Carga de cama

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

Sedimentos de carga de fondo en el talweg de Campbell Creek en Alaska .

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

La carga de fondo se mueve rodando, deslizándose y/o saltando .

En general, la carga de fondo aguas abajo será más pequeña y más redondeada que la carga de fondo aguas arriba (un proceso conocido como afinamiento aguas abajo). Esto se debe en parte a la atrición y abrasión que resulta de la colisión 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 el afinamiento aguas abajo: las partículas más pequeñas que el promedio se arrastran 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 de 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 pequeñas son protegidas y ocultas por partículas más grandes, con el resultado de que casi todos los tamaños de grano se arrastran con casi la misma tensión de corte. ^{[2] [3]}

Las observaciones experimentales sugieren que un flujo uniforme de superficie libre sobre un lecho plano sin cohesión no puede arrastrar sedimentos por debajo de un valor crítico de la relación entre las medidas de fuerzas hidrodinámicas (desestabilizadoras) y gravitacionales (estabilizadoras) que actúan sobre las partículas de sedimento, la denominada tensión 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 partículas, d es un diámetro efectivo de partícula que es arrastrado 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 para el ancho de la unidad es proporcional al exceso de tensión de corte con respecto a una crítica . Específicamente, es una función no lineal monótonamente creciente del exceso de tensión de Shields , típicamente expresada en forma de una 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). "Por qué se pavimentan los arroyos con lecho de grava". Water Resources Research . 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 con lecho de grava". Investigación de recursos hídricos . 25 (4): 627–634. Código Bibliográfico :1989WRR....25..627A. doi :10.1029/WR025i004p00627.
3. Parker, Gary; Toro-Escobar, Carlos M. (2002). "Igual movilidad de la grava en los arroyos: los restos del día". Water Resources Research . 38 (11): 1264. Bibcode :2002WRR....38.1264P. doi : 10.1029/2001WR000669 .
4. Meyer-Peter, E; Müller, R. (1948). Fórmulas para el transporte de cargas de fondo . Actas de la 2.ª reunión de la Asociación Internacional para la Investigación de Estructuras Hidráulicas. págs. 39–64.