. TUBO DE FLUJO Es la porción del acuífero limitado por una serie de líneas de corriente que pasan por un contorno cerrado. El caudal que circula por el tubo de corriente se mantiene constante.

Filtraciones en presas de tierra

TUBIFICACIÓN Erosión interna o tubificación (piping): El agua arrastra una partícula entre los huecos de un suelo dependiendo de la relación entre los tamaños de las partículas y los huecos y del gradiente hidráulico.

SUBPRESIÓN La subpresión es un fuerza ascendente producida por el agua sobre una estructura, elemento de contención o cimentación sumergida.

SOLUCION GRAFICA DE LA ECUACION GENERAL DEL FLUJO SUBTERRANEO. MEDIO HOMOGENEO E ISOTROPICO.

E

1 Energía potencial 2 Energía de presión hidrostática EA=EPOT+ECI+EPRE EPOT=W*Z 3 Energía cinética ECI=M*(V^2/2g) EPRE=FPRESION*h Ф=Z+h

C

Ф

B

h

Z=5m h=6m ФA=5+6=11m ФB=6+5=11m

LEY DE DARCY

LEY DE DARCY

ESQUEMA DEL EXPERIMENTO DE DARCY

Ф=z+h

4m 2m

1m

Q=KiA i=DØ/L

0

GRADIENTE HIDRAULICA Y PENDIENTE DE NERGIA

E1

L’ E1

SOLUCION DE LA ECUACION DE LAPLACE

GRAFICO APLICABLE A REGIMEN PERMANENTE METODO DE RED DE FLUJO

ANALITICO SOLUCIONES APLICADAS A LA HIDRAULICA DE POZOS

NUMERICO METODO DE DIFERENCIAS FINITAS Y METODO DE ELEMENTOS FINITOS

SOLUCION GRAFICA DE LA ECUACION DE FLUJO SUSBETERRÁNEO

E

1 Solución gráfica Es conocida con el nombre de método de las redes de flujo. La solución gráfica de la ecuación general del flujo subterráneo sólo es aplicable en régimen permanente. Es conocida con el nombre de método de las redes de flujo. LINEA DE CORRIENTE Es la línea que es constantemente tangente al vector velocidad definido en un medio poroso a partir de la Ley de Darcy LINEA EQUIPOTENCIAL Es el lugar geométrico de los puntos que tienen el mismo potencial hidráulico. Son las líneas en las que el agua subterránea tiene la misma energía en todos sus puntos. Las líneas de corriente y las líneas equipotenciales son perpendiculares.

SOLUCION GRAFICA DE LA ECUACION GENERAL DEL FLUJO SUBTERRANEO

E

Q=Kab(Δh/Δl) a a

b

⃗  𝐴

⃗  𝐴

https://drive.google.com/file/d/1spwdkLWXrvPhDZvQAV0FzmZDpXxachaZ/view? fbclid=IwAR25n17RTh4iQSRB30__8B9uTiiFUtfpeJ12Dgs4ouVb3ZSc5Lbl6KBzl3w

ECUACION GENERAL DE FLUJO SUSBETERRÁNEO EN REGIMEN O ESTACIONARIO O PERMANENTE

E

MAPA DE NIVELES FRATICOS

E

CHAPRA

APLICACION

RESULTADOS

CURVAS ISOHIPSAS (AUTOCAD LAND)

⃗  𝐴

⃗  𝐴

https://drive.google.com/file/d/1spwdkLWXrvPhDZvQAV0FzmZDpXxachaZ/view? fbclid=IwAR25n17RTh4iQSRB30__8B9uTiiFUtfpeJ12Dgs4ouVb3ZSc5Lbl6KBzl3w

ECUACION GENERAL DE FLUJO SUSBETERRÁNEO EN REGIMEN O ESTACIONARIO O PERMANENTE

E

MAPA DE NIVELES FRATICOS

E

CHAPRA

APLICACION

RESULTADOS

CURVAS ISOHIPSAS (AUTOCAD LAND)

12

SOLUCION GRAFICA DE LA ECUACION GENERAL DEL FLUJO SUBTERRANEO. MEDIO HOMOGENEO E ISOTROPICO.

E

SOLUCION GRAFICA DE LA ECUACION GENERAL DEL FLUJO SUBTERRANEO. MEDIO HOMOGENEO E ISOTROPICO.

E

SOLUCION GRAFICA DE LA ECUACION GENERAL DEL FLUJO SUBTERRANEO. MEDIO HOMOGENEO E ISOTROPICO.

E

SOLUCION GRAFICA DE LA ECUACION GENERAL DEL FLUJO SUBTERRANEO. MEDIO HOMOGENEO E ISOTROPICO.

E

SOLUCION GRAFICA DE LA ECUACION GENERAL DEL FLUJO SUBTERRANEO. MEDIO HOMOGENEO E ISOTROPICO.

E

30 Q=K(2000)*(4/23)

Q=KA(ΔØ/L) 10

y Φ2

x

SOLUCION GRAFICA DE LA ECUACION GENERAL DEL FLUJO SUBTERRANEO. MEDIO HOMOGENEO E ISOTROPICO.

E

OBTENCION DE UNA RED DE FLUJO EN UN MEDIO HOMOGENEO E ISOTROPICO

Ecv

Ejemplo Supóngase que la masa de suelo para la cual se ha dibujado la red de flujo de la figura siguiente tiene 1 m. de alto y 2 m. de largo; que la carga o potencial total es de 4 m., y que la conductividad hidráulica K= 4.5 cm/hr. Determinar el gasto de filtración en (cm3/hora):  Por medio de la ecuación del método gráfico  Por medio de la ley de Darcy.

OBTENCION DE UNA RED DE FLUJO EN UN MEDIO HOMOGENEO E ISOTROPICO

Ecv

Q=KAi

4m 5.1m 2m

A

D

0.1m 1.1m

1m

Q=K(100cm2)*(4/2)=900cm3/hr Q=K(4)*(5/10)=900 cm3/hr

Q=KiA

Ejemplo Si en la siguiente figura K=10 m/d y la longitud del dique es 100 m. Determinar el gasto de filtración: 30 m 9m 1.5 m

https://minas.medellin.unal.edu.co/centro-editorial/libros/hidraulica-deaguas-subterraneas

Filtración tolerable

Otro factor que, a veces, determina la inclinación de los taludes es la cantidad de filtración que puede tolerar. Si la cortina esta sobre un cimiento permeable, puede ser necesario aumentar el ancho de la base para reducir la filtración. La filtración también puede reducirse si se coloca una cubierta impermeable en el lado de aguas arriba de la cortina para aumentar la trayectoria de filtración con el uso de un muro de guarda o dentellón en el cimiento, como una tablaestaca o una zanja llena de arcilla. Esta no debe de exceder a la cantidad que se pierde por evaporación.