Graus de llibertat (geomorfología fluvial)

El grau de llibertat d'un escurrimiento és el número de paràmetros que poden ajustar-se lliurement, en el temps, en passar despeses líquides i sòlits preestablits.

Escurrimiento en un grau de llibertat

Eixemple de riu en un grau de llibertat, el tirant és funció solament del cabal

Un canal de secció geomètrica constant en el fondo i les parets rígides i pendents conegudes, com pot ser un canal revestit, o un riu que corre a lo llarc d'una falla geològica en el contacte entre dos roques resistents, es diu que té un grau de llibertat. En passar una despesa líquida Q, s'establirà un escurrimiento en un tirant d'aigua d, el valor de la qual serà constant sempre que escurra la mateixa despesa. En atres paraules, una despesa donada passarà sempre en el mateix tirant.

Este escurrimiento està definit per un sol paràmetro, el tirant d, i per tant es requerix una sola equació per a obtindre-la. L'equació que relaciona el valor de d en el cabal Q pot ser la de Manning, Chézy, Darcy o Darcy-Weisbach, entre unes atres. La més utilisada pels ingeniers és la de Manning.

Els rius en els que el fondo està format per vores rodades, i els seus màrgens són de roca tenen un grau de llibertat, sempre que el fluix no tinga la capacitat de moure les vores rodades del fondo.

Escurrimiento en dos graus de llibertat

Canal en dos graus de llibertat, en este cas el tirant i l'ample de la corrent

Una corrent té dos graus de llibertat quan ajusta lliurement dos variables geomètriques, generalment el tirant d, i la pendent S. Açò ocorre, per eixemple, quan es té un canal en parets rígides, i el fondo està format per material que pot ser arrastrat pel líquit. Si per dit canal es fa passar en forma constant una despesa líquida i una despesa de sediment, la pendent i el tirant s'ajustaran, fins que s'establixca la continuïtat en el transport de sediment a lo llarc de tot el tram. En això s'obté, per a cada combinació de cabal líquit i cabal sòlit, una combinació fixa de tirant d i pendent S.

Quan es donen les condicions dalt descrites, es diu que la corrent té dos graus de llibertat, i es requerixen dos equacions per a obtindre les dos variables indicades.

Les equacions necessàries per a determinar les variables mencionades són: primer una de resistència de fluix per a canals de fondo mòvil, com poden ser les propostes per Cruickshank - Maza, Engelund o Einstein. Segon, una equació de transport de sediment del fondo, com pot ser la de Meyer-Peter i Müller, Shields o Engelund. Les fòrmules de resistència al fluix mencionades prenen en conte els efectes produïts pel material de fondo i les ondulacions que en ell es produïxen, pero no tenen en conte les pèrdues ocasionades per atres efectes com a vegetació, irregularitats de les màrgens o els canvis de geometria de les seccions travesseres. Per això, també s'utilisen fòrmules com les que es varen mencionar per a corrents d'un grau de llibertat, principalment la de Manning, ya que, en el seu coeficient es poden considerar-los efectes mencionats.

Els rius encañonados en màrgens rocoses o en màrgens arcillosas en alta cohesió, generalment tenen dos graus de llibertat.