TEMA 2 (2016)

Apunte Español
Universidad Universidad de Valencia (UV)
Grado Ciencias Ambientales - 2º curso
Asignatura Geografía Física
Año del apunte 2016
Páginas 11
Fecha de subida 29/03/2016
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TEMA 2. SISTEMA FLUVIAL.
Desde una perspectiva geomorfológica, el sistema fluvial es de gran importancia debido a que los cursos de agua son esencialmente agente de erosión y transporte. Los procesos físicos asociados al sistema fluvial se explican dentro del ciclo hidrológico.
 INTRODUCCIÓN: EL SISTEMA FLUVIAL.
La cuenca hidrográfica es el área de tierra drenada por cada río, donde las aguas de escorrentías completan el ciclo hidrológico y participan en el modelado de las formas del relieve.
La labor erosiva de las aguas corrientes se lleva a cabo por los ríos, el agua de arroyada, torrentes, etc.
El agua de lluvia o la resultante de la fusión de hielo y nieve si no es absorbida por el suelo circula por la superficie como agua de arroyada, es lo que se denomina fase ladera y presenta escorrentía superficial.
Es posible explicar la fase de laderas mediante dos modelos: - Flujo superficial (Horton): la lámina de agua aumenta de espesor vertiente abajo distinguiendo tres áreas: superior sin erosión, intermedia con erosión activa e inferior con sedimentación. Predomina en climas áridos y semiáridos y en las crecidas.
- Flujo subsuperficial (kirby): consiste en la concentración de agua en la parte mas baja y se forma por la adición de un flujo subsuperficial a un flujo superficial que concentra el agua en la parte inferior saturando el terreno. Predomina en climas templados-húmedos y en suelos de espesor.
Esta agua que no es absorbida por el suelo depende de la capacidad de infiltración del suelo que, a su vez, depende de: 1.
2.
3.
4.
5.
La intensidad y duración de la precipitación.
El estado de humedad previo del suelo.
La textura del suelo.
La pendiente del terreno.
La cubierta vegetal.
Una parte del flujo puede concentrarse en partes intermedias y bajas de la ladera hasta formar corrientes, es lo que se denomina fase fluvial y presenta flujo canalizado.
Podemos reconocer tres partes: 1. Zona de producción o cuenca de drenaje.
2. Zona de transferencia o cauce (transferencia de agua y sedimentos.
3. Zona de deposición o llanura de inundación (con deltas, estuarios, etc) Consideramos como imputs, la entrada de materia al sistema fluvial, que esta puede ser en forma de agua procedente de las precipitaciones o en forma de sedimentos procedentes de la meteorización efectuada por el flujo de agua. Mientras que la energía procede de procesos atmosféricos como el aporte de precipitación a la cuenca de drenaje.
Consideramos como outputs, la salida de materia del sistema fluvial. El agua y los sedimentos se mueves a través del sistema hacia la desembocadura de la cuenca de drenaje. Parte de la energía de la que se dispone se utiliza para mover los sedimentos del torrente, desde las laderas hacia los canales y de unos canales a otros.
Consideramos almacenes a aquella cantidad de agua y minerales que se almacena temporalmente a lo largo de la cuenca. El agua se almacena en lagos y acuíferos, mientras que los sedimentos se almacenan en lagos, terrazas, laterales de valle, abanicos, deltas interiores y llanuras de inundación.
Las variables de las que depende el sistema fluvial son: - Clima: determina el régimen hídrico, el tipo de alimentación del sistema, el tipo de sistema, los procesos en las laderas de las cuencas, la meteorización y la vegetación.
- Tectónica: influye a gran escala, donde podemos incluir algunos todos los procesos de subsidencia y la isostasia.
- Geología: la litología o el tipo de roca sobre el que fluye el sistema fluvial.
- Nivel de base: que relaciona el punto final del sistema fluvial con el nivel del mar.
- Acción antrópica: como la deforestación, la minería y la sobreexplotación de aguas en cauces o del subsuelo.
Siempre que influimos sobre un sistema fluvial también lo hacemos sobre el nivel del mar por lo que esto afecta a su vez al nivel de base que debe de regularse según los nuevos cambios que se vayan efectuando.
Las escalas de estudio también son importantes a la hora de la observación y comprensión de los sistemas fluviales y de aquello que nos interese estudiar dentro de estos sistemas.
Dentro de las escalas de estudio distinguimos dos tipos de resolución en función del objeto de estudio: resolución espacial (es el espacio que hemos seleccionado para el estudio, aquella parte del sistema fluvial que nos interesa estudiar) y escala temporal (estudio o análisis producido a lo largo del tiempo sobre el espacio seleccionado, varía en función de la duración del proceso que se quiere estudiar).
 RED DE DRENAJE.
Entendemos por evolución de la red de drenaje como el proceso de transferencia de sedimentos y agua a través de la cuenca.
Una red es un sistema de regueros que en los puntos de unión conectan unos subsistemas de cuenca con otros, creando un complejo sistema de conexión en la cuenca.
En una cuenca de un río en ambiente muy lluvioso y cálido, en cuyas laderas se hayan desarrollado potentes suelos y una buena cubierta vegetal, la capacidad de infiltración es alta, no se produce flujo superficial y predomina el flujo subsuperficial.
Por el contrario en ambientes áridos, la capacidad de infiltración es baja y se produce una escorrentía superficial.
Algunas de las consecuencias de la densidad de la red de drenaje con las siguientes: 1. Las mayores densidades de redes de drenajes y donde se dan los cauces más estrechos es en medios áridos y semiáridos, donde hay una alta escorrentías superficial, lo cual está causado por una alta intensidad de precipitación, por una escasa potencia de los suelos y por una débil cubierta vegetal. Ejemplo: Badlands.
2. Las redes de drenaje poco densas y con canales más amplios de dan en medio templados y lluviosos, donde la escorrentía superficial es de menor intensidad. Esta causado por una precipitación alta y efectiva, por suelos potentes, por una buena cubierta vegetal forestal y por una alta capacidad de infiltración. Ejemplo: la zona ecuatorial de grandes bosques.
 LITOLOGÍA Y RED DE DRENAJE.
Además, la densidad de una red de drenaje también va a estar determinada por la litología de la zona: en arcillas y pizarras la densidad va a ser máximas, mientras que en areniscas la densidad va a ser mínima y en calizas se va a producir una res de drenaje especial, debido a que en zonas kársticas se produce una abundante circulación superficial.
 DINÁMICA FLUVIAL.
La erosión superficial está relacionada con el agua de lluvia. Esta erosión puede ser de dos tipos distintos: erosión laminar provocada por una corriente arroyada difusa, o erosión líneas o de incisión que está provocada por una corriente concentrada como pueden ser los ríos.
El agua puede fluir de dos maneras: - Flujo laminar: el agua circula dentro de un cauce donde el agua lleva un movimiento lento y paralelo al canal.
- Flujo turbulento: el agua circula dentro de cauces rugosos, donde hay mucho material suelto en el fondo, lo que provoca velocidades altas que rompen el flujo paralelo al canal.
La velocidad de la corriente es la que determina si el flujo va a ser laminar o turbulento. Un flujo laminar solo va a ser posible cuando el agua se mueva lentamente por un cauce suave.
Cuando el cauce es recto, las mayores velocidades se producen en el centro, justo por debajo de la superficie, donde hay una menor fricción. Por el contrario, las mínimas velocidades se dan en los lados y en el fondo del cauce, ya que es ahí donde se produce una mayor fricción. La fricción más importante se realiza a lo largo del lado del canal.
En resumen, la capacidad que tiene una corriente para erosionar depende de su velocidad.
La velocidad media es la simplificación de las diversas velocidades que se suceden en las distintas partes del río, y depende de factores como la pendiente, la rugosidad o el caudal.
Los factores que determinan la velocidad de una corriente y controlan la cantidad de trabajo erosivo son: - Gradiente: es la pendiente del cauce, y varía dependiendo según la zona. Se expresa como la caída vertical de una corriente a lo largo de una distancia dada. A mayor inclinación de gradiente mayor energía disponible.
- Forma, tamaño e irregularidad: la forma transversal del canal afecta a la fricción, al igual que el tamaño y la irregularidad del cauce. El cauce más eficaz es el que tiene el área transversal de menor perímetro.
- Caudal: es la cantidad de agua que atraviesa un determinado punto en una unidad de tiempo. Q = ANCHURA · PROFUNDIDAD · VELOCIDAD = m3/s.
Una corriente se analiza a partir de su perfil longitudinal, donde su perfil va dibujando una suave curva cóncava en sentido ascendente.
El análisis de aforos indica que el caudal va aumentando aguas abajo.
¿Dónde es mayor la velocidad media de un río, en cabecera o en desembocadura? En la cabecera del cauce la velocidad es más baja ya que hay mucha más fricción que en la desembocadura.
Desde la geografía, interesa la labor del rio como agente modelador del relieve, y es el que otorga las características de la dinámica fluvial.
La capacidad erosiva de un rio depende de su potencia que es fruto de su caudal y de la velocidad.
El caudal está condicionado por: 1.
2.
3.
4.
5.
El agua de precipitación.
Por la fusión nival y/o glaciar.
Acuífero de ladera.
Descarga de lagos.
Descarga cársticas.
Además de estos factores, las características de la cuenca de drenaje, también influye en el caudal. Pero se ha de tener en cuenta que el principal factor que condiciona el caudal es la precipitación.
Podemos considerar dos tipos de caudal: - Caudal de BASE: agua procedente de la descarga de acuíferos subterráneos y del nivel freático. Siempre lo observamos al final de un periodo de estiaje.
- Caudal de CRECIDA: agua procedente de tormentas o de episodios de fusión nival o precipitaciones en general.
A su vez, la velocidad depende de tres factores: del relieve, de la carga, y de la forma del lecho.
La velocidad condiciona la potencia erosiva de los ríos y se mide en m/seg. La velocidad es mayor en el centro y menor en el fondo y en los laterales.
La potencia del rio también va a depender del caudal y de la velocidad, que varía según el relieve, la carga del rio y del lecho (en función del material suelto del fondo).
Definimos la potencia bruta como la capacidad que tiene un rio para erosionar, aunque a su vez actúen sobre el unas fuerzas inhibidoras, considerando como fuerzas inhibidoras, el rozamiento del agua, la carga contra las paredes y el fondo, el choque entre partículas y la energía de transporte.
El resultado de la de la acción de la potencia bruta y de las fuerzas inhibidoras es la potencia neta, que se define como la potencia bruta - ∑fuerzas inhibidoras.
De esta forma: - El río excava si: las fuerzas inhibidoras son menores que la potencia bruta.
- El río deposita: cuando las fuerzas inhibidoras son mayores que la potencia bruta.
- El río transporta: cuando hay un equilibrio entre las fuerzas inhibidoras y la potencia bruta.
Las variables más importantes que influyen en un caudal son: 1. Clima (precipitación y evaporación).
2. Vegetación (intercepción y transpiración, regulador de caudales y almacenamiento).
3. Complejo suelo substrato (infiltración y almacenamiento).
A partir de los caudales diarios medidos en un mismo punto, estación de aforo, se estima la variación del caudal a lo largo del año hidrológico, esto es los que determina los rasgos hidrológicos.
El régimen son las variaciones del caudal a lo largo de un año hidrológico.
Los cursos fluviales se organizan en redes jerarquizadas y estructuras que aseguran el drenaje de la cuenca.
Ejemplos de morfometría de redes de drenaje.
 PERFIL DE EQUILIBRIO Y NIVEL DE BASES, ACCIÓN DEL RÍO COMO AGENTE EROSIVO.
Dentro de la geometría de la red hay dos temas fundamentales: 1. Perfil de equilibrio y nivel de base.
El rio va modelando desde su nacimiento a la desembocadura un perfil longitudinal. Dicho perfil es una curva cóncava al cielo, la cual presenta diversas roturas de pendiente.
El perfil de equilibrio es una curva que en cada punto del recorrido hay un equilibrio perfecto entre la capacidad de transportar y la capacidad de acumular. La curva del cauce muestra una alta relación ente la erosión en la parte alta con los procesos de acumulación en la parte más baja.
El nivel de base es el punto más bajo del sector de un río y marca el límite del trabajo erosivo del rió, es decir, es el nivel teórico que marca el nivel por debajo del cual el río no puede erosionar más.
El nivel de base ha variado a lo largo de la historia geológica del planeta debido a periodos glaciares e interglaciares.
2. Acción del río como agente erosivo.
Nos interesa el sistema fluvial como agente modelador del paisaje, y desde un punto de vista geomorfológico, el río juega un papel importante como agente modelados del paisaje.
Dentro de la acción del rio como agente erosivo se distinguen tres partes: - Erosión: podemos hablar de cuatro tipos: a. Acción hidráulica: arrastre de los materiales sueltos que van chocando contra el fondo o contra las paredes.
b. Abrasión: choque de materiales produciendo una acción mecánica sobre los materiales.
c. Corrosión: acción química que provoca la disolución de ciertos materiales por la acción del agua.
d. Desgaste: propio desgaste del material debido a su transporte. Produce un arredondeamiento.
- Transporte: es la cantidad de carga que el río puede transportar por unidad de tiempo. El transporte se puede producir por disolución (que está relacionado con la con la con las sales minerales que varían según el tipo de litología), por suspensión (de partículas de tamaño muy reducido, esto se produce sobre todo en ríos que atraviesas áridas donde hay muy poca cubierta vegetal) y por saltación (de fondo de materiales más gruesos). Además el transporte depende de: a. Capacidad: valor teórico correspondiente a la carga que puede transporta un río en función de su caudal, de su régimen o de su velocidad.
b. Competencia: es la propia capacidad de la corriente para movilizar partículas.
La competencia está relacionada con el grosor de la partícula que la corriente puede transportar.
- Sedimentación: depende de dos factores importantes: a. Velocidad: es mayor cuando el río no tiene suficiente velocidad para el transporte.
b. Selección: las texturas más gruesas sedimentan cn mayor facilidad que las texturas más finas.
 SEDIMENTOS Y TASA DE EROSIÓN.
Las tasas de sedimentación en cuencas son difíciles de compara y no se pueden establecer generalidades.
Mediante una serie de análisis se ha podido calcular la erosión anual y el rebaje (eliminación de materiales) de la superficie de la cuenca para laderas de Badlands semiáridos, que es del orden de 1 a 2cm anuales.
Datos comparativos establecen que las máximas tasas de erosión se dan en zonas áridas y semiáridas continentales de zona templada con precipitaciones de 300mm anuales y con una temperatura media de 10ºC.
Las altas tasas de erosión y sedimentación se producen en: - Climas secos: donde la red de drenaje es densa, la escorrentía es efímera y los caudales tienen una gran cantidad de sedimentos.
- Climas conteros húmedo-seco o con estacionalidad: característica de los sistemas tropicales y semiáridos.
Las bajas tasas de erosión y sedimentación se producen en: - Climas húmedos con laderas bien protegidas por la vegetación: apenas se producen sedimentos ya que la vegetación impide el rain splash (caída de la gota de agua) y la escorrentía, por lo tanto, frena la erosión.
 TEXTURA DE CARGA SEDIMENTARIA.
La textura hace referencia a la clasificación de las partículas dependiendo de su tamaño. El calibre del sedimento, así como su cantidad, constituyen un control importante en la morfología del canal.
Diferenciamos varios tipos de textura: 1. El detrítico grueso es propio de climas fríos y secos, porque es ahí donde no se da una importante meteorización física.
2. El tamaño grava es más común donde la media anual de temperaturas es fría, <0ºC, y las precipitaciones son relativamente bajas, <1000mm.
3. Los limos aparecen como carga en un 40%, en climas cálidos y húmedos con temperaturas >25ºC y precipitaciones >1500mm.
4. Las arenas son carga frecuente en climas secos y cálidos.
5. La muy fina se produce por meteorización química en climas templados y húmedos donde se favorece la producción de limos y arcillas. Requiere de abundante agua para darse.
6. Las concentraciones de solutos, es decir las sales, son muy altas en climas secos a causa de la evaporación, y en climas húmedos por la disolución. En el resto de ambientes esto se produce por la evaporación y por la propia acción química de la disolución.
El balance entre solutos y sedimentos refleja el balance de los procesos hidrológicos.
El flujo superficial provoca una concentración de sedimentos, mientras que el flujo subsuperficial implica una meteorización química y predominio de carga de solutos. Cuando existe mucho flujo subsuperficial, la meteorización química predomina siempre que haya gran cantidad de solutos.
Cuando se produce mucho flujo subsuperficial, la meteorización química predomina produciendo una gran cantidad de solutos.
 CARGA SEDIMENTARIA DEL CANAL.
El cauce puede recibir directamente materiales de la ladera (congostos cañones, gargantas) que van modificando a morfología y los procesos del cauce de manera directa o inmediata. Los sedimentos se van acumulando en zonas transicionales entre la ladera y el cauce, lo que da lugar a formaciones como los glacis o los piedemonte.
Los glacis se pueden producir tanto por procesos de ladera como por procesos del propio sistema fluvial.
Los piedemonte son extensiones de terreno que conectan las laderas con el glacis.
Los cauces, además de transportar los sedimentos también los almacenan temporalmente. Un ejemplo de zonas de almacenamiento temporal son los valles, las terrazas, las orillas y el propio lecho (el cual nos puede proporcionar información sobre la historia aluvial).
La carga sedimentaria del cauce procede de: 1.
2.
3.
4.
Laderas.
De la erosión de las orillas.
De las terrazas si hay un valle fluvial.
De elementos transicionales a las laderas (si los hay), como son el glacis, piedemonte y de abanicos aluviales de confluencia con otras corrientes tributarias.
Las zonas terminales de los sedimentos del sistema fluvial son: 1. Abanicos.
2. Deltas.
3. Llanuras de inundación.
Los abanicos aluviales son puntos donde se acumulan sedimentos que provienen de una corriente que ha provocado una pérdida de pendiente.
 PROCESOS EN LOS SECTORES DEL VALLE FLUVIAL.
En la cuenca alta se produce una carga muy gruesa y heterométrica. El perfil es irregular y provocado por un proceso general de incisión. El canal tienes forma de V.
En la cuenca media se produce una regularización del perfil que provoca terrazas y valles. En esta zona encontramos gravas arenas y limos, generalmente texturas homométricas.
Predomina un proceso general de incisión y agradación.
En la cuenca baja también aparecen arenas, limos y arcillas. En esta zona se producen llanuras de inundación y/o humedales. Predomina un proceso general de agradación.
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