Extracción de grava en el canal: ejercicio de enseñanza con canaleta de demostración

Nota del editor: Esta publicación sobre la extracción de grava dentro del cauce fue escrita por Steve Grimmer, artista mecánico en Little River.

Una de las cosas que mejor hacen las mesas de flujo de Emriver es ofrecer una demostración rápida de los efectos de las perturbaciones del cauce en un tramo de río que se encuentra en equilibrio. Debido a que la densidad de nuestro medio es de aproximadamente 60% de arena y grava lítica, este presenta una respuesta muy dinámica ante cualquier perturbación en el sistema. Veamos una demostración fantástica, ideal para grupos desde la secundaria hasta la universidad, así como para propietarios de tierras y mineros en cuencas fluviales. Es del capítulo 4 de nuestro Manual de ejercicios de laboratorio, incluido con cada mesa de corrientes Emriver y gratis para que cualquiera lo descargue. 

4.1 Extracción de grava en el cauce

Aunque está prohibida o fuertemente regulada en muchas partes del mundo, la extracción de arena y grava de los cauces fluviales es común en algunas regiones. La mesa de simulación de ríos Emriver es particularmente útil para demostrar los efectos de la extracción de grava en los cauces, especialmente los impactos fuera del sitio que suelen ser desconocidos para los legos. Estos incluyen la incisión del cauce (también llamada profundización) aguas arriba y aguas abajo del sitio, una mayor migración lateral y la erosión de las márgenes aguas arriba de la zona de extracción.

Comience con un canal meándrico estándar con una sinuosidad de aproximadamente 1.3. Alternativamente, puede comenzar con un canal recto. En cualquiera de los casos, envíe pulsos de caudal de aproximadamente 150 ml/s a través del modelo durante al menos 15 segundos para formar las características del canal. En el canal recto, debe permitir que se formen barras alternas. Ajuste la descarga del caudal (Q) a 35 – 55 ml/s. Después de disminuir el caudal, asegúrese de que el canal sea metaestable y que la continuidad del transporte de sedimentos sea constante en todo el canal.

Configuración de la mesa de corrientes

Aquí tienes uno súper rápido video de nuestro DVD didáctico (y de nuestro canal de YouTube y nuestro [YouTube] correspondiente lista de reproducción) que muestra cómo establecer las condiciones iniciales en un modelo Emriver Em2 con material de modelado Alpha. Me gusta nivelar aproximadamente el material primero, luego dibujar mis meandros deseados con el raspador triangular antes de excavar el canal con una cuchara. Luego compacto el material con una llana de madera para concreto. Tenga en cuenta que el material húmedo y compacto tiene mucha mejor cohesión que el material seco y suelto, lo que genera orillas de arroyos mucho más estables.

Demostraciones con mesa de corrientes

Una vez que hayas establecido un tramo relativamente estable (sin demasiada erosión en las riberas y con un transporte de sedimentos constante a lo largo de la sección), prueba la extracción dentro del cauce. Con una cuchara o con las manos, retira 250 ml (aproximadamente 1 taza) de material del cauce. Este video demuestra un ejemplo extremo. De la guía en video:

Un muy buen ejemplo de incisión fluvial aguas arriba y aguas abajo de una operación radical de extracción de grava dentro del cauce. El video comienza con un cauce autoformado marginalmente trenzado que fluye entre conjuntos de terrazas emparejadas. Se utiliza una excavadora para crear un gran foso en el cauce, lo que provoca la formación de un fuerte frente de erosión retrocedente. A medida que este frente de erosión pasa por los taludes de erosión aguas arriba, estos colapsan. Observe también que se forma otro frente de erosión bien definido después de que se retira el sedimento de este colapso. Luego vemos una incisión muy clara aguas abajo del foso. Aguas arriba, observe que el sedimento que entra al encuadre a la izquierda parece ser mucho más pequeño que el que entra al foso minero, y que este material está siendo erosionado del lecho y de las márgenes del cauce.

Aquí hay otro video ejemplo, con extracciones repetidas. En este caso, estamos usando una pequeña boquilla en una aspiradora para húmedo y seco, pero el principio es el mismo. El cauce en ambos videos está bastante maduro, con terrazas extensas y barras de meandro. Como explica nuestro manual complementario en DVD:

Este fragmento tiene buenos ejemplos de inestabilidad de los bancos causada por la incisión arriba de un dentro del canal mío y también el distintivo rara vez visto (al menos en estos modelos) erosión remontante aguas abajo de la mina a tajo abierto. El clip comienza con un caudal bajo, el cual aumenta a medida que progresa. La incisión retrógrada aguas abajo, que es indicado por gráficos a unos 0:47, ocurre después de que se excava el foso por segunda vez tiempo.

La Figura 4.1 de nuestro manual de laboratorio muestra la respuesta esperada a la minería en el cauce. Tenga en cuenta que el flujo va de derecha a izquierda en esta imagen.

La Figura 4.2 muestra un buen esquema del cauce que explica cómo el área minada roba todos los sedimentos del arroyo. Dado que el flujo que sale del área minada carece de sedimentos, erosionará el área aguas abajo para reequilibrarse.

Los lugares donde hay que vigilar la erosión aguas abajo, en particular, son las márgenes exteriores de las curvas en el cauce, las cuales se desmoronarán y colapsarán debido a la socavación en la base y a que la incisión reduce el nivel general del río. Este ejercicio es una excelente ilustración de la sensibilidad de los ríos y arroyos ante la extracción de materiales dentro del cauce, y muestra que se debe extremar la precaución antes de decidir ingresar con maquinaria pesada.