Carga de cama

Partículas en un fluido que fluye que se transportan a lo largo del lecho.

Sedimento de carga de lecho en el vaguado de Campbell Creek en Alaska .

El término carga de lecho o carga de fondo describe partículas en un fluido que fluye (generalmente agua) que se transportan a lo largo del lecho de la corriente . La carga de cama es complementaria a la carga suspendida y a la carga de lavado .

La carga del lecho se mueve rodando, deslizándose y/o saltando .

Generalmente, la carga del lecho aguas abajo será más pequeña y más redondeada que la carga del lecho aguas arriba (un proceso conocido como clarificación aguas abajo). Esto se debe en parte al desgaste y abrasión que resulta del choque de las piedras entre sí y contra el canal del río, eliminando así la textura rugosa ( redondeo ) y reduciendo el tamaño de las partículas. Sin embargo, el transporte selectivo de sedimentos también juega un papel en relación con la clarificación aguas abajo: las partículas más pequeñas que el promedio son arrastradas más fácilmente que las partículas más grandes que el promedio, ya que la tensión de corte requerida para arrastrar un grano es linealmente proporcional al diámetro del grano. . Sin embargo, el grado de selectividad por tamaño está restringido por el efecto de ocultación descrito por Parker y Klingeman (1982), ^[1] en el que las partículas más grandes sobresalen del lecho mientras que las partículas más pequeñas quedan protegidas y ocultas por partículas más grandes, con el resultado de que casi todo el grano Los tamaños quedan arrastrados casi al mismo esfuerzo cortante. ^{[2] [3]}

Las observaciones experimentales sugieren que un flujo uniforme en la superficie libre sobre un lecho plano sin cohesión es incapaz de arrastrar sedimentos por debajo de un valor crítico de la relación entre las medidas de las fuerzas hidrodinámicas (desestabilizadoras) y gravitacionales (estabilizadoras) que actúan sobre las partículas de sedimento, lo que se denomina así: llamado estrés de Shields . Esta cantidad se lee como: ${\displaystyle \tau _{*c}}$ ${\displaystyle \tau _{*}}$

${\displaystyle \tau _{*}={\frac {u_{*}^{2}}{(s-1)gd}}}$,

donde es la velocidad de fricción , s es la densidad relativa de las partículas, d es el diámetro efectivo de las partículas que es arrastrada por el flujo y g es la gravedad. La fórmula de Meyer-Peter-Müller ^[4] para la capacidad de carga del lecho en condiciones de equilibrio y flujo uniforme establece que la magnitud del flujo de carga del lecho por unidad de ancho es proporcional al exceso de esfuerzo cortante con respecto a uno crítico . Específicamente, es una función no lineal que aumenta monótonamente del exceso de tensión de Shields , generalmente expresada en forma de ley de potencia. ${\displaystyle u_{*}}$ ${\displaystyle q_{s}}$ ${\displaystyle \tau _{*c}}$ ${\displaystyle q_{s}}$ ${\displaystyle \phi (\tau _{*}-\tau _{*c})}$

Referencias

1. Parker, Gary; Klingeman, Peter C. (2010). "Sobre por qué se pavimentan los arroyos con lecho de grava". Investigación de recursos hídricos . 18 (5): 1409-1423. doi :10.1029/WR018i005p01409.
2. Ashworth, Philip J.; Ferguson, Robert I. (1989). "Arrastre selectivo por tamaño de la carga del lecho en arroyos de lecho de grava". Investigación de recursos hídricos . 25 (4): 627–634. Código Bib : 1989WRR....25..627A. doi :10.1029/WR025i004p00627.
3. Parker, Gary; Toro-Escobar, Carlos M. (2002). "Igual movilidad de gravas en arroyos: Lo que queda del día". Investigación de recursos hídricos . 38 (11): 1264. Código bibliográfico : 2002WRR....38.1264P. doi : 10.1029/2001WR000669 .
4. Meyer-Peter, E; Müller, R. (1948). Fórmulas para el transporte de carga en plataforma . Actas de la segunda reunión de la Asociación Internacional para la Investigación de Estructuras Hidráulicas. págs. 39–64.