Cómputo de la incorporación de sedimento en suspensión en flujos turbulentos no permanentes utilizando un enfoque estocástico

Resumen

Para calcular la cantidad total y distribución vertical de sedimento en suspensión es preciso conocer una concentración de referencia cerca del lecho o función de incorporación, para lo cual se ha hecho un considerable esfuerzo por obtener dichas fórmulas. Existen varias funciones de incorporación en la bibliografía, pero todas ellas han sido derivadas para condiciones de flujo permanente y uniforme. La bondad de estas relaciones para predecir tasas de incorporación en flujos no permanentes no ha sido demostrada y tampoco se ha intentado desarrollar una formulación general que sea aplicable tanto en condiciones permanentes como no permanentes.

El enfoque tradicional relaciona la incorporación de sedimento con el esfuerzo de corte asociadocon la fricción de grano en una forma determinística, proveyendo sólo una relación entre valores medios. Una alternativa es considerar el esfuerzo de corte y la incorporación como magnitudes estocásticas turbulentas y expresarlas en términos de sus funciones de densidad de probabilidad (PDF). De esta manera se pueden obtener estadísticos de la incorporación a partir de las PDF del esfuerzo de corte tanto en situaciones de flujos permanentes como no permanentes, dado que el efecto de la impermanencia está implícito en la PDF, Esta nueva metodología fue usada para estimar la incorporación de sedimento debido al paso de embarcaciones en los ríos Mississippi e Illinois. Al usar una expansión en cumulantes de bajo orden para describir la PDF del esfuerzo de corte y una versión generalizada de la relación de incorporación de García y Parker (199 l), se obtuvo una expresión para el promedio de la incorporación, en función del promedio, varianza, asimetría y kurtosis del esfuerzo de corte. Los resultados se comparan satisfactoriamente con valores mencionados en la literatura.