En
la vida del ser humano, los ríos son esenciales ya sea para desplazamientos o
como fuente de energía. Aunque a veces también causa problemas, por ejemplo
inundaciones en las civilizaciones que se instalan cerca de estos.
LA TIERRA COMO SISTEMA: EL CICLO HIDROLÓGICO
Los
océanos, los glaciares, los ríos, los lagos, el aire, los tejidos vivos por
ejemplo, constituyen la hidrosfera terrestre. Esta contiene en total unos 1.360
millones de kilómetros cúbicos.
Esta circulación interminable del
suministro de agua de la Tierra se denomina ciclo hidrológico. El ciclo nos
muestra muchas interrelaciones cruciales entre partes diferentes del sistema
Tierra. El ciclo hidrológico es un sistema mundial gigantesco impulsado por la
energía del sol, en el cual la atmósfera proporciona el nexo vital entre los
océanos y los continentes . El agua se evapora en la atmósfera desde el océano
y, en un grado mucho menor, desde los continentes.
Gran parte del agua que se infiltra o se
escurre acaba por encontrar la manera de volver a la atmósfera por medio de la
evaporación desde el suelo, los lagos y las corrientes. Además, una parte del
agua que se infiltra en el suelo es absorbida por las plantas, que después la
liberan a la atmósfera.
Cada año, un campo de cultivo puede
transpirar una cantidad de agua equivalente a una capa de 60 centímetros de
profundidad sobre todo el campo. La misma superficie con árboles puede bombear
el doble de esta cantidad a la atmósfera. Dado que no podemos distinguir
claramente entre la cantidad de agua que se evapora y la cantidad que es
transpirada por las plantas, se suele utilizar el término evapotranspiración
para definir el efecto combinado. Cuando la precipitación cae en áreas muy
frías el agua no puede infiltrarse, correr o evaporarse inmediatamente. Dado
que el vapor de agua total de la atmósfera permanece aproximadamente igual, la
precipitación anual media sobre la Tierra debe ser igual a la cantidad de agua
evaporada. Sin embargo, si se consideran juntos todos los continentes, la precipitación
excede a la evaporación. A la inversa, sobre los océanos, la evaporación supera
a la precipitación.
Es
decir, el ciclo hidrológico representa la circulación continua del agua de los
océanos a la atmósfera, de la atmósfera a los continentes y, desde los
continentes, de vuelta al mar. El desgaste de la superficie terrestre se
atribuye en gran medida a la última de estas etapas, a la que está dedicado
fundamentalmente el resto de este capítulo.
LAS AGUAS DE
ESCORRENTÍA
Aunque hemos dependido siempre en gran
medida de las corrientes de agua, su origen nos resultó esquivo durante siglos.
No fue hasta el siglo XVI cuando nos dimos cuenta de que las corrientes de agua
eran abastecidas por la escorrentía superficial y por las aguas subterráneas,
las cuales, en último término, tenían su origen en la lluvia y en la nieve. El
agua de escorrentía fluye inicialmente por el suelo en finas y extensas láminas
en lo que se denomina apropiadamente escorrentía en lámina. Cuando el suelo se
satura, comienza la escorrentía en lámina como una capa de tan sólo unos
milímetros de grosor.
La
diferencia entre una corriente y un río es que un río es más grande que una
corriente, y ambos son más grandes que un riachuelo o un arroyo. Sin embargo,
en Geología no es así: la palabra corriente se utiliza para designar un flujo
canalizado de cualquier tamaño, desde un riachuelo pequeño hasta el río más
extraordinario.
FLUJO DE CORRIENTE
Cuando el flujo es turbulento, el agua se
mueve de una manera confusa y errática, que a menudo se caracteriza por la
presencia de remolinos turbulentos. La velocidad de la corriente es un factor
fundamental que determina si el flujo va a ser laminar o turbulento. El flujo
laminar sólo es posible cuando el agua se mueve muy lentamente a través de un
cauce suave. Si la velocidad aumenta o el canal se vuelve abrupto, el flujo
laminar cambia a flujo turbulento.
El movimiento del agua en las corrientes
suele ser lo bastante rápido como para que el flujo sea turbulento. El
movimiento pluridireccional del flujo turbulento erosiona el cauce de la
corriente y mantiene suspendido el sedimento dentro del agua, de manera que
pueda ser transportado corriente abajo, con gran eficacia. Cuando el cauce de
una corriente tiene curvas o es tortuoso, el flujo más rápido no se encuentra
en el centro.
GRADIENTE
Y CARACTERÍSTICAS DEL CAUCE
Por supuesto, uno de los factores más obvios
que controlan la velocidad de la corriente es el gradiente, o pendiente, de un
cauce fluvial. La forma transversal de un canal determina la cantidad de agua
que estará en contacto con el cauce y, por tanto, afecta a la fricción por
arrastre. El cauce más eficaz es aquel cuya área transversal tiene el menor
perímetro.
Aunque el área transversal de los dos es
idéntica, la forma semicircular tiene menos agua en contacto con el cauce y,
por consiguiente, menos fricción por arrastre. Como consecuencia, si todos los
demás factores son iguales, el agua fluirá con mayor rapidez en el cauce
semicircular. El tamaño y la irregularidad del cauce afectan también a la
cantidad de fricción. Un aumento del tamaño del cauce reduce el radio del
perímetro con respecto al área transversal y, por consiguiente, aumenta la
eficacia del flujo.
CAUDAL
En la tabla siguiente se enumeran los
ríos más grandes del mundo en términos de caudal. El mayor de Norteamérica, el
Mississippi, tiene un caudal medio de 17.300 m3 por segundo. Drenando un área
que es casi las tres cuartas partes del tamaño de Estados Unidos y con una
media de unos 200 centímetros de lluvia al año. El Amazonas tiene un caudal 12
veces superior al del Mississippi.
Cuando cambia el caudal, los factores
indicados antes deben cambiar también. Cuando aumenta el caudal, la anchura o
la profundidad del cauce deben incrementarse o el agua debe fluir más
rápidamente, o debe cambiar alguna combinación de esos factores. Para manejar
el agua adicional, la corriente aumentará el tamaño de su cauce ensanchándolo y
profundizándolo. Como vimos antes, cuando el tamaño del cauce aumenta, hay una
cantidad proporcionalmente menor de agua en contacto con el lecho y las riberas
del cauce.
CAMBIO DE CORRIENTE
ARRIBA Y CORRIENTE ABAJO
Para
poder estudiar una corriente de agua se ha de mirar su perfil longitudinal,
este es un trozo de corriente desde su origen (cabecera) hasta su
desembocadura. Un perfil longitudinal típico tiene una gradiente decreciente
constante, como podemos observar en la imagen. Es decir, su perfil es una curva
suave cóncava en sentido ascendente. Este perfil también muestra que que el
gradiente disminuye corriente abajo. Gracias a observaciones que se hace a lo
largo del tiempo en estaciones con gran cantidad de agua se puede saber que el
caudal aumenta a medida que se acerca a la desembocadura. Esto es a causa de
que puede que otros ríos vayan desembocando en este a medida que avanza, como
es en el caso del Río Amazonas. Además hay algunos casos donde se puede
incorporar aguas subterráneas, a causa de esto el río cambia su forma ya que
lleva mucha agua.
La
velocidad de la corriente abajo no tiene nada que ver con la velocidad
corriente arriba como son las corrientes montañosas. Estas a menudo son unas
corrientes turbulentas así como lo son menos en ríos plácidos y anchos.
Gracias
a diversas observaciones se puede decir que hay una relación entre gradiente y cauce, es decir, cuando el gradiente es más grande el cauce es más pequeño y
viceversa. Así es como una corriente puede tener una velocidad más elevada una
a menudo que se acerca a su desembocadura.
NIVEL DE BASE Y
CORRIENTES EN EQUILIBRIO
John
Wesley Powell descubrió el concepto de que hay un límite hacia abajo para la
erosión de la corriente fluvial llamada nivel de base. Esta es la menor
elevación a ala que puede llegar una corriente al profundizar su cauce, además
es el nivel al que llega una corriente a su desembocadura en el océano. El nivel de base explica el hecho
de que la mayoría de los perfiles de las corrientes tenga gradientes bajos
cerca de sus desembocaduras, porque las corrientes se aproximan a la elevación
por debajo de la cual no pueden erosionar sus lechos.
Al nivel del mar, al cual Powell denominó
«nivel de base principal», se le conoce ahora como nivel de base absoluto.
Todos tienen la capacidad de limitar una corriente a un cierto nivel. Por
tanto, el lago evita que la corriente erosione por debajo de su nivel en
cualquier punto corriente arriba del lago. De una manera similar, la capa de
roca resistente del borde de la catarata actúa como un nivel de base temporal.
La corriente, ahora incapaz de
transportar toda su carga, depositará material, elevando con ello su cauce.
Este proceso continúa hasta que la corriente vuelve a tener un gradiente
suficiente para transportar su carga.
Si, por otra parte, el nivel de base se
redujera, ya fuera por elevación del terreno o por una caída del nivel del mar,
la corriente se reajustaría de nuevo. La observación de que las corrientes
ajustan su perfil a los cambios del nivel de base indujo el concepto de
corriente en equilibrio. Una vez que una corriente ha alcanzado este estado de
equilibrio, se convierte en un sistema autorregulador en el cual un cambio de
una característica produce un ajuste de las otras para contrarrestar el efecto.
EROSIÓN DE LAS CORRIENTES FLUVIALES
Cuanto más fuerte sea la corriente, con
mayor eficacia recogerá los granos. Exactamente igual a como los granos del
papel de lija pueden desgastar un trozo de madera, la arena y la grava
transportadas por una corriente erosionan un cauce de roca. Además, los granos
de sedimento se gastan también por sus muchos impactos con el cauce y entre sí.
Por tanto, arañando, frotando y golpeando, la abrasión erosiona el cauce de
roca y alisa y redondea simultáneamente los granos que desgastan.
Rasgos geológicos comunes en los lechos
de algunos ríos son depresiones redondeadas conocidas como pilancones o
marmitas de gigante, que se crean por la acción abrasiva de los granos que
giran en torbellinos de rápido movimiento. Conforme los granos se van
desgastando hasta desaparecer, se ven sustituidos por otros nuevos que
continúan el taladro del lecho de la corriente.
 |
| marmitas de gigante |
TRANSPORTE DEL SEDIMENTO POR LAS CORRIENTES
Las corrientes son el agente erosivo más importante de la
Tierra. Aunque la erosión del cauce de una corriente aporta cantidades
significativas de material para el transporte, con mucho la mayor cantidad de
sedimento transportada por una corriente procede de los productos de la
meteorización. Las corrientes transportan su carga de sedimentos de tres
maneras: en solución ; en suspensión , y a lo largo del fondo del cauce .
CARGA DISUELTA
Una vez disuelto, el material va adonde quiera que vaya la
corriente, con independencia de la velocidad. La cantidad de material
transportado en solución es muy variable y depende de factores como el clima y
el contexto geológico. Normalmente, la carga disuelta se expresa como partes de
material disuelto por partes de millón de agua . Las corrientes suministran a
los océanos casi 4 millones de toneladas métricas de material disuelto al año.
CARGA
SUSPENDIDA
También durante esta época de las inundaciones, la
cantidad total de material transportado en suspensión aumenta de manera
notable, como pueden verificarlo las personas cuyos hogares se han convertido
en los centros de sedimentación de este material. La velocidad de sedimentación
se define como la velocidad a la cual cae una partícula a través de un fluido
inmóvil. Además del tamaño, la forma y el peso específico de los granos
influyen también en la velocidad de sedimentación. Cuanto más lenta sea la
velocidad de sedimentación y más fuerte la turbulencia, más tiempo permanecerá
en suspensión una partícula de sedimento y más lejos será transportada
corriente abajo por el flujo del agua.
CARGA DE FONDO
Una parte de la
carga de material sólido de una corriente consiste en sedimento demasiado
grande para ser transportado en suspensión. Estos granos más gruesos se mueven
a lo largo del fondo de la corriente y constituyen la carga de fondo. Tiene un
gran papel en erosión. Los granos que constituyen la carga de fondo se mueven a
lo largo del mismo mediante rodamiento, deslizamiento y saltación. El sedimento
que se mueve por saltación parece saltar a lo largo de la corriente. Los granos que son demasiado grandes o densos
para moverse por saltación o bien ruedan o se deslizan a lo largo del fondo,
según sus formas. Están constantemente en movimiento.
CAPACIDAD Y
COMPETENCIA
La aptitud de una corriente para transportar partículas
sólidas suele describirse utilizando dos criterios. En primer lugar, la carga
máxima de partículas sólidas que una corriente puede transportar se denomina
capacidad. Cuanto mayor es la cantidad de agua que fluye en una corriente ,
mayor es la capacidad de la corriente para arrastrar el sedimento. La velocidad
de una corriente determina su competencia: cuanto más fuerte es el flujo, más
grandes son los granos que puede transportar en suspensión y como carga de
fondo.
Como regla general, la competencia de una corriente
aumenta en un valor igual al cuadrado de su velocidad. Por consiguiente, los
grandes cantos rodados visibles a menudo durante una etapa de nivel de agua
bajo y que parecen inmóviles pueden, de hecho, ser transportados durante las
etapas de inundación, debido al aumento de la competencia de la corriente .
1. Por qué la corriente acelera su velocidad a medida que el río de acerca a su desembocadura.
2. Numera 3 constituyentes de la hidrosfera.
3. Cual es la diferencia entre un río y una corriente?
