Carga de cama

El término carga de fondo o sedimentación de fondo describe las partículas en un fluido en movimiento (generalmente agua) que son transportadas a lo largo del lecho del arroyo . La carga de fondo es complementaria a la carga en suspensión y la carga de arrastre .

La carga de lecho se mueve rodando, deslizándose y/o saltando (dando saltos).

Generalmente, la carga de fondo aguas abajo será más pequeña y 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 resultan de las colisiones de las piedras entre sí y contra el cauce del río, eliminando así la textura rugosa ( redondeamiento ) 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 el esfuerzo cortante requerido para arrastrar un grano es directamente proporcional a su diámetro. Sin embargo, el grado de selectividad de tamaño está limitado 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 las partículas más grandes, con el resultado de que casi todos los tamaños de grano se arrastran con casi el mismo esfuerzo cortante. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

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

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

dónde${\displaystyle u_{*}}$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 de fondo en condiciones de equilibrio y flujo uniforme establece que la magnitud del flujo de carga de fondo ${\displaystyle q_{s}}$para un ancho unitario es proporcional al exceso de esfuerzo cortante con respecto a uno crítico.${\displaystyle \tau _{*c}}$. Específicamente,${\displaystyle q_{s}}$es una función no lineal monótonamente creciente de la tensión de Shields en exceso${\displaystyle \phi (\tau _ {*}-\tau _ {*c})}$, generalmente expresada en forma de ley de potencias.