Efecto del diseño del trampolín de lanzamiento en presas sobre la erosión del cauce

Resumen

En el presente trabajo tiene como objetivo la definición de criterios para conocer la posición, forma y dimensiones del cuenco de erosión potencial aguas abajo de los trampolines de lanzamiento, y determinar si la erosión resultante puede llegar a afectar a la propia estructura del trampolín. Para ello fue necesario cubrir dos propósitos: el primero proponer una metodología que permite determinar el caudal de inicio del lanzamiento, teniendo en cuenta la curvatura del trampolín, lo que se consigue mediante la intersección de dos curvas, por analogía con un sistema de impulsión de agua: la curva característica del canal de descarga y la curva característica del trampolín; y el segundo proponer una metodología que permite determinar la posición, tamaño y forma del cuenco de erosión, para un determinado caudal de lanzamiento, en función de las características geométricas del trampolín. Conocer el caudal de inicio de lanzamiento es de particular interés porque permite establecer la posición del punto de impacto más próximo al aliviadero, y normalmente de la misma presa. Con el presente estudio se ha demostrado que ese caudal depende no solo de la profundidad z del trampolín, sino también de su radio R. Si el proyectista desea un caudal de inicio de lanzamiento elevado, en la fase de diseño y en función de las condiciones hidráulicas, debería usar un ángulo de lanzamiento elevado y un radio pequeño. Además, el trampolín para caudales pequeños podría funcionar también como cuenco de resalto; será decisión del proyectista elegir dónde disipar dichos caudales pequeños y frecuentes, si en el cauce del río o en el trampolín. La decisión dependerá de las características geológica del río y también de la necesidad y de los costes de realización de un cuenco pre-excavado. Establecer a priori la posición del cuenco de erosión aguas abajo de un aliviadero tipo trampolín, permite controlar la zona de impacto cuya forma y tamaño dependerán tanto de la geometría del trampolín como de los caudales de funcionamiento. Que lleguen o no a alcanzarse las dimensiones estimadas depende de las características geológico-geotécnicas del área de impacto. Se ha observado que cuanto mayor es el ángulo de lanzamiento, en el rango de ángulos ensayado, mayor es la profundidad de erosión, y la forma del cuenco de erosión se aproxima más a una circunferencia; con ángulos menores los cuencos son más alargados y menos profundos. El objetivo final es proporcionan unas fórmulas empíricas para establecer la posición, tamaño y forma del cuenco de erosión en función de las características geométricas del trampolín, lo que permite analizar la potencial afección de la erosión a la estructura del trampolín, y puede servir de base para el diseño de un cuenco pre-excavado.