MODELADO FLUVIAL

Modelado fluvial

Forma de paisaje originado por la acción de las aguas de los cauces de la red de drenaje de una cuenca fluvial, que erosionan, transportan y depositan sedimentos. El término ‘río’ se emplea como convención, el modelado fluvial afecta a todos los canales de drenaje, cualquiera que sea su tamaño, desde los más pequeños arroyuelos hasta los ríos más caudalosos del mundo.

Acción fluvial

Los principales factores responsables de la formación y evolución de los ríos y su modelado son la erosión, el acarreo de sedimentos y la deposición. Los ríos pueden modificar el paisaje, puesto que la energía potencial del agua se transforma, en su recorrido descendente, en energía cinética responsable de la erosión, el transporte y la deposición.

La cantidad de energía potencial que dispone un río es proporcional a su altitud inicial sobre el nivel del mar. Con el fin de minimizar la conversión de energía potencial en energía térmica (o calor) como consecuencia de la fricción y, por tanto, aumentar la energía cinética, el río sigue el curso que menos resistencia presente. Incluso así, se estima que el 95% de la energía potencial de un río se usa para salvar la fricción, que tiene lugar, de forma especial, en el lecho y en los márgenes del cauce, aunque también es importante la fricción interna del agua y la resistencia del aire sobre la superficie.

Hay dos tipos principales de flujos: laminar y turbulento.

Flujo Laminar: el primero es un movimiento horizontal, en el que las aguas fluyen en capas muy definidas sobre los sedimentos del lecho, sin arrastrarlos. Se considera que la corriente laminar es más teórica que real en los ríos.

Flujo turbulento: que es predominante, consiste en una serie de erráticos remolinos verticales y horizontales que se desplazan río abajo. Las turbulencias varían en relación directa con la velocidad de la corriente, que, a su vez, depende de la cantidad de energía cinética existente. Cuanto mayor sea la energía cinética, mayor será la velocidad (y viceversa) y la turbulencia de la corriente.

Erosión

La erosión es el proceso por el cual los ríos ensanchan y alargan su cauce. Existen diversos tipos de erosión.

La acción hidráulica se produce cuando la energía del flujo de agua que choca con los márgenes y el lecho del río es suficiente para separar fragmentos rocosos. Esta fuerza hidráulica desintegradora tiene su origen al introducirse el agua en las grietas de lecho rocoso. El aire que hay en ellas se comprime y aumenta la presión. Con el tiempo, se debilita la roca y se van desprendiendo fragmentos. Además de actuar sobre el lecho rocoso del río, las aguas pueden erosionar elementos previamente desgajados que se depositan en la base de las laderas fluviales después de ser arrancadas de las rocas —acumulaciones denominadas canchales o coluviones— mediante procesos de meteorización como la gelivación, la cristalización de la sal o la acción de plantas y animales. Este proceso se denomina aporte de sedimentos.

La efectividad de la corriente como agente erosivo queda aumentada por el efecto del choque de los sedimentos disueltos en el agua contra el lecho rocoso del canal, fenómeno denominado corrosión. Éste es responsable en gran parte de la entalladura que crea y ahonda el cauce y es muy importante en épocas de inundaciones.

Transporte

La corriente transporta el material erosionado río abajo, acompañado de los sedimentos arrastrados al cauce por las escorrentías —el flujo que surca la superficie, cuando el suelo ya no puede absorber más el agua de las precipitaciones—. Todo este material recibe el nombre de carga fluvial. Se puede clasificar esta carga fluvial en tres categorías, según su origen.

·         Los productos disueltos son los sedimentos derivados de la corrosión y de la meteorización química.

·         Las partículas arrastradas por las escorrentías constituyen el sedimento lavado, mucho más fino que el del lecho del cauce.

·         El material erosionado de los márgenes del cauce, de tamaño similar al sedimento del lecho.

La mecánica y velocidad del desplazamiento de la totalidad de sedimentos y materiales transportados varía según el tamaño de las partículas.

Deposición

Cuando la velocidad de la corriente y la erosión disminuyen, el río ya no posee capacidad para seguir arrastrando su carga, por lo que comienza a depositarla. La deposición de los materiales se produce por varias causas: algunas están en relación con alteraciones del cauce; otras son resultado de específicas condiciones locales. El ensanchamiento del cauce, por lo general en su curso medio e inferior, es un ejemplo del primer caso. La velocidad también se reduce en los meandros, en las zonas de menor profundidad o cuando el río desemboca en el mar o en un lago.

Otras causas de las deposiciones pueden estar motivadas por un brusco desnivel de la vertiente, como cascadas, o por un repentino aumento de carga, a causa de un corrimiento de tierras. Los materiales en hacerlo primero son los más pesados. Éstos recorren pequeñas distancias, excepto en el caso de importantes inundaciones. Ésta es la razón por la que los cauces de arroyos montañosos están a menudo bloqueados por cantos. Los materiales más pequeños arrastrados del lecho del cauce y los sedimentos más vastos se depositan en zonas próximas y forman pequeñas barras en el fondo del cauce. Existen tres criterios principales para su ordenación, atendiendo a su forma, a la orientación respecto a la corriente y a su posición en el cauce.

Los sedimentos más finos se desplazan a grandes distancias y, por lo general, se depositan en brazos estancados y en los bordes interiores del cauce donde forman ondulaciones (ripples) y estrechos rebordes (bermas). La deposición de la carga de sedimentosfluviales se denomina aluvión.

Sección y perfil longitudinal del río.

La distribución del caudal a lo largo del tiempo y del espacio define el régimen hidrográfico de un río. El régimen medio, representado por la media mensual del flujo de agua, viene determinado por variables climáticas e hidrológicas,  de las tasas de evapotranspiración y de las características de la cuenca de drenaje. La estacionalidad del régimen puede ser simple, esto es, con tan sólo un periodo álgido de la corriente, o compleja, con diversos momentos cumbre.

El flujo de las aguas, junto con la geología subyacente y el tamaño de las partículas de la carga de transporte, determina el tamaño, forma y longitud del cauce. Su perfil longitudinal se denomina gradiente del cauce (pendiente), cuya expresión gráfica es la distancia entre su nacimiento y el nivel de base. Éste es el punto más bajo en el que un río tiene capacidad de erosión. El perfil de un cauce es, por lo general, cóncavo y muy pocas veces llano; está formado habitualmente por segmentos individuales, asociados a la existencia de niveles de base locales.

El caudal aumenta río abajo, por lo general, porque la cuenca de drenaje también aumenta y, por tanto, el volumen de agua que llegan al cauce, a través de afluentes, arroyadas y aguas subterráneas, es también mayor. Lo mismo sucede con los sedimentos, cuyo volumen asciende, de forma más notable aún, con la ampliación de la zona de drenaje. Este aumento del caudal y de la carga de sedimentos provoca que el cauce crezca río abajo, tanto en profundidad como en anchura. Al mismo tiempo, la pendiente y aspereza del cauce disminuye a medida que avanza. El aspecto quebrado sirve para medir el grado de fricción, que origina una pérdida de energía de la corriente. La principal causa de este aspecto es la desigualdad de las márgenes del cauce, incluido el tamaño y forma de los depósitos de sedimentos, pero existen otros factores que contribuyen, como la presencia de meandros y vegetación.

A medida que desciende el río, el cauce se suaviza, ya que la erosión pule las márgenes y el lecho del río, y las partículas más finas depositadas en el curso inferior del río (consecuencia de la distribución hidráulica de los sedimentos) ofrecen menos resistencia que los cantos rodados y otros materiales rocosos depositados en el curso superior. En ese primer tramo, no sólo el canal es abrupto, sino que el caudal es menor. Como resultado, las vertientes necesitan ser más escarpadas para generar la energía necesaria para que el río siga su curso. La cantidad de energía cinética disponible está en relación no sólo a los niveles de fricción y a la velocidad de la corriente, sino también a la masa de agua. Al tiempo que desaparece el aspecto agreste del río y el caudal aumenta, esta energía es más eficaz y la vertiente se hace cada vez más suave.

Las investigaciones, establecieron, por primera vez, que se pueden predecir los cambios río abajo en las dimensiones y geometría de la sección del cauce, a través de ecuaciones que reflejan la anchura, la profundidad y la velocidad media como resultado del caudal, de la carga fluvial y de la resistencia a la erosión del lecho y de las márgenes. Los trabajos de Leopold mostraron: por un lado, que, en la mayoría de los ríos, la disminución del relieve agreste compensa la reducción del gradiente del cauce, de tal modo que la energía cinética es mayor; y, por otro, que la velocidad media más que descender, como se podría pensar, aumenta, muy ligeramente en realidad, entre la cabecera del río y el curso inferior.